[发明专利]一种抗热氧老化PPS/大内腔HNTs杂化纤维及其制备方法

说明书

本发明提供了一种抗热氧老化PPS/大内腔HNTs杂化纤维，其特征在于，包括聚苯硫醚PPS切片98‑99.9wt％和大内腔HNTs 0.1‑2wt％。本发明的PPS/大内腔HNTs杂化纤维具有较强的断裂强度；在180℃热氧老化处理24h后，仍具有较高的力学性能保持率，为61.4‑73.4％；其中的HNTs具有大内腔结构，其内径比常见HNTs大3‑25nm，具有良好的传热性能。

技术领域

本发明属于杂化纤维及其制备领域，特别涉及一种抗热氧老化PPS/大内腔HNTs杂化纤维及其制备方法。

背景技术

近年来，PM2.5、PM10等大气粉尘污染严重影响着人们的健康和生活质量。如何解决这一问题已成为人们关注的焦点。在废气排放前对废气中的粉尘进行过滤，是一种有效的解决方案，由于废气排放时的温度较高，除尘滤袋的主要材料因此必须具备耐高温的性能。

作为一种高性能纤维，聚苯硫醚(PPS)纤维具有优异的耐腐蚀性、耐高温和阻燃性，且成本较低，是制备除尘滤袋的理想纤维材料，目前已被广泛地应用于工业废气中粉尘的处理。但在高温含氧环境中，PPS容易发生氧化断裂降解，导致其力学性能逐渐下降，最终服役寿命难以超过3年。因此，如何提高PPS纤维的抗热氧老化性能，已成为PPS纤维研究的重点。

埃洛石纳米管(HNTs)是一种具有多壁纳米管结构的纯天然矿物粘土，一般在自然条件下由多个高岭土片层卷曲形成，呈现出具有多层的中空结构。埃洛石作为一种天然的矿物粘土材料，在全球范围内有着非常丰富的储量，具有价格低廉、储存方便、提纯工艺简单、性能稳定等诸多优点，最重要的是它具有与碳纳米管一样严谨而完整的纳米管状结构。HNTs的这种特殊结构，使其具备了阻碍热量传递的性能。即将HNTs加入到其他材料中时，HNTs内腔中的空气，可以成为材料内部传递热量的阻碍，防止材料内部因温度过高而发生损坏。由于HNTs内管腔的主要组成成分是铝的氧化物，因此使用不与二氧化硅反应的强酸对HNTs进行处理，可以在不破坏HNTs多壁纳米管结构的同时扩大其内腔体积，从而可以容纳更多阻碍热量传递的空气，提高HNTs阻碍传热的能力。所以将具有大内腔结构HNTs用于PPS纤维中，可以有效保护PPS纤维内部因为高温发生分解，大大提高了PPS纤维的抗热氧老化性能，从而延长PPS纤维用作除尘滤袋的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抗热氧老化PPS/大内腔HNTs杂化纤维及其制备方法，该抗热氧老化PPS/大内腔HNTs杂化纤维在热氧老化后力学性能保持率高，该制备方法操作简单，成本低，可规模化生产。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种抗热氧老化PPS/大内腔HNTs杂化纤维，其特征在于，包括聚苯硫醚(PPS)切片98-99.9wt％和大内腔HNTs0.1-2wt％。

优选地，所述的PPS切片为纺丝级PPS切片，相对分子质量为3-5万。

优选地，所述的大内腔HNTs的外径为40-100nm，内径为13-60nm，长度为0.2-1μm。所述的大内腔HNTs相对于常见HNTs内径增加了3-25nm。

本发明还提供了上述的抗热氧老化PPS/大内腔HNTs杂化纤维的制备方法，其特征在于，包括：先通过强酸处理HNTs制备大内腔HNTs，再通过双螺杆共混和熔融纺丝制备抗热氧老化PPS/大内腔HNTs杂化纤维。

优选地，所述的强酸为浓硝酸和浓硫酸中的一种或几种。

优选地，所述的通过强酸处理HNTs制备大内腔HNTs的具体步骤包括：将HNTs先放入马弗炉中预处理，然后将其与强酸溶液混合，在70-90℃条件下恒温搅拌48-96h后停止反应；将反应后得到的产物离心，洗涤离心得到的固体物质，再滴加碱液进行处理，使内腔具有Si-OH结构，然后进行离心，将离心所得固体物质干燥，研磨，即得大内腔HNTs粉体。