[发明专利]通过有机化改性纳米粒子制备聚烯烃基复合纤维的方法

权利要求书

1.一种通过有机化改性纳米粒子制备聚烯烃基复合纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)合成能够与纳米粒子表面羟基反应，并有引发单体进行活性自由基聚合功能的CNS：将一定量的含有氯甲基的三甲氧基硅烷(A)和一定量的二硫代氨基甲酸盐(B)分别溶解到四氢呋喃中，相应的得到混合溶液a、混合溶液b；然后将混合溶液b缓慢地加入到混合溶液a中，室温下进行搅拌2～5h，将沉淀物过滤掉，然后于160～170℃下真空蒸馏去除溶剂，得到粘性液体CNS，备用；

(2)纳米粒子的羟基化处理：将纳米粒子置于浓硝酸与浓硫酸体积比为3∶1的混合液中，于85～95℃下回流处理5～10h，然后离心过滤，并用去离子水洗涤后，于干燥箱中干燥8～15h，备用；

(3)纳米粒子表面接枝CNS，得到一层有机壳包覆的纳米粒子：用甲苯或四氢呋喃作为溶剂，溶解CNS，然后加入定量的纳米粒子，其中CNS与纳米粒子质量之比为1∶100～1∶20，并进行超声分散10～30min，而后于室温下搅拌10～20h，使CNS与纳米粒子表面的酸性基团充分反应，离心过滤后，真空干燥8～15h，得到表面接枝有CNS作为第一层有机外壳的纳米粒子，备用；

(4)紫外辐照，单体于纳米粒子表面进行活性自由基聚合接枝，得到多层有机壳包覆的纳米粒子：将步骤(3)最终得到的一层有机壳包覆的纳米粒子加入到盛有甲苯的石英器皿中，加入定量单体后进行搅拌，其中单体与甲苯的体积比为2∶1～6∶1；放置于距离紫外辐照计15cm处，于室温及N₂保护的条件下置于功率为300W的紫外辐照计下辐照0.1～5h，离心过滤并用甲苯洗涤，最后在N₂保护下进行干燥，得到有两层有机壳包覆的纳米粒子，备用；

加入目标单体，重复步骤(4)可进行第三层有机外壳的包覆；

(5)改性纳米粒子/聚烯烃复合纤维的制备：将步骤(4)中已进行多层有机核壳结构改性的纳米粒子与聚烯烃进行高速混合，其中纳米粒子与聚烯烃重量之比为1∶200～1∶20，将混合好的物料放入加热温度为180～250℃的双螺杆挤出机中，由喷丝孔喷丝，而后纺丝成型，得到改性纳米粒子/聚烯烃复合纤维。

2.根据权利要求1所述的一种通过有机化改性纳米粒子制备聚烯烃基复合纤维的方法，其特征在于，步骤(1)中所述含有氯甲基的三甲氧基硅烷(A)指4-(氯甲基)苯基三甲氧基硅烷或γ-氯代丙基三甲氧基硅烷；

步骤(2)中所述纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米碳化硅、碳纳米管、纳米二氧化钛、纳米氧化镁、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化镍、纳米磷灰石、纳米氮化硅中的至少一种；

步骤(3)中所述单体包括丙烯酸、丙烯酸酰胺、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、顺丁二烯二酸酐、对乙烯基苯磺酸钠、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸胺基乙酯等；

步骤(5)中所述聚烯烃包括聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯。

3.根据权利要求1所述的一种通过有机化改性纳米粒子制备聚烯烃基复合纤维的方法，其特征在于，所述的二硫代氨基甲酸盐(B)的分子结构式如下：

其中：R₁、R₂可以为氢原子，或碳原子数为1-8的直链或支链烷基，或带有烷基取代基的芳基；M为金属原子Na、Zn、Cu、Ni、Fe、K中的一种，当M为Na、K时，n＝1；当M为Zn、Cu、Ni时，n＝2；当M为Fe时，n＝3。

4.根据权利要求1所述的一种通过有机化改性纳米粒子制备聚烯烃基复合纤维的方法，其特征在于，所述的CNS的分子结构式如下：

其中：R₁、R₂可以为碳原子数为1-8的直链或支链烷烃，或带有烷基取代基的芳基；R为或-CH₂-GH₂-。

5.根据权利要求1所述的一种通过有机化改性纳米粒子制备聚烯烃基复合纤维的方法，其特征在于，当二硫代氨基甲酸盐为Na或K盐时，步骤(1)所述A与B的物质的量之比为1∶1；当为Zn、Cu或Ni盐时，A∶B＝2∶1；当为Fe盐时，A∶B＝3∶1。