[发明专利]聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维及其制备方法。所述的聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维，其特征在于，包括聚苯硫醚PPS树脂98.5‑99.5wt％和改性埃洛石纳米管0.5‑1.5wt％。本发明制备出的聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维具有较优的断裂强度和抗热氧化能力；其在230℃高温下处理72h后，仍具有较高的力学性能保持率，达到73.4‑92.3％。

技术领域

本发明属于杂化复合纤维及其制备领域，特别涉及一种聚苯硫醚/埃洛石纳米管杂化复合纤维及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚纤维一种近年来被广泛应用的高性能纤维，其具有优良的耐热性、耐腐蚀性、阻燃性、良好的力学性能等。聚苯硫醚纤维一经问世，立即受到各国的关注。现如今广泛应用于军工、高温过滤、化学防护领域中，尤其是作为环保过滤材料，用聚苯硫醚纤维制成的针刺过滤毡被广泛应用到发电、钢铁、水泥、垃圾焚烧炉等燃煤锅炉高温烟气除尘过滤上。其性价比高，除尘效果良好，是较为理想的耐热和耐腐蚀材料。

然而聚苯硫醚纤维也有着不可忽视的缺陷，相比于其他耐高温纤维，其耐热氧化性能较差，在高温下容易发生氧化反应，使得聚苯硫醚纤维颜色发黄，强度降低等，大大降低了其产品的使用寿命。聚苯硫醚纤维容易被氧化的原因归根结底是由它的分子结构决定的。在聚苯硫醚的分子结构中，C-S键是聚苯硫醚大分子中最薄弱的环节。分子结构中的硫由于其最外层电子的不稳定性，容易失去电子而与氧结合，从而发生氧化导致降解。

目前，国内外关于提高聚苯硫醚纤维抗热氧化性的研究不多，改进方法主要包括两种，一种是向聚苯硫醚中添加一种抗氧剂或者多种抗氧剂，利用抗氧剂之间的协同效应来改善聚苯硫醚的抗热氧化性，如公开号为CN102560734B的专利，此专利在聚苯硫醚原粉中添加一种或两种链终止型抗氧剂来提高其抗热氧化性，但是由于传统抗氧剂相对分子质量小，存在着热稳定性差，易迁移及耐抽提性差等缺点，这些缺点会导致材料力学性能的大幅下降和使用寿命的明显缩短。另一种则是将无机纳米材料与有机抗氧剂结合起来，组成复合抗氧化改性剂添加到聚苯硫醚材料中，来改善聚苯硫醚的热氧化稳定性，这也是近年来研究的主要趋势，如公开号为CN102560718B的专利，此专利将抗氧剂和无机填料粒子等制成PPS纤维表面处理液，采用浸渍或喷涂的方式在聚苯硫醚纤维表面进行涂覆，干燥至恒重，得到抗氧化聚苯硫醚纤维，但此法制得的纤维的抗氧化性能的稳定性值得商榷，物理的涂覆作用无法使复合抗氧剂稳定地固定在材料的结构内部或表面。因此，需要开发新的改性填料，赋予聚苯硫醚纤维更高的抗热氧化性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有更高的抗热氧化性的聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维，其特征在于，包括聚苯硫醚(PPS)树脂98.5-99.5wt％和改性埃洛石纳米管0.5-1.5wt％。

优选地，所述的改性埃洛石纳米管的纯度高于99.5％，长度为500-1000nm，长径比为8.8-9.7。

优选地，所述的改性埃洛石纳米管具有大内腔结构，管内径为23.6-38.5nm，Si/A1质量比为1.33-6.27。

优选地，所述的改性埃洛石纳米管的表面涂覆了一层粗糙致密的二氧化硅层，层面上的纳米二氧化硅颗粒直径为5-20nm，表面羟基含量为1.5-3OH/nm²。

本发明还提供了上述的聚苯硫醚/改性埃洛石纳米管杂化复合纤维的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1：将埃洛石纳米管和硫酸溶液加入到三口烧瓶中，在50-80℃下搅拌反应后，离心处理，将所得固体洗涤至其中性，然后离心并干燥，得到酸浸刻蚀的埃洛石纳米管；