[发明专利]一种氮化硼-芳纶复合同轴纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种氮化硼-芳纶复合同轴纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：配制芳纶纳米纤维溶液作为核层纺丝液，以及配制氮化硼纳米片-芳纶纳米纤维混合溶液作为壳层纺丝液；其中，所述氮化硼纳米片-芳纶纳米纤维混合溶液中所述氮化硼纳米片的质量分数为40wt％～90wt％；

S2：将所述核层纺丝液和所述壳层纺丝液进行同轴纺丝，随后经过洗涤，获得凝胶态同轴纤维前驱体；

S3：对所述凝胶态同轴纤维前驱体进行热拉干燥，即获得氮化硼-芳纶复合同轴纤维。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1包括：

步骤S11：将芳纶短切纤维纱加入超酸溶剂中高速剪切乳化获得所述芳纶纳米纤维溶液；

步骤S12：将氮化硼纳米片加入超酸溶剂中进行第一次高速剪切乳化实现有效剥离，将有效剥离后的氮化硼纳米片与芳纶纳米纤维进行第二次高速剪切乳化混合，获得所述氮化硼纳米片-芳纶纳米纤维混合溶液；

其中，所述超酸溶剂为三氟甲烷磺酸、氯磺酸或甲磺酸中的至少一种。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S11中所述高速剪切乳化的剪切转速为6000～20000rmp，剪切时间为2～20min；

步骤S12中所述第一次高速剪切乳化的剪切转速为6000～20000rmp，剪切时间为1～3h，所述第二次高速剪切乳化的剪切转速为6000～20000rmp，剪切时间为2～20min。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述有效剥离后的氮化硼纳米片的厚度小于10nm，平均片径为500nm～2μm。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述芳纶纳米纤维溶液的浓度为10～100mg/mL；

所述氮化硼纳米片-芳纶纳米纤维混合溶液的浓度为20～200mg/mL。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤“热拉干燥”包括在对所述凝胶态同轴纤维前驱体进行干燥的同时进行拉伸；

所述拉伸的延伸率为4％～20％，所述干燥的温度为60～200℃，所述干燥的时间为10～60min。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：

将所述氮化硼纳米片-芳纶纳米纤维混合溶液接入同轴针头的外通道，将所述芳纶纳米纤维溶液接入同轴针头的内通道，通过同轴针头挤出纤维，经过凝固液的同时对挤出纤维进行拉丝牵引细化，获得所述凝胶态氮化硼同轴纤维前驱体。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述内通道的挤出纺丝速率为0.05～0.5mL/min，所述外通道的挤出纺丝速率为0.1～1mL/min；所述内通道和外通道的挤出纺丝速率比为1:4～4:1；

所述凝固液为去离子水、乙醇或异丙醇中的至少一种；所述拉丝牵引过程的线速率为3～30cm/s。

9.一种氮化硼-芳纶复合同轴纤维，其特征在于，采用如权利要求1～8中任一项所述的制备方法制备得到；所述氮化硼-芳纶复合同轴纤维包括由氮化硼纳米片-芳纶纳米纤维复合材料组成的外壳层，以及由芳纶纳米纤维组成的中芯层。

10.如权利要求9所述的氮化硼-芳纶复合同轴纤维，其特征在于，所述氮化硼-芳纶复合同轴纤维的直径为60～200μm，所述外壳层的厚度为20～50μm，所述中芯层的直径为20～100μm；所述氮化硼-芳纶复合同轴纤维的直径与所述中芯层的直径比为3:1～1:3。