一種氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維的方法
【專利摘要】一種氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維的方法，涉及一種芳綸纖維的表面改性方法。為了改善芳綸與基體材料之間的結合力，從而提高復合材料的性能，所述方法步驟如下：一、氨基化氧化石墨烯的制備；二、多巴胺改性芳綸纖維；三、氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維。本發明的氧化石墨烯接枝改性芳綸纖維是將氧化石墨烯接枝至多巴胺修飾的芳綸纖維上得到的；本發明利用席夫堿反應，借助具有大量活性基團的聚多巴胺涂層，將表面具有豐富氨基的氧化石墨烯接枝到多巴胺改性的芳綸纖維表面，具有無需高溫加熱，簡單易行，環保無毒，對芳綸纖維無損傷等特點。本方法可得到表面均勻覆蓋氧化石墨烯的芳綸纖維，該纖維與樹脂基體的界面性能可得到明顯改善。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種芳綸纖維的表面改性方法，尤其是一種芳綸纖維的無損改性方 法。 一種氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維的方法
【背景技術】
[0002] 芳綸纖維（Aramid fiber)，是一種新型高科技合成纖維，具有高拉伸強度、高拉伸 模量、低密度、耐磨、耐沖擊、抗疲勞、尺寸穩定等優異的力學性能；但是其表面呈現化學惰 性，同時結晶度很高，無無定形區，還有苯環的大位阻作用使得酰胺基團上的氫很難與其他 原子反應；另外，纖維表面光滑，與基體無物理嚙合點等，都導致了芳綸纖維浸潤性差，與其 他基體制造的復合材料的界面粘結性差，層間剪切強度小，嚴重降低了 了復合材料的性能。 因此，有必要對芳綸纖維進行預處理。
【發明內容】
[0003] 為了改善芳綸與基體材料之間的結合力，從而提高復合材料的性能，本發明提供 了一種無損的、操作方便的氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維的方法。
[0004] 本發明的目的是通過如下技術方案實現的： 一種氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維的方法，包括以下步驟： 一、氨基化氧化石墨烯的制備 通過改進的Hummer法制備氧化石墨烯，將制備的氧化石墨烯加入到水溶液中，超聲處 理3(T60min，配制成0. 01?lg/L的氧化石墨烯懸浮液，加入一定量的胺類還原劑，一定溫度 下，機械攪拌反應6~24h，清洗、干燥，制備出氨基化的氧化石墨烯。
[0005] 二、多巴胺改性芳綸纖維 將芳綸纖維用丙酮抽提24~48h，除去其表面的上漿劑，清洗、干燥、備用。配置pH=8. 5 的Tris-HCl緩沖溶液，加入多巴胺鹽酸鹽，配置濃度為0. 5飛g/L的多巴胺溶液，將芳綸纖 維加入多巴胺溶液中，芳綸纖維的加入量以不團聚為好，浸漬l(T24h，用去離子水清洗，干 燥，得到多巴胺改性的芳綸纖維。
[0006] 三、氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維 配置pH=8. 5的Tris-HCl緩沖溶液，加入一定量氨基化的氧化石墨烯，配置出濃度為 0. 01~lg/L的氨基化氧化石墨烯溶液，將多巴胺改性的芳綸纖維加入上述溶液中，一定溫度 下，反應l(T24h，得到氧化石墨烯表面接枝改性的芳綸纖維。
[0007] 上述方法中，所述氧化石墨烯是通過強氧化劑對天然石墨進行氧化處理所得到， 對氧化劑的種類不做限定。
[0008] 上述方法中，所述胺類還原劑為乙二胺、丙二胺、丁二胺、對苯二胺中的一種。
[0009] 上述方法中，所述胺類還原劑與氧化石墨烯的質量比為50:1~200:1。
[0010] 上述方法中，所述步驟一中的"一定溫度下"指的是3(n〇0°C。
[0011] 上述方法中，所述步驟三中的"一定溫度下"指的是15飛0°C。
[0012] 本發明的氧化石墨烯接枝改性芳綸纖維是將氧化石墨烯接枝至多巴胺修飾的芳 綸纖維上得到的；本發明利用席夫堿反應，借助具有大量活性基團的聚多巴胺涂層，將表面 具有豐富氨基的氧化石墨烯接枝到多巴胺改性的芳綸纖維表面，具有無需高溫加熱，簡單 易行，環保無毒，對芳綸纖維無損傷等特點。本方法可得到表面均勻覆蓋氧化石墨烯的芳綸 纖維，該纖維與樹脂基體的界面性能可得到明顯改善。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1為實施例1得到的氧化石墨烯表面接枝改性的芳綸纖維的掃描電鏡圖片； 圖2為圖1的放大圖； 圖3為實施例2得到的氧化石墨烯表面接枝改性的芳綸纖維的掃描電鏡圖片； 圖4為圖3的放大圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本 發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋 在本發明的保護范圍中。
[0015] 實施例1 本實施例是通過以下方式進行的： 一、氨基化氧化石墨烯的制備 通過改進的Hummer法制備氧化石墨烯，將制備的氧化石墨烯加入到水溶液中，超聲處 理3(T60min，配制成lg/L的氧化石墨烯懸浮液，加入10ml乙二胺，40°C下，機械攪拌反應 24h，清洗、干燥，制備出氨基化的氧化石墨烯。
[0016] 二、多巴胺改性芳綸纖維 將芳綸纖維用丙酮抽提24h，除去其表面的上漿劑，清洗、干燥、備用。配置pH=8. 5的 Tris-HCl緩沖溶液，加入多巴胺鹽酸鹽，配置濃度為2g/L的多巴胺溶液，將芳綸纖維加入 多巴胺溶液中，浸漬24h，用去離子水清洗，干燥，得到多巴胺改性的芳綸纖維。
[0017] 三、氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維 配置pH=8. 5的Tris-HCl緩沖溶液，加入一定量氨基化的氧化石墨烯，配置出濃度為 lg/L的氨基化氧化石墨烯溶液，將步驟二獲得的多巴胺改性的芳綸纖維加入上述溶液中， 25°C下反應24h，得到氧化石墨烯表面接枝改性的芳綸纖維，其掃描電鏡圖片如圖1和2所 /_J、1 〇
[0018] 實施例2 本實施例與實施例1不同的是，步驟一中的反應溫度為60°c。本實施例得到的氧化石 墨烯表面接枝改性的芳綸纖維的掃描電鏡圖片如圖3和4所示。
【權利要求】
1. 一種氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維的方法，其特征在于所述方法步驟如下： 一、 氨基化氧化石墨烯的制備 將氧化石墨烯加入到水溶液中，超聲處理3(T60min，然后加入胺類還原劑，在 3(Γ100?的溫度下，機械攪拌反應6~24h，清洗、干燥，制備出氨基化的氧化石墨烯； 二、 多巴胺改性芳綸纖維 將芳綸纖維用丙酮抽提24~48h，除去其表面的上漿劑，清洗、干燥、備用；配置pH=8. 5 的Tris-HCl緩沖溶液，加入多巴胺鹽酸鹽，將芳綸纖維加入多巴胺溶液中，浸漬l(T24h，用 去離子水清洗，干燥，得到多巴胺改性的芳綸纖維； 三、 氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維 配置pH=8. 5的Tris-HCl緩沖溶液，加入氨基化的氧化石墨烯，將步驟三得到的多巴胺 改性的芳綸纖維加入上述溶液中，在15飛0°C的溫度下反應l(T24h，得到氧化石墨烯表面 接枝改性的芳綸纖維。
2. 根據權利要求1所述的氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維的方法，其特征在于所述 氧化石墨烯懸浮液的濃度為0. Of lg/L。
3. 根據權利要求1所述的氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維的方法，其特征在于所述 胺類還原劑為乙二胺、丙二胺、丁二胺、對苯二胺中的一種。
4. 根據權利要求1或3所述的氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維的方法，其特征在于 所述胺類還原劑與氧化石墨烯的質量比為50:1~200:1。
5. 根據權利要求1所述的氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維的方法，其特征在于所述 多巴胺溶液的濃度為0. 5飛g/L。
6. 根據權利要求1所述的氧化石墨烯表面接枝改性芳綸纖維的方法，其特征在于所述 氨基化氧化石墨烯溶液的濃度為〇. Of lg/L。
【文檔編號】D06M11/74GK104047160SQ201410269027
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月17日 優先權日:2014年6月17日
【發明者】謝志民, 董慶亮, 劉宇艷, 吳松全 申請人:哈爾濱工業大學