ZHOU LIFANG (CN)
LIANG GUOZHENG (CN)
YUAN LI (CN)
| CN105862396A | 2016-08-17 | |||
| CN103572583A | 2014-02-12 | |||
| CN101638297A | 2010-02-03 | |||
| CN105291512A | 2016-02-03 | |||
| CN1318595A | 2001-10-24 | |||
| CN101962208A | 2011-02-02 | |||
| JP2013116429A | 2013-06-13 |
| 权利要求书 [权利要求 1] 一种表面改性的芳纶纤维的制备方法， 其特征在于包括如下步骤： (1) 按质量计， 将 1份带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 0.5%〜5.0 %的^0 2胶体水溶液中， 震荡 30min〜lh后， 经水洗、 干燥， 得到表 面组装了一种组装物为一层 SiO 2负电荷的芳纶纤维， 记作芳纶纤维 A (2) 将芳纶纤维 A浸入到 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中 30min〜l h后， 经水洗、 干燥， 得到又组装了另一种组装物为一层阳离子 MgAl Fe层状双氢氧化物的芳纶纤维， 即芳纶纤维完成了一次自组装循环， 记作芳纶纤维 B; (3) 将芳纶纤维 B再依次进行步骤 （1) 和步骤 （2) 的操作， 完成 第二次自组装循环； 重复 n次数的自组装循环， 得到表面改性的芳纶 纤维。 [权利要求 2] 根据权利要求 1所述的一种表面改性的芳纶纤维， 其特征在于： 所述 的芳纶纤维为对位芳纶纤维、 间位芳纶纤维。 [权利要求 3] 根据权利要求 1所述的一种表面改性的芳纶纤维， 其特征在于： 所述 的带羟基的芳纶纤维， 其制备方法包括如下步骤： 按质量计， 将 1份 洁净的芳纶纤维置于浓度为 20%〜40\^<¾的酸的水溶液中， 所述的酸 为磷酸、 硝酸或硫酸； 在温度为 30〜50°C的条件下浸渍处理 11！〜 2h， 再经洗涤、 干燥， 得到表面带羟基的芳纶纤维。 [权利要求 4] 根据权利要求 1所述的一种表面改性的芳纶纤维， 其特征在于： 自组 装循环次数 n为 9≥n≥l。 [权利要求 5] 根据权利要求 1所述的一种表面改性的芳纶纤维， 其特征在于： 所述 的 MgAlFe层状双氢氧化物的悬浮液， 其制备方法为： 按质量计， 在 惰性气体保护下， 将 0.05〜0.3份 MgAlFe-NO 3层状双氢氧化物粉末分 散于 110份甲酰胺中， 在温度为 15〜40°C的条件下机械搅拌 1〜4天。 [权利要求 6] 根据权利要求 5所述的一种表面改性的芳纶纤维， 其特征在于： 所述 的惰性气体为氮气或氩气。 [权利要求 7] 按权利要求 1制备方法得到的一种表面改性的芳纶纤维。 |
[0001] 本发明涉及一种芳纶纤维的表面改性技术， 具体涉及一种表面改性的芳纶纤维 及其制备方法。
背景技术
[0002] 芳纶纤维以其优异的综合性能 （如超高强度和模量、 良好的耐热性和耐化学性 、 质轻、 循环寿命长） 在一些尖端工业领域占据重要地位。 然而， 芳纶纤维存 在着表面惰性高、 耐紫外性差等不足。
[0003] 为了克服上述缺陷， 人们展幵了大量研究， 其研究思路是将芳纶纤维引入紫外 吸收剂。 由于常见的有机紫外吸收剂存在热稳定差等因 素， 因此， 芳纶纤维的 改性优选无机紫外吸收剂。 常见的无机紫外吸收剂 (如， ΉΟ ^ΠΖηΟ)具有光催化 活性， 当用于合成纤维吋则存在以牺牲纤维力学性能 来提高抗紫外性能的问题
。 为了角军决这个问题， 文南犬 "Unique UV-resistant and surface active aramid fibers with simultaneously enhanced mechanical and thermal properties by chemically coating Ce 0 . 8 Ca 2 0 1 8 having low photocatalytic activity" (Xiaoling Zhu, Li Yuan, Guozheng Liang, Aijuan Gu. Journal of Materials Chemistry A, 2014, 2, 11286-11298
) 公幵了一种将。^. 8 01。. 2 0 8 接枝于芳纶纤维表面的方法， 取得了突出的改性效 果。 但是这个工作在以下两点需要进一步完善： 一是反应需要在 65°C下进行 18h ； 二是。^. 8 01。. 2 0 1 . 8 为零维颗粒， 难以完全覆盖纤维表面。 为此， 研究者引入了 超支化聚硅氧烷， 通过其良好的成膜性在改性芳纶纤维表面全覆 盖， 改善抗紫 夕卜十生育 ^ (参见文南犬： Xiaoling Zhu, Li Yuan, Guozheng Liang, Aijuan Gu. Unique surface modified aramid fibers with improved flame retardancy,tensile
properties, surface activity and UV-resistance through in situ formation of
hyperbranched polysiloxane-CeO.8CaO.20L8 hybrids. Journal of Materials Chemistry
A, 2015, 3, 12515-12529) 。 但是反应温度高、 时间长的问题还是未得到解决; 同时超支化聚硅氧烷含有易分解和燃烧的有机 物。 [0004] 值得注意的是， 绿色、 节能是当今材料研发的重要趋势。 对于表面改性芳纶纤 维而言， 这个发展趋势意味着不仅改性所用的材料应具 有绿色环保的特性， 而 且改性所采取的工艺应该具有低温、 吋间短的节能优势。 显然， 现有技术中的 改性芳纶纤维均不满足绿色、 节能的条件。 综上所述， 在保持纤维原有优异力 学性能和热性能不降低的情况下， 采用绿色节能方法研制新型表面改性芳纶纤 维具有重要的应用价值。
技术问题
问题的解决方案
技术解决方案
[0005] 为了克服现有技术存在的问题， 本发明旨在保持纤维原有的力学性能和热性能 不降低的前提下， 提供一种具有表面活性和耐紫外性能显著改善 的表面改性的 芳纶纤维及其绿色、 节能的制备方法。
[0006] 为了实现本发明所述的发明目的， 本发明采取的技术方案是提供一种表面改性 的芳纶纤维的制备方法， 包括如下步骤：
[0007] (1) 按质量计， 将 1份带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 0.5<¾〜5.0%的 Si0 2 胶体水溶液中， 震荡 30min〜lh后， 经水洗、 干燥， 得到表面组装了一种组装物 为一层 Si0 2 负电荷的芳纶纤维， 记作芳纶纤维 A;
[0008] (2) 将芳纶纤维 A浸入到 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中 30min〜lh后， 经水 洗、 干燥， 得到又组装了另一种组装物为一层阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物的 芳纶纤维， 即芳纶纤维完成了一次自组装循环， 记作芳纶纤维 B ;
[0009] (3) 将芳纶纤维 B再依次进行步骤 （1) 和步骤 （2) 的操作， 完成第二次自组 装循环； 重复 n次数的自组装循环， 得到一种表面改性的芳纶纤维。
[0010] 本发明所述的芳纶纤维为对位芳纶纤维、 间位芳纶纤维。
[0011] 所述的带羟基的芳纶纤维， 其制备方法包括如下步骤： 按质量计， 将 1份洁净 的芳纶纤维置于浓度为 20%〜40wt<¾的酸的水溶液中， 所述的酸为磷酸、 硝酸或 硫酸； 在温度为 30〜50°C的条件下浸渍处理 11！〜 2h， 再经洗涤、 干燥， 得到表面 带羟基的芳纶纤维。
[0012] 自组装循环次数 n为 9≥n≥l。 [0013] 所述的 MgAlFe层状双氢氧化物的悬浮液， 其制备方法为： 按质量计， 在惰性 气体保护下， 将 0.05〜0.3份 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末分散于 110份甲酰 胺中， 在温度为 15〜40°C的条件下机械搅拌 1〜4天。
[0014] 所述的惰性气体为氮气或氩气。
[0015] 本发明技术方案还包括按上述制备方法得到的 一种表面改性的芳纶纤维。
发明的有益效果
有益效果
[0016] 与现有技术相比， 本发明取得的有益效果是：
[0017] 1、 本发明采用的改性材料是 MgAlFe层状双氢氧化物和 Si0 2 ， 它们无毒， 不含 易分解和燃烧的有机物， 而且化学性质比较稳定， 满足了绿色环保的生产理念
[0018] 2、 本发明制得的改性芳纶纤维具有三重抗紫外功 能。 其一， MgAlFe层状双氢 氧化物能完全阻挡整个紫外吸收范围、 稳定性好， 可以长吋间起到吸收紫外线 的作用； 其二， Si0 2 Si-0键能远高于 UV辐射能， 也赋予芳纶纤维良好的抗紫 外性能； 第三， MgAlFe层状双氢氧化物在纤维表面形成薄膜， 通过与零维 Si0 2 的自组装实现纤维表面的全覆盖， 从而获得高的抗紫外性能。
[0019] 3、 本发明的两种组装物为 MgAlFe层状双氢氧化物和 Si0 2 ， 它们均为耐热无机 物， 可以确保改性芳纶纤维具有更高的耐热性。 包覆在纤维表面的 Si0 2 颗粒和 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片具有高的力学性能 并弥补了纤维表面的缺 陷， 从而提高了纤维的力学性能。
[0020] 4、 SiO ^nMgAlFe层状双氢氧化物层均含大量的羟基， 提高了芳纶纤维的表面 活性； 同吋， 自组装于表面的无机材料的存在也增加了纤维 的粗糙度， 为纤维 的进一步改性与应用提供了物质基础。
[0021] 5、 本发明制备的改性芳纶纤维表面自组装了两种 不同的无机材料， 可以方便 地通过控制紫外吸收剂的含量调节改性纤维的 结构与性能。
[0022] 6、 本发明提供的层层自组装的部分过程以水为介 质， 同吋操作简单、 可重复 性好， 自组装温度不高于 40°C， 一个自组装循环的吋间不超过 2h， 具有节能、 适 于规模化生产的优势。 对附图的简要说明
附图说明
[0023] 图 1是本发明实施例 1提供的 MgAl层状双氢氧化物和 MgAlFe层状双氢氧化物的
X射线衍射 （XRD) 谱图；
[0024] 图 2是本发明实施例 1提供的 MgAl层状双氢氧化物和 MgAlFe层状双氢氧化物的 紫外吸收 （UV-Vis) 谱图；
[0025] 图 3是本发明实施例 1和实施例 2提供的表面改性的芳纶纤维的剖面结构示意
[0026] 图 4是本发明实施例 1〜3提供的表面改性的芳纶纤维和洁净芳纶纤 的红外 （I R) 谱图；
[0027] 图 5是本发明实施例 1〜3提供的表面改性的芳纶纤维和洁净芳纶纤 的扫描电 子显微镜 （SEM) 照片；
[0028] 图 6是本发明实施例 1〜3提供的表面改性芳纶纤维和实施例 1提供的洁净芳纶纤 维分别在紫外光辐照前后的拉伸性能。
本发明的实施方式
[0029] [0008]下面结合附图和实施例对本发明技术方案 做进一步描述。
[0030] 实施例 1
[0031] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0032] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 60°C的丙酮、 75°C的石油醚和 115°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。
[0033] (2) 将 35g质量浓度为 85%的磷酸和 65g去离子水混合， 制得磷酸的稀溶液； 将 2g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到磷酸的稀溶液中， 40°C回流反应 2h ， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0034] (3) 将 2.05g六水合硝酸镁、 1.38g九水合硝酸铝和 0.13g九水合硝酸铁加入 30m L甲醇溶解， 得到硝酸盐的甲醇混合溶液； 将 0.96g氢氧化钠加入 lOOmL甲醇溶解 ， 得到氢氧化钠的甲醇溶液； 将硝酸盐的甲醇溶液滴入氢氧化钠的甲醇溶液 中 ， 有絮状物产生， 然后将其转移到 200mL的反应釜中， 在温度为 150°C的条件下 反应 18h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。 其 X射 线衍射 （XRD) 谱图、 紫外吸收 （UV-Vis) 谱图分别参见附图 1、 2。
[0035] 将 2.05g六水合硝酸镁和 1.50g九水合硝酸铝加入 30mL甲醇溶解， 得到硝酸盐的 甲醇混合溶液； 将 0.96g氢氧化钠加入 lOOmL甲醇溶解， 得到氢氧化钠的甲醇溶 液； 将硝酸盐的甲醇溶液滴入氢氧化钠的甲醇溶液 中， 有絮状物产生， 然后将 其转移到 200mL的反应釜中， 在温度为 150°C的条件下反应 18h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAl-NO 3 层状双氢氧化物粉末。 其 X射线衍射 （XRD) 谱图、 紫外 吸收 （UV-Vis) 谱图分别参见附图 1、 2。
[0036] 在氮气氛围保护下， 将 0.3g的 MgAlFe-N0 3 层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL 甲酰胺中， 在 25°C的条件下搅拌 2天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液
[0037] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 2%的 SiO 2 胶体水溶液中 40min， 然后水洗， 60°C干燥 5min， 得到阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维， 记为 AF-SiO 2 。
[0038] (5) 将步骤 （4) 得到的阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维 （AF-Si0 2 ) 2g浸入步 骤 （3) 制得的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 30min， 然后水洗 ， 80°C干燥 10min， 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 ， 记为 AF-(Si0 2 /MgAlFe层状双氢氧化物），， 其剖面结构示意图、 红外谱图、 扫 描电子显微镜 （SEM) 照片和拉伸性能分别参见附图 3、 4、 5和 6。
[0039] 2、 洁净纤维和改性纤维的紫外辐照
[0040] 将步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维和步骤 （5) 得到的改性芳纶纤维 AF-(Si0 2 /MgAlFe层状双氢氧化物）！
暴露于 QUV/spmy型紫外光加速老化试验机中 （美国 Q-Lab公司） 进行 24h的 UV 辐照 （辐射照度为 1.55W/m 2， 测试温度为 60°C) ， 得到经 24h辐照的洁净芳纶纤 维和改性芳纶纤维， 分别记为 UV-AF和 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） ， 其拉伸性能参见附图 6。
[0041] 参见附图 1， 它是本实施例中合成的 MgAl-NO 3 层状双氢氧化物和 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物的 X射线衍射 （XRD) 谱图。 从中可以看出， 两者衍射峰尖锐， 表明它们很好地形成了结晶层状结构， 其为 3R菱面体对称结构， 空间群为 R-3m 。 d(110)反映了原子在层板的排列密度。 相对于 MgAl-N0 3
层状双氢氧化物， MgAlFe-N0 3 层状双氢氧化物的 （110) 晶面发生了 0.4033°的 偏移， 即排列密度减小。
[0042] 参见附图 2， 它是本实施例合成的 MgAl-N0 3 层状双氢氧化物和 MgAlFe-NO ^ 状双氢氧化物的紫外吸收 （UV-Vis) 谱图。 从中可看出， Fe 3+
的惨入导致 MgAl-NO 3
层状双氢氧化物的紫外吸收曲线发生红移， 然后在 200-400nm紫外范围内具有宽 而强的吸收， 这是因为 Fe 3+
氢氧化物在水镁石层的吸收。 从上可得出 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物是一种良 好的紫外吸收剂， 可用于芳纶纤维改性。
[0043] 实施例 2
[0044] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0045] 取 3g实施例 1得到的表面带羟基的芳纶纤维， 并依次进行实施例 1中的步骤 （4 ) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成五个自组装循 环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO ^MgAlFe分别出现五次并交替出现的十层 无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 5 。 其剖面结构示 意图、 红外谱图、 扫描电子显微镜 （SEM) 照片和拉伸性能分别参见附图 3、 4 、 5和 6。
[0046] 2、 改性纤维的紫外辐照
[0047] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 2中得到的芳纶纤维 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 5
进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢 氧化物） 5 ， 其拉伸性能参见附图 6。
[0048] 参见附图 3， 它是本发明实施例 1和实施例 2提供的表面改性的芳纶纤维的剖面 结构示意图， 该图清晰地描绘了在纤维表面自组装一个循环 （A图） AF-(Si0 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） ^Π5个循环 （B图） AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 5后自组装各层的组成。 [0049] 实施例 3
[0050] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0051] 取 3g实施例 1得到的表面带羟基的芳纶纤维， 并依次进行实施例 1中的步骤 （4 ) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成九个自组装循 环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO ^MgAlFe分别出现九次并交替出现的十八 层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 9 。 其红外谱图 、 扫描电子显微镜 （SEM) 照片和拉伸性能分别参见附图 4、 5和 6。
[0052] 2、 改性纤维的紫外辐照
[0053] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 3中得到的芳纶纤维 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 9
进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢 氧化物） 9 ， 其拉伸性能参见附图 6。
[0054] 参见附图 4， 它是洁净芳纶纤维和实施例 1、 实施例 2、 实施例 3改性纤维的红外 谱图。 从图中可以看出， 相比于洁净芳纶纤维， 实施例 1、 实施例 2和实施例 3提 供的改性纤维的谱图出现了新峰， 分别是 A1-0的晶格振动峰 （654cm - 1
) 、 Si-O-Si的非对称伸缩振动峰 （ 1000-1130cm -1 ) ， 表明层状双氢氧化物和 SiO 2成功组装到芳纶纤维表面。 并且实施例 1、 实施例 2和实施例 3的振动峰依次增强 ， 表明层层自组装成功。
[0055] 参见附图 5， 它是洁净芳纶纤维 （A图） 和实施例 1 (B图） 、 实施例 2 (C图） 、 实施例 3 (Em 改性纤维的扫面电子显微镜 （SEM) 照片。 从图中可以看出 ， 洁净芳纶纤维 （A图） 的表面光滑、 粗糙度小； 而实施例 1 (B图） 、 实施例 2 (C图） 和实施例 3 (E图） 提供的改性纤维的表面粗糙度明显增加。 从实施例 2 (C图） 改性纤维的局部放大图 （D图） 中可看到， 表面均匀地覆盖着层状双氢 氧化物纳米片层， 粒径为 60nm左右， 证明本发明方法可以完全涂层纤维的表面
[0056] 参见附图 6， 它是洁净芳纶纤维和实施例 1、 实施例 2、 实施例 3提供的改性纤维 经 24h紫外辐照前后的拉伸性能的对比图。 从中可看出， 相比洁净纤维， 实施例 1、 实施例 2和实施例 3提供的改性纤维的拉伸强度分别提高了 5.9%、 9.8%和 8.8% ， 说明改性有助于提高纤维的拉伸性能， 但是存在一个最佳的组装次数。 经 24h 紫外辐照后， 洁净芳纶纤维的拉伸强度下降了 12.6%， 而实施例 1、 实施例 2、 实 施例 3的拉伸强度分别下降了 3.3%、 0.6%、 0.5% , 表明实施例 1、 实施例 2、 实施 例 3提供的改性纤维不仅提高了拉伸性能， 而且显示出显著改善的耐紫外灯性能 ， 拉伸性能的下降幅度显著降低； 且随着纤维表面组装层数的增加， 经 UV辐照 后纤维拉伸强度的下降幅度减小。 这是因为包覆物越多、 包覆越完整， 改性纤 维的抗紫外性越好。
[0057] 实施例 4
[0058] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0059] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 70°C的丙酮、 80°C的石油醚和 130°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。
[0060] (2) 将 20g质量浓度为 65%的硝酸和 80g去离子水混合， 制得硝酸的稀溶液； 将 3g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到硝酸的稀溶液中， 30°C回流反应 1. 5h， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0061] (3) 将 2.05g六水合硝酸镁、 1.32g九水合硝酸铝、 0.19g九水合硝酸铁和 1.18g 尿素溶解在 80mL去离子水中， 得到硝酸盐的尿素水溶液； 然后将其转移到 150m L的反应釜中， 在温度为 110°C的条件下反应 24h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 Mg AlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0062] 将 0.1gMgAlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末用 lOOmL含 0.1M的 NaNO 3 水溶液近一 步处理， 在氮气气氛下搅拌 24h， 得到 MgAlFe-NO jl状双氢氧化物溶液； 再经 离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0063] 在氮气氛围保护下， 将 O.lg的 MgAlFe-N0 3 层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL 甲酰胺中， 在 15°C的条件下搅拌 1天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液
[0064] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 5%的 SiO 2 胶体水溶液中 30min， 然后水洗， 90°C干燥 5min， 得到阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维， 记为 AF-SiO 2 。
[0065] (5) 将 2g步骤 （4) 得到的阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维浸入步骤 （3) 制得 的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 30min， 然后水洗， 60°C干燥 20 min， 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 。
[0066] (6) 重复步骤 （4) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成三个自组装循环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO 2 和 MgAlFe分别出现三 次并交替出现的六层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化 物） 3。
[0067] 2、 纤维的紫外辐照
[0068] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 4中步骤 （6) 得到的芳纶纤维 AF- (Si0 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 3 进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记 为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 3 。
[0069] 实施例 5
[0070] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0071] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 70°C的丙酮、 70°C的石油醚和 110°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。
[0072] (2) 将 30g质量浓度为 85%的磷酸和 50g去离子水混合， 制得磷酸的稀溶液； 将 3g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到磷酸的稀溶液中， 40°C回流反应 lh ， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0073] (3) 将 2.03g六水合氯化镁、 1.10g六水合氯化铝、 0.16g六水合氯化铁和 2.1g尿 素溶解在 lOOmL去离子水中， 得到氯化物的尿素水溶液； 然后将其转移到 150mL 的反应釜中， 在温度为 130°C的条件下反应 20h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 Mg AlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0074] 将 0.1gMgAlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末用 lOOmL含 1.5MNaNO 3 和 5mMHNO 3 的水溶液近一步处理， 在氩气气氛下搅拌 24h， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化 物溶液； 再经离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0075] 在氩气氛围保护下， 将 0.3g的 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL 甲酰胺中， 在 40°C的条件下搅拌 1天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液 [0076] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 5%的 Si0 2 胶体水溶液中 lh， 然后 水洗， 60°C干燥 10min， 得到阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维， 记为 AF-SiO 2 。
[0077] (5) 将 2g步骤 （4) 得到的阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维浸入步骤 （3) 制得 的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 lh， 然后水洗， 60°C干燥 20min ， 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 。
[0078] (6) 重复步骤 （4) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成八个自组装循环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO ^MgAlFe分别出现八 次并交替出现的十六层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2/ MgAlFe层状双氢氧 化物） 8 。
[0079] 2、 纤维的紫外辐照
[0080] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 5中步骤 （6) 得到的芳纶纤维 AF- (Si0 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 8 进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记 为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 8 。
[0081] 实施例 6
[0082] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0083] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 60°C的丙酮、 75°C的石油醚和 115°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。
[0084] (2) 将 30g质量浓度为 98%的硫酸和 90g去离子水混合， 制得硫酸的稀溶液； 将 3g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到硫酸的稀溶液中， 40°C回流反应 lh ， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0085] (3) 将 2.03g六水合氯化镁、 1.19g六水合氯化铝、 0.07g六水合氯化铁和 2.1g尿 素溶解在 lOOmL去离子水中， 得到氯化物的尿素水溶液； 然后将其转移到 150mL 的反应釜中， 在温度为 110°C的条件下反应 24h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 Mg AlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0086] 将 0. lgMgAlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末用 lOOmL含 0.9MNaNO 3 和 5mMHNO 3 的水溶液近一步处理， 在氩气气氛下搅拌 24h， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化 物溶液； 再经离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。 [0087] 在氮气氛围保护下， 将 O.lg的 MgAlFe-N0 3 层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL 甲酰胺中， 在 15°C的条件下搅拌 4天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液
[0088] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 0.5%的 SiO 2 胶体水溶液中 30min， 然后水洗， 60°C干燥 30min， 得到阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维， 记为 AF-SiO 2
[0089] (5) 将 2g步骤 （4) 得到的阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维浸入步骤 （3) 制得 的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 lh， 然后水洗， 80°C干燥 lOmin ， 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 。
[0090] (6) 重复步骤 （4) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成四个自组装循环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO ^MgAlFe分别出现四 次并交替出现的八层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化 物） 4 。
[0091] 2、 纤维的紫外辐照
[0092] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 6中步骤 （6) 得到的芳纶纤维 AF- (SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 4 进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记 为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 4 。
[0093] 实施例 7
[0094] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0095] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 65°C的丙酮、 75°C的石油醚和 130°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。
[0096] (2) 将 30g质量浓度为 85%的磷酸和 80g去离子水混合， 制得磷酸的稀溶液； 将 3g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到磷酸的稀溶液中， 40°C回流反应 2h ， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0097] (3) 将 2.05g六水合硝酸镁、 1.36g九水合硝酸铝、 0.16g九水合硝酸铁和 1.17g 尿素溶解在 120mL去离子水中， 得到硝酸盐的尿素水溶液； 然后将其转移到 200 mL的反应釜中， 在温度为 160°C的条件下反应 20h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0098] 将 0.2gMgAlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末用 200mL含 0.5M的 NaNO 3 水溶液近一 步处理， 在氩气气氛下搅拌 24h， 得到 MgAlFe-NO jl状双氢氧化物溶液； 再经 离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0099] 在氩气氛围保护下， 将 O.lg的 MgAlFe-N0 3 层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL 甲酰胺中， 在 25°C的条件下搅拌 4天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液
[0100] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 1%的 Si0 2 胶体水溶液中 lh， 然后 水洗， 50°C干燥 20min， 得到阴离子 Si0 2 (负电荷） 的芳纶纤维， 记为 AF-SiO 2
[0101] (5) 将 2g步骤 （4) 得到的阴离子 Si0 2 (负电荷） 的芳纶纤维浸入步骤 （3) 制得的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 lh， 然后水洗， 60°C干燥 3 Omin, 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 。
[0102] (6) 重复步骤 （4) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成五个自组装循环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO ^MgAlFe分别出现五 次并交替出现的十层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化 物） 5 。
[0103] 2、 纤维的紫外辐照
[0104] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 7中步骤 （6) 得到的芳纶纤维 AF- (SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 5 进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记 为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 5 。
[0105] 实施例 8
[0106] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0107] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 70°C的丙酮、 75°C的石油醚和 110°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。
[0108] (2) 将 25g质量浓度为 85%的磷酸和 60g去离子水混合， 制得磷酸的稀溶液； 将 3g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到磷酸的稀溶液中， 50°C回流反应 1. 5h， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0109] (3) 将 1.02g六水合硝酸镁、 0.71g九水合硝酸铝、 0.04g九水合硝酸铁和 0.59g 尿素溶解在 60mL去离子水中， 得到硝酸盐的尿素水溶液； 然后将其转移到 100m
L的反应釜中， 在温度为 180°C的条件下反应 14h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 Mg
AlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0110] 将 0.2gMgAlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末用 200mL含 1M的 NaNO 3 水溶液近一步 处理， 在氩气气氛下搅拌 24h， 得到 MgAlF e -N0 3 层状双氢氧化物溶液； 再经离 心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0111] 在氩气氛围保护下， 将 lg的 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL甲 酰胺中， 在 25°C的条件下搅拌 3天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液。
[0112] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 1%的 SiO 2 胶体水溶液中 40min， 然后水洗， 90°C干燥 5min， 得到阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维， 记为 AF-SiO 2 。
[0113] (5) 将 2g步骤 （4) 得到的阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维浸入步骤 （3) 制得 的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 30min， 然后水洗， 90°C干燥 20 min， 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 。
[0114] (6) 重复步骤 （4) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成两个自组装循环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO ^MgAlFe分别出现两 次并交替出现的四层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化 物） 2 。
[0115] 2、 纤维的紫外辐照
[0116] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 8中步骤 （6) 得到的芳纶纤维 AF- (SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 2 进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记 为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 2 。
[0117] 实施例 9
[0118] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0119] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 65°C的丙酮、 80°C的石油醚和 115°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。 [0120] (2) 将 25g质量浓度为 65%的硝酸和 80g去离子水混合， 制得硝酸的稀溶液； 将 3g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到硝酸的稀溶液中， 30°C回流反应 2h ， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0121] (3) 将 1.54g六水合硝酸镁、 0.99g九水合硝酸铝和 0.15g九水合硝酸铁加入 30m L甲醇溶解， 得到硝酸盐的甲醇混合溶液； 将 0.72g氢氧化钠加入 70mL甲醇溶解 ， 得到氢氧化钠的甲醇溶液； 将硝酸盐的甲醇溶液滴入氢氧化钠的甲醇溶液 中 ， 有絮状物产生， 然后将其转移到 150mL的反应釜中， 在温度为 140°C的条件下 反应 20h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0122] 在氮气氛围保护下， 将 0.6g的 MgAlFe-N0 3 层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL 甲酰胺中， 在 15°C的条件下搅拌 2天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液
[0123] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 0.5%的 Si0 2 胶体水溶液中 lh， 然 后水洗， 50°C干燥 10min， 得到阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维， 记为 AF-SiO 2 。
[0124] (5) 将 2g步骤 （4) 得到的阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维浸入步骤 （3) 制得 的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 40min， 然后水洗， 60°C干燥 30 min， 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 。
[0125] (6) 重复步骤 （4) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成五个自组装循环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO ^MgAlFe分别出现五 次并交替出现的十层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化 物） 5 。
[0126] 2、 纤维的紫外辐照
[0127] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 9中步骤 （6) 得到的芳纶纤维 AF- (SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 5 进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记 为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 5 。
[0128] 实施例 10
[0129] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0130] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 70°C的丙酮、 80°C的石油醚和 130°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。
[0131] (2) 将 30g质量浓度为 98%的硫酸和 70g去离子水混合， 制得硫酸的稀溶液； 将 3g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到硫酸的稀溶液中， 40°C回流反应 lh
， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0132] (3) 将 2.03g六水合氯化镁、 1.20g六水合氯化铝、 0.05g六水合氯化铁和 1.4g尿 素溶解在 60mL去离子水中， 得到氯化物的尿素水溶液； 然后将其转移到 lOOmL 的反应釜中， 在温度为 150°C的条件下反应 19h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 Mg
AlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0133] 将 O.lgMgAlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末用 lOOmL含 1.5MNaNO 3 和 5mMHNO 3 的水溶液近一步处理， 在氩气气氛下搅拌 24h， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化 物溶液； 再经离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0134] 在氮气氛围保护下， 将 0.5g的 MgAlFe-N0 3 层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL 甲酰胺中， 在 15°C的条件下搅拌 4天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液
[0135] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 1%的 SiO 2 胶体水溶液中 40min， 然后水洗， 60°C干燥 20min， 得到阴离子 Si0 2
(负电荷） 的芳纶纤维， 记为 AF-Si0 2 。
[0136] (5) 将 2g步骤 （4) 得到的阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维浸入步骤 （3) 制得 的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 lh， 然后水洗， 90°C干燥 30min ， 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 。
[0137] (6) 重复步骤 （4) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成六个自组装循环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO ^MgAlFe分别出现六 次并交替出现的十二层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧 化物） 6 。
[0138] 2、 纤维的紫外辐照
[0139] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 10中步骤 （6) 得到的芳纶纤维 A F-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 6 进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 6 。 [0140] 实施例 11
[0141] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0142] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 65°C的丙酮、 75°C的石油醚和 115°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。
[0143] (2) 将 30g质量浓度为 85%的磷酸和 60g去离子水混合， 制得磷酸的稀溶液； 将 3g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到磷酸的稀溶液中， 50°C回流反应 2h ， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0144] (3) 将 1.02g六水合硝酸镁、 0.69g九水合硝酸铝和 0.07g九水合硝酸铁加入 25m L甲醇溶解， 得到硝酸盐的甲醇混合溶液； 将 0.48g氢氧化钠加入 35mL甲醇溶解 ， 得到氢氧化钠的甲醇溶液； 将硝酸盐的甲醇溶液滴入氢氧化钠的甲醇溶液 中 ， 有絮状物产生， 然后将其转移到 lOOmL的反应釜中， 在温度为 140°C的条件下 反应 20h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0145] 在氩气氛围保护下， 将 0.5g的 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL 甲酰胺中， 在 40°C的条件下搅拌 1天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液
[0146] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 0.5%的 SiO 2 胶体水溶液中 40min， 然后水洗， 90°C干燥 5min， 得到阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维， 记为 AF-SiO 2 。
[0147] (5) 将 2g步骤 （4) 得到的阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维浸入步骤 （3) 制得 的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 20min， 然后水洗， 90°C干燥 20 min， 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 。
[0148] (6) 重复步骤 （4) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成四个自组装循环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO ^MgAlFe分别出现四 次并交替出现的八层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化 物） 4 。
[0149] 2、 纤维的紫外辐照
[0150] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 11中步骤 （6) 得到的芳纶纤维 A F-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 4 进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 4 。
[0151] 实施例 12
[0152] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0153] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 70°C的丙酮、 80°C的石油醚和 115°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。
[0154] (2) 将 40g质量浓度为 85%的磷酸和 90g去离子水混合， 制得磷酸的稀溶液； 将 3g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到磷酸的稀溶液中， 40°C回流反应 2h ， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0155] (3) 将 1.71g六水合硝酸镁、 1.10g九水合硝酸铝、 0.16g九水合硝酸铁和 1.4g尿 素溶解在 60mL去离子水中， 得到硝酸盐的尿素水溶液； 然后将其转移到 lOOmL 的反应釜中， 在温度为 130°C的条件下反应 21h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 Mg AlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0156] 将 0.2gMgAlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末用 200mL含 lMNaNO 3 和 5mMHNO 3 的 水溶液近一步处理， 在氩气气氛下搅拌 24h， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物 溶液； 再经离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0157] 在氩气氛围保护下， 将 O.lg的 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL 甲酰胺中， 在 15°C的条件下搅拌 2天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液
[0158] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 2%的 SiO 2 胶体水溶液中 40min， 然后水洗， 50°C干燥 20min， 得到阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维， 记为 AF-SiO 2
[0159] (5) 将 2g步骤 （4) 得到的阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维浸入步骤 （3) 制得 的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 40min， 然后水洗， 80°C干燥 10 min， 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 。
[0160] (6) 重复步骤 （4) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成八个自组装循环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO ^MgAlFe分别出现八 次并交替出现的十六层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧 化物） 8 。
[0161] 2、 纤维的紫外辐照
[0162] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 12中步骤 （6) 得到的芳纶纤维 A F-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 8 进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 8 。
[0163] 实施例 13
[0164] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0165] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 60°C的丙酮、 80°C的石油醚和 130°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。
[0166] (2) 将 30g质量浓度为 98%的硫酸和 75g去离子水混合， 制得硫酸的稀溶液； 将 3g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到硫酸的稀溶液中， 40°C回流反应 lh ， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0167] (3) 将 1.54g六水合硝酸镁、 1.05g九水合硝酸铝、 0.08g九水合硝酸铁和 0.79g 尿素溶解在 50mL去离子水中， 得到硝酸盐的尿素水溶液； 然后将其转移到 100m L的反应釜中， 在温度为 120°C的条件下反应 22h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 Mg AlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0168] 将 0.1gMgAlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末用 lOOmL含 1.5M的 NaNO 3 水溶液近一 步处理， 在氮气气氛下搅拌 24h， 得到 MgAlFe-NO jl状双氢氧化物溶液； 再经 离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0169] 在氮气氛围保护下， 将 lg的 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL甲 酰胺中， 在 15°C的条件下搅拌 4天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液。
[0170] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 2%的 SiO 2 胶体水溶液中 40min， 然后水洗， 50°C干燥 20min， 得到阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维， 记为 AF-SiO 2
[0171] (5) 将 2g步骤 （4) 得到的阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维浸入步骤 （3) 制得 的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 40min， 然后水洗， 80°C干燥 20 min， 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 。 [0172] (6) 重复步骤 （4) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成七个自组装循环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO ^MgAlFe分别出现七 次并交替出现的十四层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧 化物） 7 。
[0173] 2、 纤维的紫外辐照
[0174] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 13中步骤 （6) 得到的芳纶纤维 A F-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 7 进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 7 。
[0175] 实施例 14
[0176] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0177] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 70°C的丙酮、 75°C的石油醚和 110°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。
[0178] (2) 将 30g质量浓度为 65%的硝酸和 110g去离子水混合， 制得硝酸的稀溶液； 将 3g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到硝酸的稀溶液中， 40°C回流反应 1. 5h， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0179] (3) 将 2.05g六水合硝酸镁、 1.41g九水合硝酸铝和 0.10g九水合硝酸铁加入 30m L甲醇溶解， 得到硝酸盐的甲醇混合溶液； 将 0.96g氢氧化钠加入 l lOmL甲醇溶解 ， 得到氢氧化钠的甲醇溶液； 将硝酸盐的甲醇溶液滴入氢氧化钠的甲醇溶液 中 ， 有絮状物产生， 然后将其转移到 200mL的反应釜中， 在温度为 130°C的条件下 反应 22h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0180] 在氩气氛围保护下， 将 0.6g的 MgAlFe-N0 3 层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL 甲酰胺中， 在 25°C的条件下搅拌 2天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液
[0181] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 2%的 Si0 2 胶体水溶液中 lh， 然后 水洗， 90°C干燥 5min， 得到阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维， 记为 AF-SiO 2 。
[0182] (5) 将 2g步骤 （4) 得到的阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维浸入步骤 （3) 制得 的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 30min， 然后水洗， 90°C干燥 10 min， 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 。
[0183] (6) 重复步骤 （4) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成五个自组装循环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO ^MgAlFe分别出现五 次并交替出现的十层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化 物） 5 。
[0184] 2、 纤维的紫外辐照
[0185] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 14中步骤 （6) 得到的芳纶纤维 A F-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 5 进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 5 。
[0186] 实施例 15
[0187] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0188] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 60°C的丙酮、 75°C的石油醚和 110°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。
[0189] (2) 将 35g质量浓度为 85%的磷酸和 70g去离子水混合， 制得磷酸的稀溶液； 将 3g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到磷酸的稀溶液中， 40°C回流反应 lh ， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0190] (3) 将 1.54g六水合硝酸镁、 1.06g九水合硝酸铝和 0.07g九水合硝酸铁加入 20m L甲醇溶解， 得到硝酸盐的甲醇混合溶液； 将 0.72g氢氧化钠加入 80mL甲醇溶解 ， 得到氢氧化钠的甲醇溶液； 将硝酸盐的甲醇溶液滴入氢氧化钠的甲醇溶液 中 ， 有絮状物产生， 然后将其转移到 150mL的反应釜中， 在温度为 140°C的条件下 反应 21h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0191] 在氮气氛围保护下， 将 0.4g的 MgAlF-N0 3 e层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL 甲酰胺中， 在 25°C的条件下搅拌 1天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液
[0192] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 2%的 Si0 2 胶体水溶液中 lh， 然后 水洗， 50°C干燥 10min， 得到阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维， 记为 AF-SiO 2 。
[0193] (5) 将 2g步骤 （4) 得到的阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维浸入步骤 （3) 制得 的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 lh， 然后水洗， 60°C干燥 30min ， 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 。
[0194] (6) 重复步骤 （4) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成六个自组装循环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO ^MgAlFe分别出现六 次并交替出现的十二层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧 化物） 6 。
[0195] 2、 纤维的紫外辐照
[0196] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 15中步骤 （6) 得到的芳纶纤维 A F-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 6 进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 6 。
[0197] 实施例 16
[0198] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0199] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 60°C的丙酮、 75°C的石油醚和 130°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。
[0200] (2) 将 40g质量浓度为 85%的磷酸和 80g去离子水混合， 制得磷酸的稀溶液； 将 3g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到磷酸的稀溶液中， 30°C回流反应 1. 5h， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0201] (3) 将 2.03g六水合氯化镁、 1.16g六水合氯化铝、 0.09g六水合氯化铁和 2.1g尿 素溶解在 130mL去离子水中， 得到氯化物的尿素水溶液； 然后将其转移到 200mL 的反应釜中， 在温度为 110°C的条件下反应 24h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 Mg AlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0202] 将 0.1gMgAlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末用 lOOmL含 1.5MNaNO 3 的水溶液近一 步处理， 在氩气气氛下搅拌 24h， 得到 MgAlF e -N0 3 层状双氢氧化物溶液； 再经 离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0203] 在氩气氛围保护下， 将 2g的 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL甲 酰胺中， 在 25°C的条件下搅拌 2天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液。
[0204] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 3%的 SiO 2 胶体水溶液中 50min， 然后水洗， 50°C干燥 20min， 得到阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维， 记为 AF-SiO 2
[0205] (5) 将 2g步骤 （4) 得到的表面带 SiO 2 (负电荷） 的芳纶纤维浸入步骤 （3) 制得的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 lh， 然后水洗， 80°C干燥 1 Omin, 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 。
[0206] (6) 重复步骤 （4) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成四个自组装循环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO 2 和 MgAlFe分别出现四 次并交替出现的八层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化 物） 4 。
[0207] 2、 纤维的紫外辐照
[0208] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 16中步骤 （6) 得到的芳纶纤维 A F-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 4 进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 4 。
[0209] 实施例 17
[0210] 1、 表面改性芳纶纤维的制备
[0211] (1) 将 3g芳纶纤维 （Kevlar-49， 直径 12μηι， 密度 1.45g/m 3 ， 美国杜邦公司生 产） 依次浸没到 70°C的丙酮、 80°C的石油醚和 130°C的去离子水中保留 3小吋； 然 后取出纤维， 于 80°C的真空烘箱中干燥 12h， 得到洁净芳纶纤维， 记为 AF。
[0212] (2) 将 25g质量浓度为 65%的硝酸和 85g去离子水混合， 制得硝酸的稀溶液； 将 3g步骤 （1) 得到的洁净芳纶纤维 AF浸没到硝酸的稀溶液中， 40°C回流反应 lh ， 反应结束后洗涤、 干燥， 得到表面带有羟基的芳纶纤维。
[0213] (3) 将 2.05g六水合硝酸镁、 1.44g九水合硝酸铝、 0.06g九水合硝酸铁和 1.17g 尿素溶解在 lOOmL去离子水中， 得到硝酸盐的尿素水溶液； 然后将其转移到 150 mL的反应釜中， 在温度为 180°C的条件下反应 14h; 经离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末。
[0214] 将 0.2gMgAlFe-CO 3 层状双氢氧化物粉末用 200mL含 0.5M的 NaNO 3 水溶液近一 步处理， 在氩气气氛下搅拌 24h， 得到 MgAlF e -N0 3 层状双氢氧化物溶液； 再经 离心、 洗涤、 干燥， 得到 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末。 [0215] 在氩气氛围保护下， 将 2g的 MgAlFe-NO 3 层状双氢氧化物粉末分散于 lOOmL甲 酰胺中， 在 40°C的条件下搅拌 2天， 得到分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液。
[0216] (4) 将 2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为 2%的 SiO 2 胶体水溶液中 40min， 然后水洗， 90°C干燥 5min， 得到阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维， 记为 AF-SiO 2 。
[0217] (5) 将 2g步骤 （4) 得到的阴离子 SiO 2 自组装的芳纶纤维浸入步骤 （3) 制得 的分层的 MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中并保留 lh， 然后水洗， 80°C干燥 lOmin ， 得到阳离子 MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维 。
[0218] (6) 重复步骤 （4) 和步骤 （5) ， 完成第二个自组装循环； 再继续自组装， 共完成六个自组装循环。 此吋， 在芳纶纤维表面得到 SiO ^MgAlFe分别出现六 次并交替出现的十二层无机物改性芳纶纤维， 记为 AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧 化物） 6 。
[0219] 2、 纤维的紫外辐照
[0220] 按照实施例 1中的相同步骤和条件， 对实施例 17中步骤 （6) 得到的芳纶纤维 A F-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 6 进行 24h的 UV辐照， 得到 24h紫外辐照纤维， 记为 UV-AF-(SiO 2 /MgAlFe层状双氢氧化物） 6 。
Next Patent: INTELLIGENT INSOLE