一种表面改性芳纶纤维及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种表面改性的芳纶纤维及其制备方法。将带羟基的芳纶纤维浸入到SiO2胶体水溶液中，水洗、干燥后再浸入到MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液中，水洗、干燥后，在芳纶纤维表面完成了第一种组装物为一层SiO2负电荷和第二种组装物为一层MgAlFe层状双氢氧化物纳米片正电荷的一次自组装循环；经重复操作，完成多次自组装循环，得到表面改性的芳纶纤维。本发明提供的改性芳纶纤维具有三重抗紫外功能、更高耐热性、高力学性能和良好的表面活性，且制备过程绿色环保，工艺易控，适合于规模化生产。
【专利说明】
一种表面改性芳纶纤维及其制备方法
技术领域
[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，人们展开了大量研究，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，T12和ZnO)具有光催化活性，当用于合成纤维时则存在以牺牲纤维力学性能来提高抗紫外性能的问题。为了解决这个问题，文献“Unique UV-resistant and surface active aramid fibers with simultaneously enhancedmechanical and thermal properties by chemically coating Ce0.sCa0.2O1.8 havinglow photocatalytic activity” (Xiaoling Zhu, Li Yuan, Guozheng Liang, AijuanGu.Journal of Materials Chemistry A, 2014 , 2，11286-11298)公开了一种将Ce0.sQ1.sOu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 0C下进行18h ； 二是Ce0.8CaQ.2OL 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，改善抗紫外性能(参见文献:Xiaoling Zhu, Li Yuan, Guozheng Liang,Aijuan Gu.Unique surface modified aramid fibers with improved flameretardancy,tensile properties, surface activity and UV—resistance through insitu format1n of hyperbranched polysiloxane-Ce0.8Ca0.201.8 hybrids.Journalof 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、时间短的节能优势。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。
【发明内容】
[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:
(1)按质量计，将I份带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为0.5%?5.0%的S12胶体水溶液中，震荡30min?Ih后，经水洗、干燥，得到表面组装了一种组装物为一层S12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?Ih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;
(3)将芳纶纤维B再依次进行步骤(I)和步骤(2)的操作，完成第二次自组装循环;重复η次数的自组装循环，得到一种表面改性的芳纶纤维。
[0007]本发明所述的芳纶纤维为对位芳纶纤维、间位芳纶纤维。
[0008]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I份洁净的芳给纤维置于浓度为20%?40wt%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Ih?2h，再经洗涤、干燥，得到表面带羟基的芳纶纤维。
[0009]自组装循环次数η为9gngl。
[0010]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-NO3层状双氢氧化物粉末分散于110份甲酰胺中，在温度为15?40 0C的条件下机械搅拌I?4天。
[0011 ]所述的惰性气体为氮气或氩气。
[0012]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。:
与现有技术相比，本发明取得的有益效果是:
1、本发明采用的改性材料是MgAlFe层状双氢氧化物和S12,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。
[0013]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，可以长时间起到吸收紫外线的作用；其二，S12的S1-O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S12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。
[0014]3、本发明的两种组装物为MgAlFe层状双氢氧化物和S12,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S12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。
[0015]4、Si02和MgAlFe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；同时，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。
[0016]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。
[0017]6、本发明提供的层层自组装的部分过程以水为介质，同时操作简单、可重复性好，自组装温度不高于40°C，一个自组装循环的时间不超过2h，具有节能、适于规模化生产的优势。
【附图说明】
[0018]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；
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；
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图；
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维的红外(IR)谱图；
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维的扫描电子显微镜(SEM)照片；
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。
[0019]具体实施方法
下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步描述。
[0020]实施例1
1、表面改性芳纶纤维的制备
(1)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，美国杜邦公司生产)依次浸没到60 0C的丙酮、75 0C的石油醚和115°C的去离子水中保留3小时;然后取出纤维，于80 V的真空烘箱中干燥12h，得到洁净芳纶纤维，记为AF。
(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(I)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。
[0021 ] (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10mL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ISh;经离心、洗涤、干燥，得到MgAlFe-NO3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。
[0022]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10mL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-NO3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。
[0023]在氮气氛围保护下，将0.3g的MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末分散于10mL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。
[0024](4)将2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为2%的S12胶体水溶液中40min，然后水洗，60 0C干燥5min，得到阴离子S12自组装的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0025](5)将步骤(4)得到的阴离子S12自组装的芳纶纤维(AF_Si02)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，记为AF_(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物h，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。
[0026]2、洁净纤维和改性纤维的紫外辐照
将步骤(I)得到的洁净芳纶纤维和步骤(5)得到的改性芳纶纤维AF_(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)I暴露于QUV/spray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/V，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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)!，其拉伸性能参见附图6。
[0027]参见附图1，它是本实施例中合成的MgAl-NO3层状双氢氧化物和MgAlFe-NO3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Rlnuda1)反映了原子在层板的排列密度。相对于MgAl-NO3层状双氢氧化物，MgAlFe-NO3层状双氢氧化物的(I 10)晶面发生了
0.4033°的偏移，即排列密度减小。
[0028]参见附图2，它是本实施例合成的MgAl-NO3层状双氢氧化物和MgAlFe-NO3层状双氢氧化物的紫外吸收(UV-Vi s )谱图。从中可看出，Fe3+的掺入导致MgAl-NO3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Fe3+氢氧化物在水镁石层的吸收。从上可得出MgAlFe-NO3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。
[0029]实施例2
1、表面改性芳纶纤维的制备
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。此时，在芳纶纤维表面得到S12和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-(Si02/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。
[0030]2、改性纤维的紫外辐照
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_(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)5，其拉伸性能参见附图6。
[0031]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_(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)ι和5个循环(B图)AF_(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)5后自组装各层的组成。
[0032]实施例3
1、表面改性芳纶纤维的制备
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。此时，在芳纶纤维表面得到S12和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-(Si02/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。
[0033]2、改性纤维的紫外辐照
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_(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)9，其拉伸性能参见附图6。
[0034]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Al-O的晶格振动峰(654cm—3、S1-O-Si的非对称伸缩振动峰(1000-1130cm—3，表明层状双氢氧化物和S12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。
[0035]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(E图)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。
[0036]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。
[0037]实施例4
1、表面改性芳纶纤维的制备
(1)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，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小时;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。
(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(I)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。
[0038](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SOmL去离子水中，得到硝酸盐的尿素水溶液;然后将其转移到150mL的反应釜中，在温度为IlOtC的条件下反应24h;经离心、洗涤、干燥，得到MgAlFe-CO3层状双氢氧化物粉末。
[0039]将0.1gMgAlFe-⑶3层状双氢氧化物粉末用10mL含0.1M的NaNO3水溶液近一步处理，在氮气气氛下搅拌24h，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物溶液;再经离心、洗涤、干燥，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末。
[0040]在氮气氛围保护下，将0.1g的MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末分散于10mL甲酰胺中，在15°C的条件下搅拌I天，得到分层的MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液。
[0041 ] (4)将2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为5%的S12胶体水溶液中30min，然后水洗，90 0C干燥5min，得到阴离子S12自组装的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0042](5)将2g步骤(4)得到的阴离子S12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。
[0043](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。此时，在芳纶纤维表面得到S12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-( Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)3。
[0044]2、纤维的紫外辐照
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-(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)3。
[0045]实施例5
1、表面改性芳纶纤维的制备
(1)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，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小时;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。
(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(I)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。
[0046](3)将2.03g六水合氯化镁、1.1Og六水合氯化铝、0.16g六水合氯化铁和2.1g尿素溶解在10mL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MgAlFe-CO3层状双氢氧化物粉末。
[0047]将0.1gMgAlFe-CO3层状双氢氧化物粉末用10mL含1.5MNaN03和5mMHN03的水溶液近一步处理，在氩气气氛下搅拌24h，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物溶液;再经离心、洗涤、干燥，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末。
[0048]在氩气氛围保护下，将0.3g的MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末分散于10mL甲酰胺中，在40°C的条件下搅拌I天，得到分层的MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液。
[0049](4)将2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为5%的S12胶体水溶液中Ih，然后水洗，60 0C干燥1min，得到阴离子S12自组装的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0050](5)将2g步骤(4)得到的阴离子S12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Ih，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。
[0051](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。此时，在芳纶纤维表面得到S12和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-( Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)8。
[0052]2、纤维的紫外辐照
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-(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)8。
[0053]实施例6
1、表面改性芳纶纤维的制备
(1)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，美国杜邦公司生产)依次浸没到60 0C的丙酮、75 0C的石油醚和115°C的去离子水中保留3小时;然后取出纤维，于80 V的真空烘箱中干燥12h，得到洁净芳纶纤维，记为AF。
(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(I)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。
[0054](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10mL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IlOtC的条件下反应24h;经离心、洗涤、干燥，得到MgAlFe-CO3层状双氢氧化物粉末。
[0055]将0.1gMgAlFe-⑶3层状双氢氧化物粉末用10mL含0.9MNaN03和5mMHN03的水溶液近一步处理，在氩气气氛下搅拌24h，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物溶液;再经离心、洗涤、干燥，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末。
[0056]在氮气氛围保护下，将0.1g的MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末分散于10mL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。
[0057](4)将2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为0.5%的5102胶体水溶液中301^11，然后水洗，60 0C干燥30min，得到阴离子S12自组装的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0058](5)将2g步骤(4)得到的阴离子S12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Ih，然后水洗，80 °C干燥1min，得到阳离子MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维。
[0059](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。此时，在芳纶纤维表面得到S12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_(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)4。
[0060]2、纤维的紫外辐照
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-(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)4。
[0061 ] 实施例7
1、表面改性芳纶纤维的制备
(1)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，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小时;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。
(2)将30g质量浓度为85%的磷酸和SOg去离子水混合，制得磷酸的稀溶液;将3g步骤(I)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。
[0062](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200mL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-CO3层状双氢氧化物粉末。
[0063]将0.2gMgAlFe-⑶3层状双氢氧化物粉末用200mL含0.5M的NaNO3水溶液近一步处理，在氩气气氛下搅拌24h，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物溶液;再经离心、洗涤、干燥，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末。
[0064]在氩气氛围保护下，将0.1g的MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末分散于10mL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。
[0065](4)将2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为1%的S12胶体水溶液中Ih，然后水洗，50°C干燥20min，得到阴离子Si02(负电荷)的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0066](5)将2g步骤(4)得到的阴离子Si02(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Ih，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。
[0067](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。此时，在芳纶纤维表面得到S12和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-( Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)5。
[0068]2、纤维的紫外辐照
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-(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)5。
[0069]实施例8
1、表面改性芳纶纤维的制备
(1)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，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小时;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。
(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(I)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。
[0070](3)将1.02g六水合硝酸镁、0.7 Ig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10mL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-CO3层状双氢氧化物粉末。
[0071]将0.2gMgAlFe-C03层状双氢氧化物粉末用200mL含IM的NaNO3水溶液近一步处理，在氩气气氛下搅拌24h，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物溶液;再经离心、洗涤、干燥，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末。
[0072]在氩气氛围保护下，将Ig的MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末分散于10mL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。
[0073](4)将2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为1%的S12胶体水溶液中40min，然后水洗，90 0C干燥5min，得到阴离子S12自组装的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0074](5)将2g步骤(4)得到的阴离子S12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。
[0075](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。此时，在芳纶纤维表面得到S12和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-( Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)2。
[0076]2、纤维的紫外辐照
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-(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)2。
[0077]实施例9
1、表面改性芳纶纤维的制备
(1)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，美国杜邦公司生产)依次浸没到65 0C的丙酮、80 0C的石油醚和115°C的去离子水中保留3小时;然后取出纤维，于80 V的真空烘箱中干燥12h，得到洁净芳纶纤维，记为AF。
(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(I)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。
[0078](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30mL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-NO3层状双氢氧化物粉末。
[0079]在氮气氛围保护下，将0.6g的MgAlFe-N03层状双氢氧化物粉末分散于10mL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。
[0080](4)将2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为0.5%的S12胶体水溶液中Ih，然后水洗，50°C干燥1min，得到阴离子S12自组装的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0081](5)将2g步骤(4)得到的阴离子S12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。
[0082](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。此时，在芳纶纤维表面得到S12和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-( Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)5。
[0083]2、纤维的紫外辐照
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-(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)5。
[0084]实施例10
1、表面改性芳纶纤维的制备
(I)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，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小时;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。
(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(I)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、1.20g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10mL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MgAlFe-CO3层状双氢氧化物粉末。
[0086]将0.1gMgAlFe-CO3层状双氢氧化物粉末用10mL含1.5MNaN03和5mMHN03的水溶液近一步处理，在氩气气氛下搅拌24h，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物溶液;再经离心、洗涤、干燥，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末。
[0087]在氮气氛围保护下，将0.5g的MgAlFe-N03层状双氢氧化物粉末分散于10mL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1%的S12胶体水溶液中40min，然后水洗，60°C干燥20min，得到阴离子Si02(负电荷)的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0089](5)将2g步骤(4)得到的阴离子S12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Ih，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。
[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，共完成六个自组装循环。此时，在芳纶纤维表面得到S12和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-( Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)6。
[0091]2、纤维的紫外辐照
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AF-(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)6。
[0092]实施例11
1、表面改性芳纶纤维的制备
(1)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，美国杜邦公司生产)依次浸没到65 0C的丙酮、75 0C的石油醚和115°C的去离子水中保留3小时;然后取出纤维，于80 V的真空烘箱中干燥12h，得到洁净芳纶纤维，记为AF。
(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(I)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。
[0093](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25mL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10mL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-NO3层状双氢氧化物粉末。
[0094]在氩气氛围保护下，将0.5g的MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末分散于10mL甲酰胺中，在40°C的条件下搅拌I天，得到分层的MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液。
[0095](4)将2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为0.5%的S12胶体水溶液中40min，然后水洗，90 0C干燥5min，得到阴离子S12自组装的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0096](5)将2g步骤(4)得到的阴离子S12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。
[0097](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。此时，在芳纶纤维表面得到S12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_(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)4。
[0098]2、纤维的紫外辐照
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AF-(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)4。
[0099]实施例12
1、表面改性芳纶纤维的制备
(1)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，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小时;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。
(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(I)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。
(3)将1.71g六水合硝酸镁、1.1Og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10mL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MgAlFe-CO3层状双氢氧化物粉末。[0101 ] 将0.2gMgAlFe-C03层状双氢氧化物粉末用200mL含IMNaNO3和5mMHN03的水溶液近一步处理，在氩气气氛下搅拌24h，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物溶液;再经离心、洗涤、干燥，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末。
[0102]在氩气氛围保护下，将0.1g的MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末分散于10mL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。
[0103](4)将2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为2%的S12胶体水溶液中40min，然后水洗，50 0C干燥20min，得到阴离子S12自组装的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0104](5)将2g步骤(4)得到的阴离子S12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1min，得到阳离子MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维。
[0105](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。此时，在芳纶纤维表面得到S12和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_(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)8。
[0106]2、纤维的紫外辐照
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AF-(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)8。
[0107]实施例13
1、表面改性芳纶纤维的制备
(1)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，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小时;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。
(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(I)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。
[0108](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10mL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MgAlFe-CO3层状双氢氧化物粉末。
[0109]将0.1gMgAlFe-⑶3层状双氢氧化物粉末用10mL含1.5M的NaNO3水溶液近一步处理，在氮气气氛下搅拌24h，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物溶液;再经离心、洗涤、干燥，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末。
[0110]在氮气氛围保护下，将Ig的MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末分散于10mL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。
[0111](4)将2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为2%的S12胶体水溶液中40min，然后水洗，50 0C干燥20min，得到阴离子S12自组装的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0112](5)将2g步骤(4)得到的阴离子S12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。
[0113](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。此时，在芳纶纤维表面得到S12和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-( Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)7。
[0114]2、纤维的紫外辐照
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AF-(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)7。
[0115]实施例14
1、表面改性芳纶纤维的制备
(1)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，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小时;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。
(2)将30g质量浓度为65%的硝酸和IlOg去离子水混合，制得硝酸的稀溶液;将3g步骤
(I)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。
[0116](3)将2.05g六水合硝酸镁、1.41g九水合硝酸铝和0.1Og九水合硝酸铁加入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IlOmL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-NO3层状双氢氧化物粉末。
[0117]在氩气氛围保护下，将0.6g的MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末分散于10mL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。
[0118](4)将2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为2%的S12胶体水溶液中Ih，然后水洗，90 0C干燥5min，得到阴离子S12自组装的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0119](5)将2g步骤(4)得到的阴离子S12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1min，得到阳离子MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维。
[0120](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。此时，在芳纶纤维表面得到S12和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-( Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)5。
[0121]2、纤维的紫外辐照
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AF-(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)5。
[0122]实施例15
1、表面改性芳纶纤维的制备
(1)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，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小时;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。
(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(I)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。
[0123](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20mL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SOmL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-NO3层状双氢氧化物粉末。
[0124]在氮气氛围保护下，将0.4g的MgAlF-NO3e层状双氢氧化物粉末分散于10mL甲酰胺中，在25°C的条件下搅拌I天，得到分层的MgAlFe层状双氢氧化物悬浮液。
[0125](4)将2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为2%的S12胶体水溶液中Ih，然后水洗，50 0C干燥1min，得到阴离子S12自组装的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0126](5)将2g步骤(4)得到的阴离子S12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Ih，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。
[0127](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。此时，在芳纶纤维表面得到S12和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-( Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)6。
[0128]2、纤维的紫外辐照
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AF-(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)6。
[0129]实施例16
1、表面改性芳纶纤维的制备
(1)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，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小时;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。
(2)将40g质量浓度为85%的磷酸和SOg去离子水混合，制得磷酸的稀溶液;将3g步骤(I)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。
[0130](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IlOtC的条件下反应24h;经离心、洗涤、干燥，得到MgAlFe-CO3层状双氢氧化物粉末。
[0131]将0.1gMgAlFe-⑶3层状双氢氧化物粉末用I OOmL含1.5MNaN03的水溶液近一步处理，在氩气气氛下搅拌24h，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物溶液;再经离心、洗涤、干燥，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末。
[0132]在氩气氛围保护下，将2g的MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末分散于10mL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。
[0133](4)将2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为3%的S12胶体水溶液中50min，然后水洗，50 0C干燥20min，得到阴离子S12自组装的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0134](5)将2g步骤(4)得到的表面带Si02(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Ih，然后水洗，80 °C干燥1min，得到阳离子MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维。
[0135](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。此时，在芳纶纤维表面得到S12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_(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)4。
[0136]2、纤维的紫外辐照
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AF-(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)4。
[0137]实施例17
1、表面改性芳纶纤维的制备
(1)将3g芳纶纤维(Kevlar-49，直径12μπι，密度1.45g/m3，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小时;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。
(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(I)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。
[0138](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10mL去离子水中，得到硝酸盐的尿素水溶液;然后将其转移到150mL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-CO3层状双氢氧化物粉末。
[0139]将0.2gMgAlFe-⑶3层状双氢氧化物粉末用200mL含0.5M的NaNO3水溶液近一步处理，在氩气气氛下搅拌24h，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物溶液;再经离心、洗涤、干燥，得到MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末。
[0140]在氩气氛围保护下，将2g的MgAlFe-NO3层状双氢氧化物粉末分散于10mL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。
[0141](4)将2g带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为2%的S12胶体水溶液中40min，然后水洗，90 0C干燥5min，得到阴离子S12自组装的芳纶纤维，记为AF-S12。
[0142](5)将2g步骤(4)得到的阴离子S12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Ih，然后水洗，80 °C干燥1min，得到阳离子MgAlFe层状双氢氧化物纳米片自组装的芳纶纤维。
[0143](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。此时，在芳纶纤维表面得到S12和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-( Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)6。
[0144]2、纤维的紫外辐照
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AF-(Si02/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-(Si02/MgAlFe层状双氢氧化物)6。
【主权项】
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I份带羟基的芳纶纤维浸入质量浓度为0.5%?5.0%的S12胶体水溶液中，震荡30min?Ih后，经水洗、干燥，得到表面组装了一种组装物为一层S12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?Ih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; (3)将芳纶纤维B再依次进行步骤(I)和步骤(2)的操作，完成第二次自组装循环;重复η次数的自组装循环，得到表面改性的芳纶纤维。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。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I份洁净的芳纶纤维置于浓度为20%?40wt%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Ih?2h，再经洗涤、干燥，得到表面带羟基的芳纶纤维。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η为9ο5.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-NO3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I?4天。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。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。
【文档编号】D06M11/49GK105862396SQ201610292606
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】顾嫒娟, 周利芳, 梁国正, 袁莉
【申请人】苏州大学