一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料及其制备方法与流程

文档序号:15940251发布日期:2018-11-14 03:02阅读:158来源:国知局

本发明涉及高分子复合材料领域,具体涉及一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料及其制备方法。

背景技术

静电纺丝是将聚合物流体或熔体在高压电场作用下进行拉伸而获得纳米纤维。由于静电纺丝纤维独特的性能被广泛应用于诸多领域,但对材料性能的要求也在提高。定向静电纺丝与非定向静电纺丝相比,定向性较为明显,排列更加紧密,但还存在乱丝、取向性小等问题。在高温下对定向纳米纤维进行拉伸可减少乱丝,使得纤维径向密度增加,力学性能也明显提高。聚酰胺又称为pa66,是由己二酸和己二胺缩合而成的高分子材料,广泛应用于汽车、电子电气、机械、包装、通讯、日用品等领域。

聚烯烃弹性体(poe)是乙烯和辛烯的共聚物,分子中没有不饱和双键,具有优良的耐老化性能,有较好的流动性,相对密度较小且价格低。聚烯烃弹性体(poe)被称作是一种应用前景广阔的新型弹性体材料。

利用纳米纤维多孔性和聚烯烃弹性体流动性将经过热牵引纳米纤维聚稀烃弹性体的结合在一起,经过渗透,挥发等一系列操作制备出一种力学性能更好复合材料,这种复合材料可以延续纯聚烯共弹性体材料环保、易加工等优点,进一步提升聚烯烃弹性体材料的拉伸强度、伸长率等性能。



技术实现要素:

本发明的目的是为了解决目前聚烯烃弹性体及其复合材料的制备方法较少导致其发展和应用受到极大限制的问题,提供了一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法。该方法将聚酰胺与甲酸配制成纺丝液,将该纺丝液采用静电纺丝法制得的聚酰胺纤维膜并进行热牵引,以热牵引后的纤维膜作为骨架与聚烯烃弹性体溶液复合后挥发除去溶剂,制备成热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料。

为了达到上述发明的目的,本发明采用以下技术方案:

一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料,

(1)复合材料复合之前需要聚酰胺米纤维膜在高温下进行热牵引处理;

(2)该复合材料是由热牵引聚酰胺纳米纤维膜和聚烯烃弹性体两种材料构成;

(3)该复合材料具有酰胺基:

(4)该复合材料的物理化学性质:外观乳白色薄片,可溶于丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、三氯烷、环己酮、正庚烷、石油醚等;难溶于无水乙醇、水等;厚度为0.25~0.45mm、密度为1.001~1.615g/cm3,熔点为180~260℃。

一种如前所述的热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:

(1)将聚酰胺加入到溶剂甲酸中,混合搅拌得到聚酰胺溶液,采用静电纺丝方法制备得到聚酰胺纳米纤维膜;

(2)上述的得到的聚酰胺纳米纤维膜裁剪为宽为4~6cm,长为13~16cm的长方形聚酰胺纤维膜;

(3)将上述得到的长方形聚酰胺纤维膜两端用载玻片固定,载玻片一端与长方形聚酰胺纤维膜一端对齐,两端用夹子夹紧;

(4)将烘箱升温至120~150℃,并保持恒定,打开烘箱,将已固定的长方形聚酰胺维膜垂直悬挂于的烘燥箱中进行热牵引逐渐伸长至纤维膜长度不再发生变化;

(5)将上述得到的拉伸过的长方形聚酰胺纤维膜的中间部分裁剪为2.5*7.5cm的小长方形聚酰胺纤维膜;

(6)将聚烯烃弹性体溶解在有机溶剂中,制备质量浓度为4~15%的聚烯烃弹性体溶液;

(7)以步骤(5)得到的热牵引聚酰胺纳米纤维膜浸渍于步骤(6)得到的聚烯烃弹性体溶液中,待有机溶剂挥发后即得到热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料。

作为技术方案的进一步改进,以上所述的一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法,所述的聚酰胺分子量为14000~30000。

作为技术方案的进一步改进,以上所述的一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法,所述的步骤(6)中的有机溶剂包括丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、三氯烷、环己酮、正庚烷、石油醚中的一种或两种以上的混合。

作为技术方案的进一步改进,以上任一所述的一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法,所述步骤(1)中静电纺丝参数为:电压8~35kv,纺丝距离为8~25cm,滚筒速度为0~2500rpm,喷头速率为0.20~0.85ml/h;静电纺丝制备的纤维直径为100nm~1.2um。当滚筒速度为0rpm是指用一块固定板接收,用于电纺不定向,得到不定向膜。

作为技术方案的进一步改进,以上所述的一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法,所述步骤(4)中热牵引时条件参数为:温度120~150℃,悬挂重量9~30g,牵引时间25~40min,空气湿度70~99%。

作为技术方案的进一步改进,以上所述的一种纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法,其特征在于,所述热牵引聚酰胺纳米纤维膜在热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料中质量百分比为1.5~15%。

作为技术方案的进一步改进,以上所述的一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体弹性体复合材料的制备方法,步骤(1)中,溶解聚酰胺时的温度为20~80℃,搅拌时间为4~24h。

作为技术方案的进一步改进,以上所述的一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(7)的具体步骤为:待聚烯烃弹性体溶液温度降到120~190℃,倒入模具中;先倒入聚烯烃弹性体混合溶液的量占模具体积的一半,再将热牵引后的聚酰胺纳米纤维膜置于溶液表面,最后再加聚烯烃弹性体混合溶液直至溶液表面模具相平;在40℃下放置8~24h,得到热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料。

本发明具有以下有益效果:

1.本发明首次将热牵引后的聚酰胺纳米纤维膜与聚烯烃弹性体结合,经浸渍法得到了力学性能优异的热牵引聚酰胺纳米纤维膜增强聚烯烃弹性体复合材料。

2.本发明通过控制静电纺丝的接收条件制备了聚酰胺纳米纤维膜并用热牵引法处理了聚酰胺纳米纤维膜;最后合成热牵引聚酰胺纳米纤维膜增强聚烯烃弹性体体复合材料,热牵引通过提高聚酰胺纤维膜取向度增加了聚酰胺/poe复合材料的比例,提高了熔点增加了热稳定性,改进了纤维的质量,有效提升聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体材料的张力、拉伸强度、伸长率等性能。

3.本发明公开的制备方法中原料易得,操作简单,反应时间短,设备要求低,实验成本低,适合大批量生产。

附图说明

图1是本发明热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的红外谱图。

图2是实施例4中静电纺聚酰胺纳米纤维膜的扫描电镜图。

图3是实施例4中静电纺热牵引聚酰胺纳米纤维膜的扫描电镜图。

图4是本发明热牵引静电纺聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的照片。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。

如果无特殊说明,本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料,实施例中所采用的方法,均为本领域的常规方法。

实施例1

一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃共弹性体复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:

(1)聚酰胺纳米纤维膜制备:在温度为30℃条件下将0.3200g分子量为18000聚酰胺加入到4g溶剂甲酸中,混合搅拌4h,得到聚丙烯腈的质量百分比为8%的聚酰胺溶液;将得到的聚酰胺溶液采用静电纺丝方法制备得到聚酰胺纳米纤维膜;静电纺丝参数为:电压8kv,纺丝距离为9cm,滚筒速度为0rpm,喷头速率为0.4ml/h,实验进行3h;静电纺制备的纤维直径为400nm~800nm;

(2)将上述的得到的聚酰胺纳米纤维膜裁剪为长方形膜,宽5cm,长13cm;

(3)将长方形聚酰胺纤维膜两端用载玻片(2.5*7.5)固定,载玻片一端与纤维膜一端对齐,两端用夹子夹紧;

(4)将烘箱升温至132℃,并保持恒定,打开烘箱,将已固定的长方形聚酰胺纤维膜垂直悬挂于的烘燥箱中进行热牵引逐渐伸长至纤维膜长度不再发生变化,热牵引20min,载玻片重量为14.3g,伸长率8.4%;

(5)将步骤(4)热牵引后的纤维膜裁剪为2.5*7.5cm的小长方形纤维膜;

(6)聚烯烃弹性体混合溶液制备:在温度为250℃条件下,将聚烯烃弹性体溶解在有机溶剂中,得到质量浓度为7%的聚烯烃弹性体溶液;

(7)热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体体复合材料制备:待聚烯烃弹性体溶液温度降到120℃时,倒入模具中;先倒入聚烯烃弹性体溶液的量占模具体积的一半,再将纤维膜置于溶液表面,最后再加聚烯烃弹性体溶液直至溶液表面模具相平;在40℃下放置12h,待溶剂挥发后即得到热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料。

最后测得聚酰胺纳米纤维膜在热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料中质量百分比为2.1%。

对比实施例1

一种聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:

(1)聚酰胺溶液制备:在温度为30℃条件下将0.3200g分子量为18000聚酰胺加入到4g溶剂甲酸中,混合搅拌4h,得到聚酰胺的质量百分比为8%的聚丙烯腈溶液;

(2)聚酰胺纳米纤维膜制备:将步骤(1)得到的聚酰胺溶液采用静电纺丝方法制备得到聚酰胺纳米纤维膜;静电纺丝参数为:电压8kv,纺丝距离为9cm,滚筒速度为0rpm,喷头速率为0.4ml/h,实验进行3h;静电纺制备的纤维直径为400nm~800nm。

(3)聚烯烃弹性体溶液制备:在温度为150℃条件下,将聚烯烃弹性体溶解在丙酮中,同时进行回流搅拌1h,得到质量浓度为4%的聚烯烃弹性体溶液。

(4)聚烯烃弹性体材料制备:待聚烯烃弹性体溶液温度降到100℃时,倒入模具中直至溶液表面模具相平;在40℃下放置14h,待溶剂挥发后即得到聚烯烃弹性体材料。

最后测得聚丙烯腈纳米纤维膜在聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料中质量百分比为1.3%。

实施例2

一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃共弹性体复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:

(1)聚酰胺纳米纤维膜制备:在温度为40℃条件下将0.4800g分子量为21000聚酰胺加入到4g溶剂甲酸中,混合16h搅拌,得到聚酰胺的质量百分比为12%的聚酰胺溶液;将得到的聚酰胺溶液采用静电纺丝方法制备得到聚酰胺纳米纤维膜;静电纺丝参数为:电压15kv,纺丝距离为12cm,滚筒速度为450,喷头速率为0.42ml/h,实验进行3h;静电纺制备的纤维直径为500nm~800nm;

(2)将上述的得到的聚酰胺纳米纤维膜裁剪为长方形膜,宽5cm,长13cm;

(3)将长方形聚酰胺纤维膜两端用载玻片(2.5*7.5)固定,载玻片一端与纤维膜一端对齐,两端用夹子夹紧;

(4)将烘箱升温至132℃,并保持恒定,打开烘箱,将已固定的长方形聚酰胺纤维膜垂直悬挂于的烘燥箱中进行热牵引逐渐伸长至纤维膜长度不再发生变化,热牵引30min,载玻片重量为24.3g,伸长率9%。

(5)将步骤(4)热牵引后的纤维膜裁剪为2.5*7.5cm的小长方形纤维膜。

(6)聚烯烃弹性体混合溶液制备:在温度为250℃条件下,将聚烯烃弹性体溶解在有机溶剂中,得到质量浓度为7%的聚烯烃弹性体溶液。

(7)热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体体复合材料制备:待聚烯烃弹性体溶液温度降到120℃时,倒入模具中;先倒入聚烯烃弹性体溶液的量占模具体积的一半,再将纤维膜置于溶液表面,最后再加聚烯烃弹性体溶液直至溶液表面模具相平;在40℃下放置12h,待溶剂挥发后即得到热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料。

最后测得聚酰胺纳米纤维膜在热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料中质量百分比为3.0%。

对比实施例2

一种聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:

(1)聚酰胺溶液制备:在温度为40℃条件下将0.4800g分子量为21000聚酰胺加入到4g溶剂甲酸中,混合搅拌10h,得到聚酰胺的质量百分比为12%的聚丙烯腈溶液;

(2)聚酰胺纳米纤维膜制备:将步骤(1)得到的聚酰胺溶液采用静电纺丝方法制备得到聚酰胺纳米纤维膜;静电纺丝参数为:电压15kv,纺丝距离为12cm,滚筒速度为500rpm,喷头速率为0.42ml/h,实验进行3h;静电纺制备的纤维直径为500nm~800nm。

(3)聚烯烃弹性体混合溶液制备:在温度为180℃条件下,将聚烯烃弹性体溶解在丁酮中,同时进行回流搅拌3h得到质量浓度为7%的聚烯烃弹性体溶液。

(4)聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料制备:待聚烯烃弹性体溶液温度降到110℃时,倒入模具中;先倒入聚烯烃弹性体溶液的量占模具体积的一半,再将纤维膜置于溶液表面,最后再加聚烯烃弹性体溶液直至溶液表面模具相平;在40℃下放置8h,待溶剂挥发后即得到聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料。

最后测得聚酰胺纳米纤维膜在聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料中质量百分比为2.4%。

实施例3

一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体体复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:

(1)聚酰胺纳米纤维膜制备:在温度为50℃条件下将1.2101g分子量为24000聚酰胺加入到8g溶剂甲酸中,混合20h搅拌,得到聚酰胺的质量百分比为15%的聚酰胺溶液;得到的聚酰胺溶液采用静电纺丝方法制备得到聚酰胺纳米纤维膜;静电纺丝参数为:电压21kv,纺丝距离为20cm,滚筒速度为1000,喷头速率为0.60ml/h,实验进行5h;静电纺制备的纤维直径为600nm~1.0um。

(2)将上述的得到的聚酰胺纳米纤维膜裁剪为长方形膜,宽5cm,长13cm。

(3)将长方形聚酰胺纤维膜两端用载玻片(2.5*7.5)固定,载玻片一端与纤维膜一端对齐,两端用夹子夹紧。

(4)将烘箱升温至132℃,并保持恒定,打开烘箱,将已固定的长方形聚酰胺纤维膜垂直悬挂于的烘燥箱中进行热牵引逐渐伸长至纤维膜长度不再发生变化,热牵引33min,载玻片重量为24.3g,伸长率9%。

(5)将步骤(4)热牵引后的纤维膜裁剪为(5)将步骤(4)热牵引后的纤维膜裁剪为2.5*7.5cm的小长方形纤维膜。

(6)聚烯烃弹性体混合溶液制备:在温度为230℃条件下,将聚烯烃弹性体溶解在有机溶剂中,得到质量浓度为8%的聚烯烃弹性体溶液。

(7)热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料制备:待聚烯烃弹性体溶液温度降到160℃时,倒入模具中;先倒入聚烯烃弹性体溶液的量占模具体积的一半,再将纤维膜置于溶液表面,最后再加聚烯烃弹性体溶液直至溶液表面模具相平;在40℃下放置16h,待溶剂挥发后即得到热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体体复合材料。

最后测得聚酰胺纳米纤维膜在聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料中质量百分比为4.1%。

对比实施例3

一种聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:

(1)聚酰胺溶液制备:在温度为50℃条件下将1.2101g分子量为24000聚酰胺加入到8g溶剂甲酸中,混合搅拌20h,得到聚酰胺的质量百分比为15%的聚酰胺溶液;

(2)聚酰胺纳米纤维膜制备:将步骤(1)得到的聚酰胺溶液采用静电纺丝方法制备得到聚酰胺纳米纤维膜;静电纺丝参数为:电压20kv,纺丝距离为20cm,滚筒速度为1000rpm,喷头速率为0.60ml/h,实验进行5h;静电纺制备的纤维直径为600nm~1.0um。

(3)聚烯烃弹性体溶液制备:在温度为200℃条件下,将聚烯烃弹性体溶解(丙酮、丁酮、环己酮、氯仿溶中任意两种以上的混合)中,同时进行回流搅拌4h,得到质量浓度为10%的聚烯烃弹性体溶液。

(4)聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料制备:待聚烯烃弹性体溶液温度降到95℃时,倒入模具中;先倒入聚烯烃弹性体溶液的量占模具体积的一半,再将纤维膜置于溶液表面,最后再加聚烯烃弹性体溶液直至溶液表面模具相平;在40℃下放置16h,待溶剂挥发后即得到聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料。

最后测得聚酰胺纳米纤维膜在聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料中质量百分比为3.3%。

实施例4

一种聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体体复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:

(1)聚酰胺纳米纤维膜制备:在温度为60℃条件下将1.4403g分子量为25000聚酰胺加入到8g溶剂甲酸中,混合20h搅拌,得到聚酰胺的质量百分比为18%的聚酰胺溶液;得到的聚酰胺溶液采用静电纺丝方法制备得到聚酰胺纳米纤维膜;静电纺丝参数为:电压24kv,纺丝距离18cm,滚筒速度为1500rpm,喷头速率为0.82ml/h,实验进行5h;静电纺制备的纤维直径为100nm~600nm。

(2)将上述的得到的聚酰胺纳米纤维膜裁剪为长方形膜,宽5cm,长13cm。

(3)将长方形聚酰胺纤维膜两端用载玻片(2.5*7.5)固定,载玻片一端与纤维膜一端对齐,两端用夹子夹紧。

(4)将烘箱升温至128℃,并保持恒定,打开烘箱,将已固定的长方形聚酰胺纤维膜垂直悬挂于的烘燥箱中进行热牵引逐渐伸长至纤维膜长度不再发生变化,热牵引25min,载玻片重量为24.3g,伸长率9%。

(5)将步骤(4)热牵引后的纤维膜裁剪为(5)将步骤(4)热牵引后的纤维膜裁剪为2.5*7.5cm的小长方形纤维膜。

(6)聚烯烃弹性体混合溶液制备:在温度为230℃条件下,将聚烯烃弹性体溶解在有机溶剂中,得到质量浓度为8%的聚烯烃弹性体溶液。

(7)热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料制备:待聚烯烃弹性体溶液温度降到160℃时,倒入模具中;先倒入聚烯烃弹性体溶液的量占模具体积的一半,再将纤维膜置于溶液表面,最后再加聚烯烃弹性体溶液直至溶液表面模具相平;在40℃下放置16h,待溶剂挥发后即得到热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体体复合材料。

最后测得聚酰胺纳米纤维膜在聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料中质量百分比为6.2%。

对比实施例4

一种聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:

(1)聚酰胺溶液制备:在温度为60℃条件下将1.4403g分子量为25000聚酰胺加入到8g溶剂甲酸中,混合16h搅拌,得到聚酰胺的质量百分比为18%的聚酰胺溶液;

(2)聚酰胺纳米纤维膜制备:将步骤(1)得到的聚酰胺溶液采用静电纺丝方法制备得到聚酰胺纳米纤维膜;静电纺丝参数为:电压25kv,纺丝距离为20cm,滚筒速度为1500rpm,喷头速率为0.82ml/h,实验进行5h;静电纺制备的纤维直径为100nm~600nm。

(3)聚烯烃弹性体溶液制备:在温度为150℃条件下,将聚烯烃弹性体溶解在氯仿中,同时进行回流搅拌5h,得到质量浓度为12%的聚烯烃弹性体溶液。

(4)聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料制备:待聚烯烃弹性体溶液温度降到108℃时,倒入模具中;先倒入聚烯烃弹性体溶液的量占模具体积的一半,再将纤维膜置于溶液表面,最后再加聚烯烃弹性体溶液直至溶液表面模具相平;在40℃下放置20h,待溶剂挥发后即得到聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料。

最后测得聚酰胺纳米纤维膜在聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料中质量百分比为5.7%。

实施例5

一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体体复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:

(1)聚酰胺纳米纤维膜制备:在温度为70℃条件下将1.6105g分子量为28000聚酰胺加入到8g溶剂甲酸中,混合20h搅拌,得到聚酰胺的质量百分比为20%的聚酰胺溶液;得到的聚酰胺溶液采用静电纺丝方法制备得到聚酰胺纳米纤维膜;静电纺丝参数为:电压30kv,纺丝距离为15cm,滚筒速度为2000rpm,喷头速率为0.55ml/h,实验进行5h;静电纺制备的纤维直径为800nm~1.2um.

(2)将上述的得到的聚酰胺纳米纤维膜裁剪为长方形膜,宽5cm,长12cm。

(3)将长方形聚酰胺纤维膜两端用载玻片(2.5*7.5)固定,载玻片一端与纤维膜一端对齐,两端用夹子夹紧。

(4)将烘箱升温至130℃,并保持恒定,打开烘箱,将已固定的长方形聚酰胺纤维膜垂直悬挂于的烘燥箱中进行热牵引逐渐伸长至纤维膜长度不再发生变化,热牵引35min,载玻片重量在26.4g,伸长率为9.45%。

(5)将步骤(4)热牵引后的纤维膜裁剪为2.5*7.5cm的小长方形纤维膜。

(6)聚烯烃弹性体混合溶液制备:在温度为230℃条件下,将聚烯烃弹性体溶解在有机溶剂中,得到质量浓度为8%的聚烯烃弹性体溶液。

(7)热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料制备:待聚烯烃弹性体溶液温度降到160℃时,倒入模具中;先倒入聚烯烃弹性体溶液的量占模具体积的一半,再将纤维膜置于溶液表面,最后再加聚烯烃弹性体溶液直至溶液表面模具相平;在40℃下放置16h,待溶剂挥发后即得到热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体体复合材料。

最后测得聚酰胺纳米纤维膜在聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料中质量百分比为7.0%。

对比实施例5

一种聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:

(1)聚酰胺溶液制备:在温度为70℃条件下将1.6105g分子量为28000聚酰胺加入到8g溶剂甲酸中,混合24h搅拌,得到聚酰胺的质量百分比为20%的聚酰胺溶液;

(2)聚酰胺纳米纤维膜制备:将步骤(1)得到的聚酰胺溶液采用静电纺丝方法制备得到聚酰胺纳米纤维膜;静电纺丝参数为:电压30kv,纺丝距离为11cm,滚筒速度为2000rpm,喷头速率为0.55ml/h,实验进行5h;静电纺制备的纤维直径为800nm~1.2um。

(3)聚烯烃弹性体混合溶液制备:在温度为240℃条件下,将聚烯烃弹性体溶解在甲苯和二甲苯的混合有机溶剂中,同时进行回流搅拌6h,得到质量浓度为15%的聚烯烃弹性体溶液;其中,溶剂按照甲苯和二甲苯质量均等的比例混合。

(4)聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料制备:待聚烯烃弹性体溶液温度降到110℃时,倒入模具中;先倒入聚烯烃弹性体混合溶液的量占模具体积的一半,再将纤维膜置于溶液表面,最后再加聚烯烃弹性体混合溶液直至溶液表面模具相平;在40℃下放置24h,待溶剂挥发后即得到聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料。

最后测得聚酰胺纳米纤维膜在聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料中质量百分比为6.6%。

实施例6

一种热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:

(1)聚酰胺溶液制备:在温度为75℃条件下将1.4403g分子量为30000聚酰胺加入到8g溶剂甲酸中,混合16h搅拌,得到聚酰胺的质量百分比为18%的聚酰胺溶液;得到的聚酰胺溶液采用静电纺丝方法制备得到聚酰胺纳米纤维膜;静电纺丝参数为:电压25kv,纺丝距离为25cm,滚筒速度为1550rpm,喷头速率为0.85ml/h,实验进行6h;静电纺制备的纤维直径为100nm~900nm。

(2)将上述的得到的聚酰胺纳米纤维膜裁剪为长方形膜,宽5cm,长12cm。

(3)将长方形聚酰胺纤维膜两端用载玻片(2.5*7.5)固定,载玻片一端与纤维膜一端对齐,两端用夹子夹紧。

(4)将烘箱升温至130℃,并保持恒定,打开烘箱,将已固定的长方形聚酰胺纤维膜垂直悬挂于的烘燥箱中进行热牵引逐渐伸长至纤维膜长度不再发生变化,热牵引35min,载玻片重量在26.4g,伸长率为9.45%。

(5)将步骤(4)热牵引后的纤维膜裁剪为2.5*7.5cm的小长方形纤维膜。

(6)聚烯烃弹性体混合溶液制备:在温度为230℃条件下,将聚烯烃弹性体溶解在有机溶剂中,得到质量浓度为8%的聚烯烃弹性体溶液。

(7)热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料制备:待聚烯烃弹性体溶液温度降到160℃时,倒入模具中;先倒入聚烯烃弹性体溶液的量占模具体积的一半,再将纤维膜置于溶液表面,最后再加聚烯烃弹性体溶液直至溶液表面模具相平;在40℃下放置16h,待溶剂挥发后即得到热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体体复合材料。

最后测得聚酰胺纳米纤维膜在聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料中质量百分比为10.5%。

对比实施例6

(1)聚酰胺溶液制备:在温度为80℃条件下将1.4403g分子量为30000聚酰胺加入到8g溶剂甲酸中,混合16h搅拌,得到聚酰胺的质量百分比为18%的聚丙烯腈溶液;

(2)聚酰胺纳米纤维膜制备:将步骤(1)得到的聚酰胺溶液采用静电纺丝方法制备得到聚酰胺纳米纤维膜;静电纺丝参数为:电压25kv,纺丝距离为25cm,滚筒速度为1550rpm,喷头速率为0.85ml/h,实验进行6h;静电纺制备的纤维直径为100nm~900nm。

(3)聚烯烃弹性体溶液制备:在温度为230℃条件下,将聚烯烃弹性体溶解在有机溶剂(丙酮、丁酮、环己酮、氯仿溶中任意两种以上的混合)中,同时进行回流搅拌5h,得到质量浓度为12%的聚烯烃弹性体溶液。

(4)聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料制备:待聚烯烃弹性体溶液温度降到105℃时,倒入模具中;先倒入聚烯烃弹性体溶液的量占模具体积的一半,再将纤维膜置于溶液表面,最后再加聚烯烃弹性体溶液直至溶液表面模具相平;在40℃下放置16h,待溶剂挥发后即得到聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料。

最后测得聚酰胺纳米纤维膜在聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料中质量百分比为9.8%。

化合物的理化性质、波谱数据和结构确定

红外光谱仪(nicoletis10)

仪器设备:用nicoletis10红外光谱仪测定红外光谱;经对实施例3的产品进行检测分析,从而确定该化合物所具有的结构基团。

图1,热牵引聚酰胺纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的红外谱图,3319cm-1处的吸收峰归因于n-h中氢键的伸缩振动。在2929cm-1、2872cm-1和1272cm-1处的吸收峰是由于c-h的对称和不对称伸缩和弯曲振动。在1629cm-1处吸收峰为酰胺基团中c=o伸缩振动,1534cm-1为n-h弯曲振动和c-n伸缩振动的偶合,而1273cm-1处的吸收峰为c-n-h的偶合振动。

图3可以看出热牵引后pan纤维膜间隙变小,密度变大。

进一步对该复合材料的物理化学性质用常规实验方法进行检测,其结果为:该复合材料的外观为磨砂半透明薄片,可溶于丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、环己酮、正庚烷、石油醚、氯仿等;难溶于无水乙醇、水等;厚度为0.25~0.45mm、密度为1.001~1.615g/cm3,熔点为180~260℃。

进一步的,随机选取实施例1、实施例2、实施例4所制备得到的复合材料与前述实施例3制备的复合材料进行相同的检测,所有实施例检测得到的结果均与施例3制备的复合材料对应的红外谱图及物理化学性质均高度吻合,说明了所制备的产品重现性极好。

性能测试

对本实验制备的聚酰胺纳米纤维膜增聚烯烃弹性体复合材料通过万能试验机进行纵向拉伸,拉伸速率为50mm/min,得到的拉伸性能具体数据如下:

表1热牵引复合材料和对比实施例复合材料的合成条件和力学性能表征

从测得的实验数据可以证明,从上述数据热牵引对聚酰胺纳米纤维膜对聚烯烃弹性体复合材料有增强作用。复合材料经热牵引处理前断裂强度为2.0~8.0mpa,复合材料经热牵引处理后断裂强度为3.0~14.0mpa,平均增加了约60%。

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