一种单层MoS2基聚合物纳米复合材料及其制备方法

本发明涉及一种单层mos2基聚合物纳米复合材料及其制备方法，属于复合材料制备领域。

背景技术：

1、聚合物产品拥有包括大分子链结构、聚集态结构、多相多组分结构等多层次结构，具有不同于小分子化学产品的功能。通过精准调控聚合物不同层次的结构，可制备得到高性能/多功能的聚合物，实现产品的高值化。

2、二维纳米材料是一种具有高纵横比的片状材料，可与聚合物共混，能够在极低的浓度下产生显著的材料性能增益。常见的二维纳米片主要有云母、蒙脱土、二硫化钼等无机物与石墨烯、炭黑等碳材料。单层二硫化钼(mos2)是一种兼具优异力学、热稳定、生物相容性和光电特性的理想的二维纳米材料，由于其原子层厚度上量子局限效应，使其表现出特殊的结构和物理化学性质，尤其是可变带隙和原子层极快的电子传输速率等性质使其在制备多功能纳米复合材料开发等方面也具有非常广泛的应用前景。但是单层纳米片比表面积较大，容易在基体中发生严重的团聚堆叠，严重影响二维材料性能的发挥，因此材料良好的分散性是制备性能优良的纳米复合材料的关键性问题。

3、当前mos2多以物理共混或表面涂层的方式进行两者的混合，如专利cn110922632a《阻燃聚氨酯软泡塑料及其制备方法》采用层层组装法将mos2纳米片和c60沉积在聚氨酯软泡基体表面，纳米片容易堆叠；专利cn112831152a《一种高性能耐磨pom复合材料及其制备方法》用硅烷偶联剂对mos2进行处理以提高mos2与pom的相互作用，但是无法改变mos2堆叠的状态；专利cn107219283a《一种光致电化学测定谷胱甘肽的方法》先将本体mos2液相超声剥离为纳米mos2，然后与聚苯胺共混成复合材料，但干燥后mos2容易沉积团聚；专利cn111621079a《一种改性的高压绝缘电缆料》将改性mos2与聚乙烯进行熔融共混挤出，但是干燥后的改性粉体中mos2的团聚无法在熔融挤出的过程中解离。综上，现阶段未有技术解决单层mos2纳米片的堆叠问题，制备出高性能单层mos2基聚合物。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供一种单层mos2基聚合物纳米复合材料的制备方法，能够达到纳米粒子分散良好的要求。

2、本发明采取的技术方案如下：本发明实施例的第一方面提供了一种单层mos2基聚合物纳米复合材料，由单层mos2纳米片和聚合物复合而成，该单层mos2纳米片通过原位聚合方法均匀分散在聚合物基体中，单层mos2纳米片表面与聚合物分子通过共价键相连。

3、本发明实施例的第二方面提供了一种单层mos2基聚合物纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将单层mos2纳米片分散在分散媒中制得质量浓度为0.001％-10％的分散液；

5、(2)分散液通过原位聚合法制备单层mos2基聚合物纳米复合材料。

6、进一步地，所述单层mos2为粉末或悬浊液状态。

7、进一步地，所述步骤(1)中将单层mos2纳米片通过超声或搅拌均匀分散在聚合物单体中制得分散液。

8、进一步地，步骤(2)中分散液原位聚合得到的聚合物为聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯、聚氨酯、聚酰胺、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯醚。

9、本发明实施例的第三方面提供了一种单层mos2基聚合物材料在制备纤维、薄膜、片材、板材中的应用。

10、进一步地，所述纤维的直径为5～50μm，所述薄膜的厚度为5～200μm，所述片材的厚度为200μm～5mm。

11、进一步地，制备纤维、薄膜、片材、板材的加工方法包括熔融纺丝法、吹膜法、流延法、溶液浇筑法、旋涂法、压延法、多层共挤法、双向拉伸法或层压法。

12、本发明的有益效果在于：

13、(1)将单层mos2以分散液的形式先均匀分散在单体中，在聚合过程中不断搅拌使纳米片均匀分散，单层mos2表面的基团与单体发生反应，使得聚合物分子链接枝于纳米片表面，阻止了单层mos2在分散体中的团聚，巨大提升了纳米片与聚合物之间的相容性，在降低堆叠的同时提升其功能性，且单层mos2与聚合物之间的相互作用使得复合材料性能优异。

14、(2)引入单层mos2对常规化聚合工艺没有产生明显影响，因此适合于现阶段的大规模制备，且无需加入任何偶联剂、分散剂、相容剂等助剂，因此本发明方法在实际生产过程中成本更低、效率更高、更为合适。

15、(3)本发明的单层mos2基聚合物材料具有良好的加工性能，加入单层二硫化钼后复合材料具备良好的力学性能。

技术特征：

1.一种单层mos2基聚合物纳米复合材料，其特征在于，由单层mos2纳米片和聚合物复合而成，该单层mos2纳米片通过原位聚合方法均匀分散在聚合物基体中，单层mos2纳米片表面与聚合物分子通过共价键相连。

2.一种权利要求1所述的单层mos2基聚合物纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述单层mos2为粉末或悬浊液状态。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中将单层mos2纳米片通过超声或搅拌均匀分散在聚合物单体中制得分散液。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中分散液原位聚合得到的聚合物为聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯、聚氨酯、聚酰胺、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯醚。

6.一种权利要求1所述的单层mos2基聚合物材料或由权利要求2～6任一项制备方法制得的单层mos2基聚合物材料在制备纤维、薄膜、片材、板材中的应用。

7.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述纤维的直径为5～50μm，所述薄膜的厚度为5～200μm，所述片材的厚度为200μm～5mm。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，制备纤维、薄膜、片材、板材的加工方法包括熔融纺丝法、吹膜法、流延法、溶液浇筑法、旋涂法、压延法、多层共挤法、双向拉伸法或层压法。

技术总结
本发明公开了一种单层MoS<subgt;2</subgt;基聚合物纳米复合材料及其制备方法。将单层MoS<subgt;2</subgt;纳米片先均匀分散在聚合物单体中，然后通过原位聚合法得到单层MoS<subgt;2</subgt;基聚合物材料，该材料经加工后可以得到功能化产品。该发明方法可有效地避免了MoS<subgt;2</subgt;纳米片的团聚，使其均匀分散在聚合物基体中。引入少量MoS<subgt;2</subgt;纳米片后，复合材料具有优异的力学性能。本发明成本低、工艺简单、生产效率高，在工业中可以快速规模的实施。

技术研发人员：刘平伟,任煊真,王德良,王文俊,李伯耿
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12