一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法。具体为通过静电纺丝法制备聚丙烯腈纳米纤维膜，然后以纳米纤维膜为增强体利用浸渍法制备聚丙烯腈纳米纤维膜增强聚烯烃弹性体复合材料。本发明专利技术系统地优化了制备工艺，形成了聚丙烯腈纳米纤维膜增强聚烯烃弹性体复合材料的制备方法，通过控制聚丙烯腈纤维膜中纤维的取向排列来调节复合材料在外力作用时的承载能力。该复合材料可用来提高纯聚烯烃弹性体材料的张力、拉伸强度、伸长率等特性，该复合材料可用于医用包装材料、汽车配件、输送带、电线电缆、日用制品、玩具等。

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子复合材料领域，具体涉及一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚烯烃弹性体(Polyolefinelastomer)(POE)是乙烯和丁烯或辛烯无规共聚组成的应用及其广泛的聚烯烃材料，具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。对比传统的聚合物材料，具有更好的加工成型性能，成型时不需加任何塑化剂；在汽车工业、医用、抗冲击改性剂及包装领域有着广泛的应用。POE于1991年由美国Exxon公司采用Exxpol高压聚合技术开发，商品名为Exact塑性体。目前，全球主要的POE生产商有Dow化学公司、Exxon公司、Mitsui公司和LG公司。我国还没有POE生产厂家，产品均依赖进口。国内研究集中于对其进行改性和应用。静电纺丝技术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固体级纳米纤维的纺丝方法。自1934年Formhals专利技术了醋酸纤维素溶液产生聚合物细丝的设备，较多的人开始研究静电纺丝，20世纪90年代开始受到研究学者的重视。静电纺丝纤维具有独特的性能，如高比表面积、优异的力学性能、多孔性、质量轻、成本低等。电纺丝制得的PAN纳米纤维，广泛应用于工业和民用纺织品、航空航天复合材料、过滤材料、碳纤维原丝以及医疗材料等，得到了广泛的关注并成为材料研究领域的热点。将静电纺丝的多孔性和聚乙稀辛稀共弹性体的流动性结合在一起制备出一种新的复合材料，既可以延续纯聚烯烃弹性体材料环保、易加工等优点，又可以提升聚烯烃弹性体材料的拉伸强度、伸长率等性能。
技术实现思路
本专利技术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，提供了一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法。该方法将聚丙烯腈与N,N二甲基甲酰胺配制成纺丝液，将该纺丝液采用静电纺丝法制得的聚丙烯腈纤维膜，以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，制备成聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料。为了达到上述专利技术的目的，本专利技术采用以下技术方案：一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料，该复合材料的物理化学性能如下：(1)该复合材料是由聚丙烯腈纳米纤维膜和聚烯烃弹性体两种材料构成；(2)该复合材料具有氰基:-C≡N；(3)该复合材料的物理化学性质：外观磨半透明薄片，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0.27～0.42mm、密度为0.995～1.015g/cm3，熔点为150～200℃。一种如前所述的聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将聚丙烯腈加入到溶剂N,N二甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或碳酸乙烯酯中的一种之中，混合搅拌得到聚丙烯腈溶液；(2)将步骤(1)得到的聚丙烯腈溶液采用静电纺丝方法制备得到聚丙烯腈纳米纤维膜；(3)将聚烯烃弹性体溶解在有机溶剂中，得到质量浓度为4～15％的聚烯烃弹性体溶液；(4)以步骤(2)得到的聚丙烯腈纳米纤维膜浸渍于步骤(3)得到的聚烯烃弹性体溶液中，待溶剂挥发后即得到聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料。作为技术方案的进一步改进，以上所述的一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法，所述的聚丙烯腈分子量为50000～150000。作为技术方案的进一步改进，以上所述的一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法，步骤(1)中，聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量百分比为8％～20％。作为技术方案的进一步改进，以上所述的一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法，所述的有机溶剂包括丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、环己酮、正庚烷、石油醚、氯仿中的一种或两种以上的混合。作为技术方案的进一步改进，以上所述的一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法，所述静电纺丝参数为：电压8～30KV，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，做不定向膜。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，所述聚丙烯腈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1.2～10％。作为技术方案的进一步改进，以上所述的一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法，步骤(3)的溶解温度为150～240℃，同时进行回流搅拌2～8h得到聚烯烃弹性体混合溶液。作为技术方案的进一步改进，以上所述的一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法，步骤(4)的具体步骤为:待聚烯烃弹性体溶液温度降到80～110℃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，再将聚丙烯腈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，得到聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料。作为技术方案的进一步改进，以上所述的一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚乙烯辛烯热塑性弹性体复合材料的制备方法，步骤(1)中，溶解聚丙烯腈时的温度为20～70℃，搅拌时间为4～24h。本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术首次将聚丙烯腈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聚丙烯腈纳米纤维膜增强聚烯烃弹性体复合材料。2.本专利技术通过控制静电纺丝的接收条件制备了非定向与定向两种聚丙烯腈纳米纤维膜；以及非定向与定向聚丙烯腈纳米纤维膜增强聚烯烃弹性体复合材料，有效提升聚烯烃弹性体材料的张力、拉伸强度、伸长率等性能。3.本专利技术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是本专利技术聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的红外谱图。图2是实施例3中静电纺聚丙烯腈纳米不定向纤维膜的扫描电镜图。图3是实施例4中静电纺聚丙烯腈纳米定向纤维膜的扫描电镜图。图4是本专利技术聚丙烯腈纳米纤维膜/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专利技术的技术方案作进一步描述说明。如果无特殊说明，本专利技术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1一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：(1)聚丙烯腈溶液制备：在温度为20℃条件下将0.3200g分子量为50000聚丙烯腈加入到4g溶剂N,N二甲基甲酰胺中，混合搅拌4h，得到聚丙烯腈的质量百分比为8％的聚丙烯腈溶液；(2)聚丙烯腈纳米纤维膜制备：将步骤(1)得到的聚丙烯腈溶液采用静电纺丝方法制备得到聚丙烯腈纳米纤维膜；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，；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：待聚烯烃弹性体溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料，其特征在于：(1)该复合材料是由聚丙烯腈纳米纤维膜和聚烯烃弹性体两种材料构成；(2)该复合材料具有氰基:‑C≡N；(3)该复合材料的物理化学性质：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0.27～0.42mm、密度为0.996～1.015g/cm3，熔点为150～200℃。

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料，其特征在于：(1)该复合材料是由聚丙烯腈纳米纤维膜和聚烯烃弹性体两种材料构成；(2)该复合材料具有氰基:-C≡N；(3)该复合材料的物理化学性质：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0.27～0.42mm、密度为0.996～1.015g/cm3，熔点为150～200℃。2.如权利要求1所述的聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)将聚丙烯腈加入到溶剂N,N二甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或碳酸乙烯酯中的一种之中，混合搅拌得到聚丙烯腈溶液；(2)将步骤(1)得到的聚丙烯腈溶液采用静电纺丝方法制备得到聚丙烯腈纳米纤维膜；(3)将聚烯烃弹性体溶解在有机溶剂中，得到质量浓度为4～15％的聚烯烃弹性体溶液；(4)以步骤(2)得到的聚丙烯腈纳米纤维膜浸渍于步骤(3)得到的聚烯烃弹性体溶液中，待溶剂挥发后即得到聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料。3.根据权利要求2所述的聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述的聚丙烯腈分子量为50000～150000。4.根据权利要求3所述的聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量百分比为8％～20％。5.根据权利要求2所述的聚丙烯腈纳米纤维膜/聚烯烃弹性体...

【专利技术属性】
技术研发人员：周菊英，张霞，雷福厚，赵彦芝，许海棠，李鹏飞，
申请(专利权)人：广西民族大学，
类型：发明
国别省市：广西,45