一种基于分子组装的聚吡咙/TPE复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种制备聚吡咙/TPE复合材料的方法，其包含以下步骤：(1)纺丝混合液的制备，混合溶液包括四酸单体、四胺单体、增粘剂和溶剂；(2)将(1)所得混合溶液进行静电纺丝，制得纳米纤维前驱体；(3)将(2)所得前驱体纳米纤维进行热处理，制得聚吡咙材料；(4)将聚吡咙材料和TPE复合得到聚吡咙/TPE复合材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备复合材料的方法。更具体地，本专利技术涉及一种基于静电纺丝技术的分子组装复合材料的制备方法。技术背景TPE热塑性弹性体是一种具有橡胶的高弹性，高强度，高回弹性，又具有可注塑加工的特征的材料。具有环保无毒安全，硬度范围广，触感柔软，加工性能优越，无须硫化等优点。TPE广泛用于塑料的增强、增韧改性，塑料共混的相容剂，胶粘剂，润滑油增粘剂等领域。但TPE的热稳定性能，耐老化性及力学性能较差。芳杂环高分子聚吡咙是一类刚性的梯形或半梯形聚合物，具有很高的玻璃化转变温度和热分解温度。这种聚合物纤维不仅是一类耐高温阻燃纤维，还是一类高强度，高模量的高性能纤维。自上世纪六十年代至今，该类聚合物已经得到了广泛的研究。这类聚合物一般是在多聚磷酸等高沸点溶剂中高温聚合而成。由于BBB等聚合物既不熔融，也不溶于普通有机溶剂，聚吡咙的可加工性受到了极大的限制，同时对其应用的开发造成极大的阻碍。同样，其不溶不融的特性使得不能用熔融静电纺丝或溶液静电纺丝制备该类聚合物。传统制备聚吡咙粗纤维或薄膜是将其溶解在四甲酸、氯磺酸等超强质子酸中加工而得。另外，由酸酐和四胺单体聚合制备的羧酸胺酸溶液又极易出现凝胶现象，且不易保存，也难以用于静电纺丝。因此非常需要一种能够制备聚吡咙/TPE复合材料的方法，能够解决聚吡咙难以进行静电纺丝的问题，又能提高TPE材料的热稳定性和韧性，制备出形貌规整、成分均匀的复合材料，使其具备优异的高温热稳定性和冲击强度。
技术实现思路
为了克服聚吡咙难溶解，难以加工的瓶颈，同时增加TPE材料的热稳定性和力学性能，本专利技术提供一种制备聚吡咙/TPE复合材料的方法，包括以下步骤：(1)将增粘剂加入到含有四胺单体和四酸单体的有机溶剂中，得到纺丝混合液；(2)对所述纺丝混合液静电纺丝，形成聚吡咙纳米纤维前驱体；(3)将所述聚吡咙纳米纤维前驱体真空干燥后，进行热处理以分解所述增粘剂，得到聚吡咙纳米纤维；(4)将所述聚吡咙纳米纤维与TPE类聚合物交替铺放入模具中升温，模具最底层和最上层均为TPE类聚合物，闭模施加压力；快速升温至温度高于TPE类聚合物熔点后，TPE类聚合物开始熔融，在压力下浸渍聚吡咙；模具冷却后开模，得到聚吡咙/TPE复合材料。在一种实施方式中，所述增粘剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烯、聚乙烯醇中的任一种或多种组合。在一种实施方式中，所述有机溶剂选自：N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙酰基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、六甲基磷酰胺、乙基溶纤剂乙酸酯、二甘醇二甲醚、环丁砜、卤化苯酚类中的任一种或多种的混合物。在一种实施方式中，所述热处理过程包括：所述干燥后的纳米纤维前驱体置于130-150℃任一温度条件下处理50-80min；然后升温至280-320℃任一温度条件下处理50-70min；然后升温至400-450℃任一温度条件下恒温20-30min；最后470-550℃任一温度条件下退火10-20min。在一种实施方式中，所述四酸单体的结构式为：其中R1选自以下结构中的任意一种：在一种实施方式中，所述四胺单体的结构式为：所述R2选自以下结构中的任意一种：在一种实施方式中，所述TPE类聚合物包括SBS、SIS、SEBS、极性基团改性SEBS、SEPS、TPO、TPV、TPB、TPI、TPVC、TCPE、TPU、TPEE、TAPE、TPF中的一种或几种的组合。在一种实施方式中，所述极性基团改性SEBS为磺化SEBS，且磺化度为10％-40％。在一种实施方式中，其制备步骤还包括将所述聚吡咙/TPE复合材料浸入多聚磷酸溶液中进行交联。在一种实施方式中，所述交联在120～150℃下进行。参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。具体实施方式参选以下本专利技术的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本公开内容。在以下说明书和权利要求书中会提及大量术语，这些术语被定义为具有以下含义。“任选的”或者“任选地”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本专利技术并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本专利技术不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。“聚合物”表示通过相同类型的单体或不同类型的单体聚合而制备的聚合化合物。一般性术语“聚合物”包括术语“均聚物”、“共聚物”等。“共聚物”表示通过将至少两种不同类型的单体聚合而制备的聚合物，包括术语“二元共聚物”、“三元共聚物”，也包括将四种或更多单体聚合而制备的聚合物；“二元共聚物”通常表示由两种不同单体制备的聚合物。本专利技术提供一种制备聚吡咙/TPE复合材料的方法，其步骤包括；(1)将增粘剂加入到含有四胺单体和四酸单体的有机溶剂中，得到纺丝混合液；(2)所述纺丝混合液静电纺丝，形成聚吡咙纳米纤维前驱体；(3)将所述聚吡咙纳米纤维前驱体真空干燥后，进行热处理以分解所述增粘剂，得到聚吡咙纳米纤维；(4)将所述聚吡咙纳米纤维与TPE类聚合物交替铺放入模具中升温，模具最底层和最上层均为TPE类聚合物，闭模施加压力；快速升温至温度高于TPE类聚合物熔点后，TPE类聚合物开始熔融，在压力下浸渍聚吡咙；模具冷却后开模，得到聚吡咙/TPE复合材料。本专利技术使用的术语“聚吡咙”是由四胺和四酸聚合而成聚合物，是由芳环或萘环等与咪唑和吡咯环相连而成的梯形(BBL)或半梯形聚合物(BBB)。在一种实施方式中，所述溶剂包括但不限于N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙酰基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、六甲基磷酰胺、乙基溶纤剂乙酸酯、二甘醇二甲醚、环丁砜、卤化苯酚类中的任一种或多种的混合物。在一种实施方式中，所述四酸单体的结构式为：作为优选，R1选自以下结构中的任意一种：在一种实施方式中，所述四胺单体的结构式为：作为优选，R2选自以下结构中的任意一种：在一种实施方式中，混合四胺和四酸单体时温度优选为低于25℃。在一种实施方式中，四胺单体和四酸单体的摩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备聚吡咙/TPE复合材料的方法，包括以下步骤；(1)将增粘剂加入到含有四胺单体和四酸单体的有机溶剂中，得到纺丝混合液；(2)对所述纺丝混合液静电纺丝，形成聚吡咙纳米纤维前驱体；(3)将所述聚吡咙纳米纤维前驱体真空干燥后，进行热处理以分解所述增粘剂，得到聚吡咙纳米纤维；(4)将所述聚吡咙纳米纤维与TPE类聚合物交替铺放入模具中升温，模具最底层和最上层均为TPE类聚合物，闭模施加压力；快速升温至温度高于TPE类聚合物熔点后，TPE类聚合物开始熔融，在压力下浸渍聚吡咙；模具冷却后开模，得到聚吡咙/TPE复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种制备聚吡咙/TPE复合材料的方法，包括以下步骤；
(1)将增粘剂加入到含有四胺单体和四酸单体的有机溶剂中，得到纺丝混合液；
(2)对所述纺丝混合液静电纺丝，形成聚吡咙纳米纤维前驱体；
(3)将所述聚吡咙纳米纤维前驱体真空干燥后，进行热处理以分解所述增粘剂，得到聚
吡咙纳米纤维；
(4)将所述聚吡咙纳米纤维与TPE类聚合物交替铺放入模具中升温，模具最底层和最上
层均为TPE类聚合物，闭模施加压力；快速升温至温度高于TPE类聚合物熔点后，TPE类聚合
物开始熔融，在压力下浸渍聚吡咙；模具冷却后开模，得到聚吡咙/TPE复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种制备聚吡咙/TPE复合材料的方法，其中所述增粘剂选自
聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烯、聚乙烯醇中的任一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种制备聚吡咙/TPE复合材料的方法，其中，所述有机溶剂选
自：N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙酰基-2-吡咯烷酮、N，
N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、六甲基磷酰胺、乙基溶纤剂乙酸酯、二甘醇二甲醚、环丁砜、卤
化苯酚类中的任一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种制备聚吡咙/TPE复合材料的方法，其中，所述热处理包
括：将所述干燥后的纳米纤维前驱体置于130-150℃任...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯豪情，冯艳，熊天柔，朱丽，周刚勇，周松智，徐海波，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：江西;36