[發(fā)明專利]聚乙烯醇/無(wú)機(jī)納米氧化物粒子復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810022100.9
• 申請(qǐng)日: 2008-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101613445A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳林;李勇;鄭康;田興友;胡坤;姚霞銀;崔平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): C08F292/00
• 分類號(hào): C08F292/00;C08F8/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料及制備方法，尤其是一種聚乙烯醇/無(wú)機(jī)納米氧化物粒子復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

聚乙烯醇(Polyvinyl?Alcohol，簡(jiǎn)稱PVA)是一種具有許多獨(dú)特性質(zhì)的水溶性高分子聚合物，雖可廣泛地應(yīng)用于紡織、食品、醫(yī)藥、建筑、木材加工、造紙、印刷、農(nóng)業(yè)、冶金等領(lǐng)域，卻也有著強(qiáng)度和熱分解溫度還不盡人意的缺憾，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展。納米材料因其的粒徑小、粒子間顯著的量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，而表現(xiàn)出了常規(guī)材料無(wú)法比擬的優(yōu)異性能。目前，人們?yōu)榱颂嵘垡蚁┐剂W(xué)性能的潛力，作了一些嘗試和努力，如在2007年8月15日公開(kāi)的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布說(shuō)明書(shū)CN101016397A中披露的一種“聚乙烯醇復(fù)合薄膜及其制備方法和用于制備聚乙烯醇復(fù)合薄膜的納米復(fù)合粉體的制備方法”。它意欲解決已有的添加淀粉的聚乙烯醇復(fù)合薄膜的力學(xué)性能差、易損壞和溶膠-凝膠法與溶液共混法流延成膜的技術(shù)能耗大、生產(chǎn)能力低的缺陷，而提供一種聚乙烯醇復(fù)合薄膜及其制備方法。其中，聚乙烯醇復(fù)合薄膜由聚乙烯醇、淀粉、納米ZnO/SiO₂復(fù)合粉體和甘油制備而成；制備方法為通過(guò)共混的方法，將聚乙烯醇、淀粉、納米ZnO/SiO₂復(fù)合粉體和甘油混合后，再冷卻熔融擠出薄膜。但是，這種聚乙烯醇復(fù)合薄膜及其制備方法均存在著不足之處，首先，制作聚乙烯醇復(fù)合薄膜的聚乙烯醇復(fù)合材料的各種原料之間，即醋酸乙烯酯單體與淀粉、納米ZnO/SiO₂復(fù)合粉體和甘油之間僅為共混，其相互界面間只是一些物理或化學(xué)吸附，以及氫鍵的作用，沒(méi)有強(qiáng)化學(xué)鍵的鍵合作用，對(duì)材料性能的影響有限，致使最終的強(qiáng)度和熱分解溫度仍未有實(shí)質(zhì)性的提高；其次，制備方法較繁雜，且使用共混法難以避免納米復(fù)合粉體在聚乙烯醇復(fù)合材料中的團(tuán)聚問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種聚乙烯醇與其摻雜物無(wú)機(jī)納米氧化物粒子間為核殼結(jié)構(gòu)的聚乙烯醇/無(wú)機(jī)納米氧化物粒子復(fù)合材料。

本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題為提供一種工藝簡(jiǎn)便、能將納米粒子均勻地分散于產(chǎn)物中的聚乙烯醇/無(wú)機(jī)納米氧化物粒子復(fù)合材料的制備方法。

為解決本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案為：聚乙烯醇/無(wú)機(jī)納米氧化物粒子復(fù)合材料包括無(wú)機(jī)納米氧化物粒子和聚乙烯醇，特別是所述無(wú)機(jī)納米氧化物粒子與所述聚乙烯醇間的重量比為0.1～15∶100、且兩者之間為核殼結(jié)構(gòu)，其中，核為無(wú)機(jī)納米氧化物粒子、殼為聚乙烯醇，核與殼間以化學(xué)鍵M-O-C鍵和氫鍵相連接，所述化學(xué)鍵M-O-C鍵中的M為Si或Al或Ti或Zn。

作為聚乙烯醇/無(wú)機(jī)納米氧化物粒子復(fù)合材料的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的無(wú)機(jī)納米氧化物粒子的粒徑為5～100nm；所述的無(wú)機(jī)納米氧化物為納米氧化硅，或納米氧化鋁，或納米氧化鈦，或納米氧化鋅。

為解決本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，所采用的另一個(gè)技術(shù)方案為：聚乙烯醇/無(wú)機(jī)納米氧化物粒子復(fù)合材料的制備方法包括原位聚合法和用常規(guī)方法獲得無(wú)機(jī)納米氧化物粒子，特別是完成步驟如下：步驟1，將無(wú)機(jī)納米氧化物粒子分散到低分子醇中，得到無(wú)機(jī)納米氧化物粒子分散體，或者使用溶膠-凝膠法，得到無(wú)機(jī)納米氧化物粒子的低分子醇溶膠，其中，無(wú)機(jī)納米氧化物粒子分散體或無(wú)機(jī)納米氧化物粒子的低分子醇溶膠中的無(wú)機(jī)納米氧化物粒子與低分子醇間的重量比為1∶5～100；步驟2，依次向無(wú)機(jī)納米氧化物粒子分散體或無(wú)機(jī)納米氧化物粒子的低分子酵溶膠中加入引發(fā)劑和醋酸乙烯酯單體，并將其混合均勻后于溫度60～70℃下聚合反應(yīng)2～3h，獲得聚醋酸乙烯酯/無(wú)機(jī)納米氧化物粒子復(fù)合體，其中，無(wú)機(jī)納米氧化物粒子分散體或無(wú)機(jī)納米氧化物粒子的低分子醇溶膠與醋酸乙烯酯單體間的體積比為1∶1～10，引發(fā)劑與醋酸乙烯酯單體間的重量比為0.01～2∶100；步驟3，將聚醋酸乙烯酯/無(wú)機(jī)納米氧化物粒子復(fù)合體加入濃度為0.1～1M的堿的醇溶液中，于溫度25～45℃下醇解反應(yīng)1～2h，制得聚乙烯醇/無(wú)機(jī)納米氧化物粒子復(fù)合材料。

作為聚乙烯醇/無(wú)機(jī)納米氧化物粒子復(fù)合材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的無(wú)機(jī)納米氧化物粒子的粒徑為5～100nm；所述的無(wú)機(jī)納米氧化物為納米氧化硅，或納米氧化鋁，或納米氧化鈦，或納米氧化鋅；所述的低分子醇為甲醇或乙醇；所述的無(wú)機(jī)納米氧化物粒子的低分子醇溶膠為氧化硅的醇溶膠，或氧化鋁的醇溶膠，或氧化鈦的醇溶膠，或氧化鋅的醇溶膠；所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁腈或過(guò)氧化苯甲酰；所述的堿為氫氧化鈉，或氫氧化鉀，或氫氧化鋰。