[發明專利]一種可熔融加工的增強聚乙烯醇復合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201310380312.5
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103435948A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 劉加平;陽知乾;劉建忠;徐德根;周華新;呂進;崔鞏;李長風;趙華磊
• 申請（專利權）人: 江蘇博特新材料有限公司;江蘇蘇博特新材料股份有限公司;江蘇省建筑科學研究院有限公司;攀枝花博特建材有限公司
• 主分類號: C08L29/04
• 分類號: C08L29/04;C08K7/00;C08K3/04;C08K5/053;C08K5/17;C08K5/07;C08K5/09;C08J5/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 沈振濤

技術領域

本發明屬于聚乙烯醇復合物制備領域，特別是一種可熔融加工的增強聚乙烯醇復合物及其制備方法。

背景技術

聚乙烯醇(PVA)是一種用途相當廣泛的高分子聚合物，性能介于塑料和橡膠之間。聚乙烯醇樹脂系列產品的外觀有絮狀、顆粒狀、粉狀三種；無毒無味、無污染，能耐油類、潤滑劑和烴類等大多數有機溶劑；其水溶液有很好的粘接性和成膜性。主要用于PVA纖維、紡織行業經紗漿料、織物整理劑、涂料、粘合劑原料，還被大量用于生產乳化劑、分散劑、薄膜等產品。應用范圍遍及紡織、食品、醫藥、建筑、木材加工、造紙、印刷、農業、鋼鐵、高分子化工等行業。近年來高強高模的聚乙烯醇纖維產品備受關注，它是石棉、玻璃纖維理想的替代品。

碳納米管(CNT)具有高模量、高強度等優異的力學、光學性能以及良好的導電、導熱性能，其獨特的結構是理想的一維模型材料，可以作為增強體改善聚合物復合材料的強度和韌性，提高熱穩定性，用量適當時可賦予聚合物基復合材料光學性能、導電性能等功能，CNT/聚合物復合材料的研究已成為納米復合材料研究領域的一個重要方面。碳納米管增強聚合物復合材料的制備方法主要有原位聚合法、溶液或熔融共混法、溶膠-凝膠法等，主要由聚合物基體的特點和性能來決定。

碳納米管本身比表面積大，易發生團聚現象，導致碳納米管在聚合物中未能很好地發揮其優異的力學性能和獨特的導電性能，影響材料性能。要制備出性能優良的碳納米管/高聚物復合材料，改善碳納米管的團聚現象，改善碳納米管與聚合物的結合狀態，增強碳納米管與高聚物基體界面間的作用力，使碳納米管的均勻分散成為亟待解決的問題，也是制備性能優越的碳納米管聚合物復合材料的關鍵。因此，碳納米管的應用首先必須解決其在介質中的分散性問題。常用的方法便是采用表面活性劑實現CNTs在目標體系中的分散。表面活性劑在CNTs表面處理中的作用是利用其組分在溶液中由親油親水基團產生的膠團，構成納米反應器，或在界面(表面)的兩親性由其一端官能團的吸附或反應與CNTs之間、CNTs微粒表面之間、CNTs微粒與其他材料之間形成“橋”，起到偶聯和增容的作用。

碳納米管增強聚乙烯醇的相關研究已見報道。張娟玲(多壁碳納米管/聚乙烯醇復合材料膜的制備與表征、多壁碳納米管/聚乙烯醇復合材料膜的制備及其性能研究)、朱鐘鳴（碳納米管化學改性及其聚乙烯醇復合材料）、崔燦（多壁碳納米管/表面活性劑/聚乙烯醇復合材料膜的研究）、李春燕（水溶性碳納米管及其在聚乙烯醇復合材料中的應用）、潘瑋（聚乙烯醇/多壁碳納米管復合材料的結構與性能）、于海容（聚乙烯醇/碳納米管復合超濾膜的制備及應用研究）、張巍?。ň垡蚁┐寂c碳納米管共混體系的薄膜材料制備及其性能研究）、蔡芳昌（碳納米管/聚乙烯醇復合材料的制備及其導電性的研究）、專利（一種增強聚乙烯醇復合物的制備方法，申請號：201210104389.5；多壁碳納米管/十二烷基磺酸鈉/聚乙烯醇復合薄膜的制備方法，申請號：200910068001.9；一種碳納米管增強聚乙烯醇復合材料及其制備方法，申請號：200610052222.3）等對CNT/PVA體系進行了研究，但制備這種復合材料時，基本是將CNT分散在水或混合溶劑中，再加入至PVA的水溶液中，通過干燥方式除去水分，形成膜材料。

嚴冬燕（PVA/SP非甲醛交聯纖維和MWNTs增強PVA纖維的研究）、姜曉(膠原蛋白/PVA/碳納米管復合纖維的結構與性能)、專利（一種碳納米管導電纖維及其制備方法，申請號：200410017918.3；一種添加碳納米管的聚乙烯醇紡絲原液的制備方法，申請號：200910053649.9；一種碳納米管增強聚乙烯醇復合纖維的制備方法，申請號：201310168891.7）等人通過溶液濕法或凝膠紡絲制備了CNT增強PVA的復合纖維；而王帥（靜電紡PVA/PEO/MWNTs復合纖維的制備及形態和結構的研究）、張凱莉(靜電紡PVA/PEO/多壁碳納米管超細纖維的制備與性能)、馬彥龍(靜電紡絲制備MWNTs/PVA/PEO復合超細纖維)、專利（一種高取向碳納米管復合纖維及其制備方法，申請號：200510029612.4）等公開了應用了靜電紡絲技術將CNT增強PVA溶液體系制備成納米級別的纖維。無論是溶液紡絲還是靜電紡絲，卻始終未脫離CNT增強PVA溶液體系這一本質。這些方法的共性問題如下：（1）為了保證CNT在PVA溶液中的均勻分散，實際應用中將限制了CNT增強PVA溶液體系中碳納米管的濃度；（2）制備膜材、常規濕法纖維及靜電納米纖維，均需要除去溶劑，影響制備效率。

發明內容