[發明專利]一種聚丙烯腈納米纖維膜/熱塑性聚氨酯復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711238458.0
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108017897B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 周菊英;張霞;藍艷姣;雷福厚;許海棠;趙彥芝;黃欽;李鵬飛
• 申請（專利權）人: 廣西民族大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L33/20;C08J5/04;D04H1/728
• 代理公司: 南寧啟創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 45122
• 代理人: 經國富

本發明公開了一種聚丙烯腈納米纖維膜/熱塑性聚氨酯復合材料的制備方法。具體為通過靜電紡絲法制備聚丙烯腈納米纖維膜，然后以納米纖維膜為增強體利用浸漬法制備聚丙烯腈納米纖維膜增強熱塑性聚氨酯復合材料，本發明系統地優化了制備工藝，形成了聚丙烯腈納米纖維膜增強熱塑性聚氨酯復合材料的制備方法，通過控制聚丙烯腈纖維膜中纖維的取向排列來調節復合材料在外力作用時的承載能力。該復合材料可用來提高純熱塑性聚氨酯材料的張力、拉伸強度、伸長率、韌性等特性，該復合材料可用于消防水管內襯，輸油管氣動軟管、電線、電纜、光纜護套等。

技術領域

本發明涉及高分子復合材料領域，具體涉及一種聚丙烯腈納米纖維膜/熱塑性聚氨酯復合材料及其制備方法。

背景技術

熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)是一種AnBm型嵌段共聚物、是一種新型的有機高分子合成材料。與傳統塑料、橡膠相比具有高硬度、耐化學性、環保、易加工、可降解等優點，在制鞋、箱包、手袋、制衣、軍事、玩具、裝飾材料等領域得到廣泛應用。然而，現有的，單一性能的TPU薄膜，其張力、拉伸強度、伸長率、強韌性等性能都不能滿足特殊產品的要求。納米技術在學科領域的作用體現在納米技術的發展推動了許多新學科的發展，靜電紡絲技術是一種靈活、簡單的利用高壓靜電為驅動力來制備高分子納米纖維的方法，由于設備和實驗成本低、纖維產率高、制備出的纖維比表面積比較大(纖維直徑在幾十納米到幾個微米的范圍內)纖維直徑小、納米微孔的多孔材料、適用性廣泛等獨特的優勢,并且適用于許多不同種類的材料。電紡絲制得的PAN納米纖維，廣泛應用于工業和民用紡織品、航空航天復合材料、過濾材料、碳纖維原絲以及醫療材料等，得到了廣泛的關注并成為材料研究領域的熱點。結合兩者的優點制備出一種新的復合材料，既可以延續純熱塑性聚氨酯材料環保、易加工等優點，又可以提升聚氨酯材料的拉伸強度、伸長率等性能。

發明內容

本發明的目的是為了解決目前聚氨酯聚合物及其復合材料的制備方法較少導致其發展和應用受到極大限制的問題，提供了一種聚丙烯腈納米纖維膜/熱塑性聚氨酯復合材料的制備方法。該方法將聚丙烯腈與N,N二甲基甲酰胺配制成紡絲液，將該紡絲液采用靜電紡絲法制得的聚丙烯腈纖維膜，以纖維膜作為骨架與聚氨酯混合溶液復合后揮發除去溶劑，制備成聚丙烯腈納米纖維膜/熱塑性聚氨酯復合材料。

為了達到上述發明的目的，本發明采用以下技術方案：

一種聚丙烯腈納米纖維膜/熱塑性聚氨酯復合材料，該復合材料的物理化學性能如下：

(1)該復合材料是由聚丙烯腈納米纖維膜和熱塑性聚氨酯兩種材料構成；

(2)該復合材料具有氰基:-C≡N；

(3)該復合材料具有酰胺基：

(4)該復合材料的物理化學性質：外觀磨砂半透明薄片，可溶于丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、環己酮、氯仿等；難溶于無水乙醇、石油醚、水等；厚度為0.27～0.42mm、密度為1.115～1.184g/cm³，熔點為180～240℃。

一種如前所述的聚丙烯腈納米纖維膜/熱塑性聚氨酯復合材料的制備方法，具體包括以下步驟：

(1)將聚丙烯腈加入到溶劑N,N二甲基甲酰胺中，混合攪拌得到聚丙烯腈溶液；

(2)將步驟(1)得到的聚丙烯腈溶液采用靜電紡絲方法制備得到聚丙烯腈納米纖維膜；

(3)將熱塑性聚氨酯溶解在有機溶劑中，得到質量濃度為4～12％的熱塑性聚氨酯溶液；

(4)以步驟(2)得到的聚丙烯腈納米纖維膜浸漬于步驟(3)得到的熱塑性聚氨酯溶液中，待溶劑揮發后即得到聚丙烯腈納米纖維膜/熱塑性聚氨酯復合材料。

作為技術方案的進一步改進，以上所述的一種聚丙烯腈納米纖維膜/熱塑性聚氨酯復合材料的制備方法，所述的聚丙烯腈分子量為50000～150000。