[发明专利]尼龙纳米纤维/聚烯烃杂化串晶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物杂化串晶的制备方法，特别是涉及一种尼龙纳米纤维/聚烯烃杂化串晶的制备方法。

背景技术

目前，通过静电纺丝制备纳米级聚合物纤维的技术日益成熟，而纳米级的聚合物纤维由于具有非常大的长径比及可回收性，且对材料的机械性能和热性能等均有着提高作用。纳米纤维在工业上的规模化生产，为拓展其在工业上的应用提供了可能。尼龙一直以来都作为一种良好的纺丝材料而应用到日常生活中。同样，对于新兴的静电纺丝技术来说，尼龙66的静电纺丝技术也已经十分成熟。一方面尼龙66中含有酰胺基，其导电性在高聚物中相对较好一些；并且尼龙66可在常温下溶于甲酸，所制得的尼龙66溶液的导电性较好，这样可以更方便地应用静电纺丝设备制备出纳米级的纤维。

聚烯烃作为通用塑料，在日常生活和生产中越来越普及。但是，聚烯烃的强度不高限制了其在一些高端领域中的应用。因而，研究如何获得高性能的聚烯烃材料有着现实而重要的意义。

大量研究表明，聚烯烃中形成串晶结构时能够显著提高其强度。有关文献表明，串晶是在存在剪切力的作用下形成的。在剪切力的作用下，分子量发生取向，形成伸直链的结构即shish，而后伸直链周围的分子链在伸直链上附生生长，形成晶片，即所谓的kebab结构。Keller认为形成伸直链（shish）的分子链的分子质量要超过一个临界的分子质量（M*），分子质量低于M*的分子链形成kebab结构。目前，人们只是通过在加工过程中引入剪切力来使聚烯烃熔体发生取向，从而获得串晶结构（shish-kebab）。然而，通过引入剪切力这种方法获得的串晶结构数量是有限的，并且难以实现，很难在工业上推广应用。

近年来，复合材料作为一种易于制备且能显著提高制品性能的新兴材料被广泛应用到各种领域。例如，玻璃纤维等纤维材料被用于聚烯烃的增强改性，但是由于界面相容性较差等原因，聚烯烃强度的提高作用是有限的；并且在玻璃纤维应用到聚烯烃改性时，为了提高聚烯烃和玻璃纤维界面间的粘结性，通常要先对玻璃纤维进行改性。对玻璃纤维进行改性一般采用化学法或物理法，这样有可能破坏玻璃纤维本身的性质，从而降低玻璃纤维的强度。碳纳米管、碳纤维、纳米二氧化硅颗粒等也被用来改性聚烯烃，主要是利用纳米材料的特殊性能来达到提高材料强度的目的。并且有文献报道，在碳纤维、碳纳米管以及一些无机的晶须改性聚乙烯时，产生了和shish-kebab相似的晶体结构。李育人课题组将其命名为纳米杂化串晶（nano-hybrid shish-kebab）。然而，这些无机的、直径处于纳米级的填料在聚合物的分散和其与聚合物界面间的粘结也成了技术难题。通过改性来达到很好的分散性时，通常又会降低其强度。在聚烯烃基体中加入聚合物纤维，如：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）纤维、聚酰胺（PA）系列纤维（PA6、PA66、PA610等），通常会形成横穿结晶层。对材料性能有一定的提高。目前，随着静电纺丝技术的发展，可以得到大量的廉价的纳米纤维，考虑到纳米纤维的优异性能，纳米纤维对聚烯烃的增强作用将引起研究者的关注。

发明内容

本发明的目的是：为了克服上述问题，本发明提供一种尼龙纳米纤维/聚烯烃杂

化串晶的制备方法。通过本发明制备方法可以制备出形貌可控的尼龙纳米纤维/聚烯烃杂化串晶结构，这样以来，能够显著提高聚烯烃复合材料的力学性能。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种尼龙纳米纤维/聚烯烃杂化串晶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

a、将尼龙66在40～80℃溶解于有机溶剂甲酸中，溶解后配制成质量百分浓度为10～25%的尼龙溶液；

b、将步骤a配制的尼龙溶液利用静电纺丝装置，在温度为10～50℃、湿度为0～50%RH、电压为10～50kV、接收距离为10～35cm、接收装置为放在铝板上的盖玻片，电纺后制备出纳米级尼龙纤维，所得纳米级尼龙纤维负载在盖玻片上；

c、称取聚烯烃在120～135℃恒温条件下溶解于有机溶剂中，溶解后配制成质量百分浓度为0.01～0.25%的聚烯烃溶液；

d、将步骤b制成的负载有电纺纳米级尼龙纤维的盖玻片放入步骤c配制成的聚烯烃溶液中，在120～135℃条件下恒温2～10min；恒温后将其温度降低至85～120℃条件下，恒温结晶3～60min；

e、将步骤d恒温结晶后的盖玻片取出，利用纯二甲苯进行洗涤，洗涤后在室温下干燥，干燥后即制备成尼龙纳米纤维/聚烯烃杂化串晶，制成的尼龙纳米纤维/聚烯烃杂化串晶负载在盖玻片上。