[发明专利]一种聚合物超细纤维表面/无机粒子复合形成薄层的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种聚合物超细纤维表面/无机粒子复合形成薄层的制备方法，属于聚合物纳米级复合材料的制备领域。

背景技术：

聚合物材料以价格和质量的优势被广泛的应用于日常生活中，但聚合物因其自身的导电性能差、刚度差、易脆等缺点限制了其在更多领域的应用，因此利用无机粒子刚性强、高热稳定性、特殊的光电磁性能的特点来改善聚合物性能的研究越来越多。目前最常用的利用无机粒子改善聚合物性能的方法主要有两种：一种是共混法，将无机粒子和聚合物直接共混来改善聚合物的性质，该种方法由于无机粒子与聚合物之间的相界面问题造成大量的缺陷，最终导致聚合物的性能下降；一种是通过各种手段来改善高分子与无机粒子之间的相界面来提高聚合物的性质，如第三相界面导入法、界面诱导法、共复合法、直接复合法等。但是各种方法均有一定的适用性。针对这些方法的不足，结合聚合物超细纤维比表面积大的特点，本发明将无机粒子通过物理吸附的方法吸附在聚合物超细纤维的表面，利用聚合物纤维表面在溶剂蒸汽氛围中溶解，产生一定的粘弹性和流动性的特点，可以成功的、牢固的固定无机粒子，形成聚合物无机粒子薄层，从而改善聚合物超细纤维的性能。该方法避免了第一种方法中无机粒子与聚合物大量相界面存在的问题，同时也避免了第二种方法中适用性差的缺点。该发明利用少量的无机粒子、简单、快速的制备出具有聚合物超细纤维/无机粒子薄层，在催化剂，导电，光学，生物医学、传感器领域有着广泛的应用前景。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供了一种聚合物超细纤维/无机粒子复合形成薄层的制备方法。其特点是将无机粒子吸附在超细纤维表面，然后溶剂蒸汽氛围下形成聚合物超细纤维/无机粒子复合形成薄层，该方法利用少量的无机粒子、简单、有效改善聚合物的性质，且达到理想的改性效果。

聚合物超细纤维表面/无机粒子复合形成薄层的制备方法包括以下步骤：

(1)无机粒子悬浮液A的制备

将无机粒子2～10份；分散剂50～500份；功率400～1000w，超声分散1～2h，使无机粒子均匀分散在悬浮液A中；

(2)聚合物超细纤维的吸附

将聚合物超细纤维浸入上述含有无机粒子悬浮液A中，在功率200～1000w，超声振荡1～5h,利用聚合物超细纤维比表面大的特点，将无机粒子吸附于超细纤维的表面上；

(3)聚合物超细纤维表面聚合物/无机粒子复合形成薄层

将上述经物理吸附的聚合物超细纤维置于浓度为1wt‰～5wt‰，温度60～200℃溶剂B蒸汽氛围中处理2～5h，使得纤维表面的聚合物发生微溶，利用聚合物溶液的粘弹性和流动性在超细纤维的表面形成一层聚合物/无机粒子复合薄层；将形成聚合物/无机粒子复合薄层的聚合物超细纤维，置于分散剂中，在功率200～1000w，超声清洗1～2h，以除多余的无机粒子，然后在真空度0.06～0.09MPa，温度60～100℃烘干，得到表面聚合物超细纤维/无机粒子复合形成薄层。

所述聚合物为聚氨酯、聚芳硫醚砜、聚芳硫醚砜酰胺、聚醚砜和聚砜及其共聚物中的至少一种。

所述无机粒子为银粒子、金粒子、碳纳米管、炭黑、石墨烯、TiO₂和CaCO₃粒子中的至少一种。

所述分散剂为去离子水或乙醇。

所述溶剂B为二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和1,3-二甲基-2-咪唑啉酮中的至少一种。

聚合物超细纤维表面聚合物/无机粒子复合形成薄层的制备方法制备得到的聚合物超细纤维/无机粒子复合形成的薄层。

聚合物超细纤维表面/无机粒子复合形成薄层用于催化剂，导热，导电，光学，生物医学或传感器领域。

结构表征与性能测试

1.将上述纤维采用电子扫描电镜进行表征，表征结果纤维表面形成聚合物/无机粒子复合薄层，内部没有无机粒子。

2.表面电阻性能的测试，具有聚合物/无机粒子复合薄层的聚合物超细纤维电阻明显降低，导电性能提高。

3.采用EDS方法测试纤维表面元素含量比值，详见表1所示

表1