[发明专利]一种静电纺纳米复合纤维毡及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及复合材料领域，特别涉及一种静电纺纳米复合纤维毡及其制备方法和应用。其制备方法为将石墨烯、SiO₂、TiO₂溶解于二甲基乙酰胺溶液中，进行超声波分散，得到混合溶液，加入聚砜酰胺溶液中，搅拌，超声波分散得到聚砜酰胺纺丝液；将天然纤维素/LiCl/DMAC纺丝液和聚砜酰胺纺丝液超声振荡混合，采用静电纺丝工艺得到纺纳米纤维毡；将PPS纤维无纺布与纳米纤维毡复合，得到静电纺纳米复合纤维毡。本发明中的复合纤维毡的导电性、断裂强度及抗紫外线能力都明显提升，其大大改善了纤维的综合性能，拓宽了复合纤维毡的应用领域。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，特别涉及一种静电纺纳米复合纤维毡及其制备方法和应用。

背景技术

聚砜酰胺属于芳香族聚酰胺类，是一种新型的高性能纺织材料。由于其高分子链上引入极强的吸电子基团-砜基，通过苯环的双键共轭系统，使酰胺基上氮原子的电子云密度显著下降，从而拥有优良的耐热性和阻燃性能等，可应用于航空航天领域以及高温工作环境下的防护及其他有阻燃要求的民用领域，在国防军工和现代工业上有着重要的用途。然而聚砜酰胺存在比电阻高、易产生静电及易光老化等缺陷，在一定程度上制约了其在材料领域的应用以及后续加工。同时，不能降解的高分子材料对环境造成的“白色污染”越来越严重，可生物降解的天然纤维素的使用成为材料领域的研究热点。因此，如何提高聚砜酰胺材料的导电性能、抗紫外性能和拓宽纤维素在纳米精细化工、纳米医药、纳米食品、纳米复合材料和新能源中的应用成为国内外科学家竞相开展的研究课题。

现有制备石墨烯聚合物复合纤维的技术中。专利《一种石墨烯聚合物复合纤维膜增强增韧复合材料的制备方法》(CN 105153640 A)通过石墨烯和热塑性聚合物经静电纺丝工艺制备的石墨烯聚合物复合纤维膜。专利《一种石墨烯/聚砜酰胺复合织物及其制备方法》(CN 106087396 A)利用石墨烯浸渍膜层法，制备出一种石墨烯/聚砜酰胺复合织物。专利《一种石墨烯/聚对苯二甲酸乙二酯复合纤维及其制备方法》(CN 201610027439.2)通过熔融纺丝方法制备了石墨烯/聚对苯二甲酸乙二酯复合纤维。上述专利中制备的石墨烯聚合物复合纤维性能较单一，难以满足工业多元化的需求。

现有技术中的静电纺纳米复合纤维毡的抗紫外性及耐高温性等不佳，不耐腐蚀，阻燃性能差，限制了复合纤维毡的使用领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种静电纺纳米复合纤维毡具有非常好的抗紫外线能力显著提高，而且耐高温、耐腐蚀性强，力学性能优异，可用在特殊的太空服面料领域。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种静电纺纳米复合纤维毡的方法，其步骤包括：

(1)将剪碎的天然纤维素加入N,N’-二甲基乙酰胺进行活化；降温后快速加入干燥的LiCl，并搅拌溶解，超声消泡后得到天然纤维素/LiCl/DMAC纺丝液；优选的，搅拌速度为300-500r/min，搅拌时间为2h，超声频率为30-40KHz，消泡时间为1h，得到的天然纤维素/LiCl/DMAC纺丝液稳定，均匀。

(2)将石墨烯、SiO₂、TiO₂溶解于二甲基乙酰胺溶液中，进行超声波分散，得到混合溶液；在混合溶液中加入10-14wt％的聚砜酰胺溶液中，搅拌，然后再进行超声波分散得到聚砜酰胺纺丝液；

优选的，所述聚砜酰胺溶液的浓度为12wt％，12wt％的聚砜酰胺溶液具有较好的纺丝粘度，便于纺丝。

优选的，所述石墨烯的片径为200-500nm，片层为1-5层，所述石墨烯符合纳米纤维制备的尺寸，片层数少有利于石墨烯在聚合物中分散，石墨烯的层间相互作用减弱。