[发明专利]一种层状纳米片选择性分布在不相容共混物界面处的方法和纳米复合材料

说明书

本发明涉及纳米复合材料技术领域，尤其涉及一种层状纳米片选择性分布在不相容共混物界面处的方法和纳米复合材料。本发明通过在层状纳米片/不相容聚合物组成的混合物的熔融挤出过程中引入多级拉伸力场，诱导聚合物形成纤维相并凝聚成双连续相结构；同时层状纳米片在多级拉伸流动下沿相界面取向，减小纳米片在界面处的迁移速率。此外，拉伸应变的硬化有利于提高聚合物的黏性力，阻止了纳米片穿过界面迁移至另一相，从而促使纳米片停留在双连续相界面处，从而实现层状纳米片在多相聚合物界面上的选择性分布。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料技术领域，尤其涉及一种层状纳米片选择性分布在不相容共混物界面处的方法和纳米复合材料。

背景技术

以石墨烯微片等为代表的片状纳米材料，因其优异的机械强度、导热、导电、耐高温、电屏蔽、抗腐蚀的性能，成为了近年来聚合物基复合材料改性的一大热点。将片状纳米材料加入聚合物中可极大的提高聚合物基复合材料的电学性能、热学性能和力学性能，使得电导材料、抗静电材料、屏蔽材料、热电材料等材料有了更为广阔的发展空间。

然而在多元纳米复合材料中，由于片状纳米材料有着较大的表面自由能和比表面积，纳米片之间存在较大的静电作用力和范德华力，很容易出现团聚、分布不均等现象，尤其在多种不相容聚合物基体存在下，片状纳米材料在多相聚合物基体间分散更加复杂不均，从而导致聚合物基复合材料的性能无法实现较大的提升，甚至造成材料的缺陷，降低材料的性能。

发明内容

本发明提供了一种层状纳米片选择性分布在不相容共混物界面处和纳米复合材料，解决了层状纳米片在多相聚合物基体间分散不均，从而导致聚合物基复合材料的性能无法实现较大的提升，甚至造成材料的缺陷，降低材料的性能的问题。

其具体技术方案如下：

本发明提供了一种层状纳米片选择性分布在不相容共混物界面处的方法，包括以下步骤：

步骤1：将两种以上不相容的聚合物和层状纳米片进行混合，得到混合物；

步骤2：将所述混合物进行熔融共混，再经多级拉伸机头挤出，得到纳米复合材料；

所述纳米复合材料的层状纳米片分布在所述不相容的聚合物的界面处；

所述多级拉伸机头的沿所述挤出方向由依次连通的第一机头、第二机头和第三机头组成，所述第一机头、所述第二机头和所述第三机头的流道最窄处宽度依次减小。

优选地，所述第一机头流道最窄处宽度为10mm，所述第二机头流道最窄处宽度为8mm，所述第三机头流道最窄处宽度为6mm。

优选地，所述聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫醚或聚醚酮。

优选地，所述层状纳米片的片径为50μm～200μm，片层厚度为5nm～100nm。

优选地，所述层状纳米片为石墨烯微片。

优选地，所述层状纳米片与聚合物的质量比为(1：20)～(1：10)。

优选地，步骤1中所述混合过程中还加入助剂；

所述助剂为：相容剂和润滑剂。

优选地，所述层状纳米片占所述混合物的5～10wt％；

所述相容剂占所述混合物的5～10wt％；

所述润滑剂占所述混合物的1wt％。

优选地，所述混合的温度为60℃～120℃，时间为5min～20min；

所述熔融共混的温度为160℃～240℃，时间为400s～600s。