聚酰胺6纳米及与石墨烯材料之制备和构成特性研究

《聚酰胺6纳米及与石墨烯材料之制备和构成特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、聚酰胺6纳米及与石墨烯材料之制备和构成特性研究第一章绪论1.1聚合物纳米纤维纳米纤维因具有独特的性能，在很多方面具有广泛的应用。如：在过滤材料领域，同样质量的超微细纤维过滤越与常规纤维过滤租相比，其过滤效率能提高70%。国内外现有过滤材料只能净化l0um以上颗粒，10,以下特别是l-2iim的小颗粒易被有害物质如二嚼英等吸附，对人体危害很大，纳米纤维滤材则可以有效地过滤掉这些小颗粒。纳米纤维滤材不仅过滤性能强且环境适应范围广、污染物浓度适应范围宽、抗污染能力强。在生物医学领域，纳米纤维材料被广泛应用于人造血管、

2、组织工程以及药物输送等。纳米纤维有利于气液交换，可防止真菌感染，因此纳米纤维在医用敷料方面也有良好的应用前景。美国维吉尼亚联邦大学的科学家们研究成功了蛋白原纳米纤维天然止血布。利用静电纺丝工艺生产的蛋白原(存在于血液中的可溶性蛋白质)纳米纤维束制成的织物，可以置于伤口以减少失血、促进自然愈合[11]。1.2基于不相容聚合物体系制备纳米纤维的研究进展对于不相容的多组分聚合物共混体系，当组分之间不存在特定的作用力，比如氢键、共价键等，它们通常会发生相分离，分散相可以发生形变。这样在溶融加工过程中，就可以得到在较宽范

3、围内变化的分散相微观形态，分散相以球状、椭球状、微纤、片层等形式存在连续相基体中，而其最终形态结构是分散相液滴变形、破裂和聚集现象之间平衡的结果，如果分散相以纤维状存在基体中时，称为原位复合材料(insitupositesorblends)[i3]。原位复合材料是通过对聚合物共混溶体进行挤出、注塑等加工手段促使形成分散相的组分在基体中就地形成比宏观纤维直径细得多的微纤来实现的。从流变学角度看，不相容的两种聚合物溶融共混，在承受了剪切、拉伸等作用发生流动时，分散相与连续相界面存在剪切应力，使分散相粒子内部形成一个

4、速度梯度，分散球粒发生变形取向。由于大分子间的缠结特性，高分子液滴不会像小分子那样易破裂，其最大形变值可以很大，从而可形成长径比较大的微纤。原位成纤复合材料的研究主要集中于制备纤维增强复合材料在不同组成比条件下，微纤化共混物的拉伸强度和模量均高于普通共混物，微纤在共混物中起到了增强作用；微纤的特性，例如直径及其分布，主要取决于共混物的组成和两相界面件能，以及加丁成型备件。HDPE、PA6/PE聚合物原位成纤共混物的结构、形态和性能，成功制备了热塑性原位微纤混合物，分散相在体系中形成良好的微纤形态，纤维形态可以保

5、存下来。原位成纤复合材料也为制备聚合物纳米纤维提供了可能。根据原位成纤复合材料的加工原理，选择合适的聚合物材料、配比和加工工艺参数，使分散相聚合物在基体聚合物中形成微纤，选择合适溶剂将复合材料中的基体相去除，那么剩余物即为分散相纤维。具体过程如图1-1所示，首先选用两种不相容的聚合物，然后将两种聚合物按照一定的组分比通过双螺杆共混挤出机共混溶融挤出制备得到包含纳米纤维的复合物，最后利用溶剂将复合物中的基体相去除，釆用不同的方法可收集得到无序或有序排列的纳米纤维集合体。Gang31111等[21_24]将多种热塑

6、性聚合物与醋酸丁酸纤维素酷进行共混，通过双螺杆挤出机溶融挤出后，去除基体，制备了PP、PE、HDPE等多种热塑性聚合物微纳米纤维，并且讨论了加工工艺对所形成的微纳米纤维直径和性能的影响。结果表明：不相容共混体系原位成纤法提供了一种规模化制备纳米纤维的方法。构筑多组分聚合物体系是聚合物改性最为简单且卓有成效的方法，而相当一部分多组分聚合物间相容性欠佳。不相容多组分聚合物体系的相态结构为多相结构，其相形态分为单相连续结构和双连续相结构。单相连续结构包括分散相形状不规则结构、海-岛结构、胞状结构或香肠结构等，双连续相

7、结构包括层状结构和互锁结构。不相容多组分聚合物体系的性能主要取决于分散相最终形态与尺寸，因此控制体系的分散相平均粒径范围和粒径分布及适宜的分散相粒子形貌，成为不相容聚合物体系研究的重点[12]。第二章聚酷胺6纳米纤维制备及形态结构的研究2.1引言聚酷胺6具有强度高、质轻、耐磨、高弹性恢复率、不易被虫姓烛等优点。然而，由于PA6材料本身的高粘度、难溶性、高温易降解等导致PA6超细纤维的制备方法受到局限⑴。经不相容聚合物体系相分离行为制备纳米纤维具有设备简单、产量较高、环保等优点，但对原料选择及纺丝成形工艺的要求很

8、高，例如两组分的相容性、溶体粘度比、共馄组成比等需要符合一定的要求[2]。同时这些因素将影响着体系的形态结构和分散相形态结构的发展演变本章将在本课题组相关研究人员己采用不相容体系恪融挤出过程相分离行为成功制备PE、PP、PLA,聚酷、EVOH等热塑性纳米纤维的基础上，以CAB为基体，制备PA6纳米纤维。并研究共混过程分散相的形态演变，及组分比、剪切速率和共混设备等对PA6纳米纤维形态尺