一种高性能纳米氧化物复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高性能纳米氧化物复合材料及其制备方法和应用，涉及复合材料技术领域，所述复合材料是由以下组分的原料制备得到：聚丙乙烯、钛酸酯偶联剂、纳米碳酸钙、乙烯脲、硬脂酸钙和溶剂；各组分按重量份数计：聚丙乙烯100重量份；钛酸酯偶联剂0.5

【技术实现步骤摘要】
一种高性能纳米氧化物复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及复合材料
，特别涉及一种高性能纳米氧化物复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚丙乙烯是以乙烯、丙烯为主要单体的合成橡胶，由于具有许多其它通用合成橡胶所不具备的优异性能，加之单体价廉易得，因此被广泛应用于胶带、薄膜、汽车部件、建筑用材料及其它制品等领域。
[0003]聚丙乙烯最主要缺点是硫化速度慢，与其它不饱和橡胶并用难，自粘和互粘性都很差，故加工性能不好。因此，商业上通常使用的聚丙乙烯材料一般都是混入了其他材料的复合材料。但在工业生产中常用的是物理改性，即将弹性体、有机或者无机的刚性粒子加入聚丙乙烯制品的配方中，再通过熔融共混得到制品。
[0004]且当聚丙乙烯复合材料被应用于室内或车内等密闭空间时，室内的环境的污染问题，尤其是甲醛污染问题，是人们最为关心的问题。目前的甲醛治理方式主要包括活性炭物理吸附、光催化氧化、等离子体分解、化学反应和生物降解等。其中，性炭物理吸附处理效果不佳；光催化氧化、等离子体分解和生物降解操作过程较为繁琐且成本高昂；因此，化学反应适用范围最广，效率最高，成本低。然而向室内环境、家具等表面喷洒化学试剂可能使家具表面留痕，严重时甚至会出现家具表面损坏，且在喷洒过程中化学试剂飘散在空气中，容易造成室内空气二次污染。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种高性能纳米氧化物复合材料及其制备方法和应用，解决现有的聚丙乙烯复合材料在室内环境使用时，综合性能不佳等问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种高性能纳米氧化物复合材料，所述复合材料是由以下组分的原料制备得到：
[0008]聚丙乙烯、钛酸酯偶联剂、纳米碳酸钙、乙烯脲、硬脂酸钙和溶剂；
[0009]各组分按重量份数计：
[0010][0011]碳酸钙的粒径越小，在树脂中分散得越均匀，对树脂的增韧效果也越好，因此采用纳米级碳酸钙能够聚丙乙烯起到有效的增韧改性作用；且硬脂酸钙作为助剂能够起到润滑作用降低材料粘度，通过增强聚丙乙烯和碳酸钙复合材料熔体强度，减少熔体破裂，从而使材料析出有所改善。
[0012]优选的，各组分按重量份数计：
[0013][0014]优选的，所述溶剂为甲苯、二氯甲烷、乙醚中的至少一种。
[0015]本专利技术的目的之二在于提供一种高性能纳米氧化物复合材料的制备方法，所述方法包括：
[0016](1)纳米碳酸钙的改性：将所述重量份钛酸酯偶联剂溶解于溶剂中，升温至40
‑
60℃后，加入纳米碳酸钙充分搅拌，过滤、干燥、粉碎、过筛后得到改性纳米碳酸钙；
[0017](2)将所述重量份聚丙乙烯、乙烯脲、硬脂酸钙和改性纳米碳酸钙混合加热熔融，冷却后得到所述复合材料。
[0018]通过对纳米碳酸钙进行改性之后，聚丙乙烯、碳酸钙和钛酸酯偶联剂两两之间的界面有相互作用，这种相互作用的存在，使得基体聚丙乙烯发生屈服和塑性变形时，能够吸收更多的能量，最终达到增强和增韧的效果。
[0019]优选的，步骤(1)中加入纳米碳酸钙充分搅拌反应2
‑
3小时。
[0020]优选的，步骤(2)中所述重量份聚丙乙烯、乙烯脲、硬脂酸钙和改性纳米碳酸钙混合加热至200
‑
300℃，搅拌熔融。
[0021]本专利技术的目的之三在于提供一种由高性能纳米氧化物复合材料制备纤维材料，将所述复合材料溶解于极性溶剂中，静置待气泡消除后进行静电纺丝，得到所述纤维材料。
[0022]优选的，所述极性溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙酸乙酯中的至少一种。
[0023]优选的，所述复合材料溶解于极性溶剂中，配制成质量分数为10％
‑
20％的溶液，静置2
‑
3小时。
[0024]优选的，所述静电纺丝条件为:电压20
‑
30kV，接受距离10
‑
15cm，纺丝速率0.5
‑
2mL/h。
[0025]乙烯具有与甲醛发生反应的活性基团，能够捕捉甲醛而发生消醛反应，可用作甲醛捕捉剂。将能够捕捉甲醛的乙烯脲负载在纤维材料上来使用是一种非常安全健康的使用方式。一方面能避免喷洒乙烯脲给家具和室内环境造成危害，另一方面纤维或者织物材料具有较大的比表面积，能够使乙烯脲充分铺展，以保证甲醛分子和乙烯脲充分接触。
[0026]采用上述技术方案，通过对纳米级的碳酸钙进行改性，能够大大提升聚丙乙烯的增强和增韧的效果；再将乙烯脲负载在静电纺丝的纤维材料上，不仅便于成型，且有较高的比表面积，可以吸附甲醛气体，提高乙烯脲化学除甲醛的效率，能够制备高效净化甲醛功能纳米纤维膜。
具体实施方式
[0027]下面对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0028]本专利技术实施例所用原料均为市售产品。
[0029]实施例1
[0030](1)纳米碳酸钙的改性：将0.8重量份钛酸酯偶联剂溶解于35重量份二氯甲烷中，升温至50℃后，加入35重量份纳米碳酸钙充分搅拌，过滤、干燥、粉碎、过筛后得到改性纳米碳酸钙；
[0031](2)将100重量份聚丙乙烯、8重量份乙烯脲、0.8重量份硬脂酸钙和上述制备得到的改性纳米碳酸钙混合加热熔融，冷却后得到所述复合材料；
[0032](3)将上述制备得到的复合材料溶解于四氢呋喃中，配制成质量分数为15％的溶液，静置待气泡消除后进行静电纺丝，静电纺丝条件为:电压25kV，接受距离13cm，纺丝速率1mL/h，得到所述纤维材料。
[0033]实施例2
[0034](1)纳米碳酸钙的改性：将0.5重量份钛酸酯偶联剂溶解于30重量份甲苯中，升温至40℃后，加入30重量份纳米碳酸钙充分搅拌，过滤、干燥、粉碎、过筛后得到改性纳米碳酸钙；
[0035](2)将100重量份聚丙乙烯、5重量份乙烯脲、0.5重量份硬脂酸钙和上述制备得到的改性纳米碳酸钙混合加热熔融，冷却后得到所述复合材料；
[0036](3)将上述制备得到的复合材料溶解于N,N
‑
二甲基甲酰胺中，配制成质量分数为10％的溶液，静置待气泡消除后进行静电纺丝，静电纺丝条件为:电压20kV，接受距离10cm，纺丝速率0.5mL/h，得到所述纤维材料。
[0037]实施例3
[0038](1)纳米碳酸钙的改性：将1重量份钛酸酯偶联剂溶解于40重量份乙醚中，升温至
60℃后，加入40重量份纳米碳酸钙充分搅拌，过滤、干燥、粉碎、过筛后得到改性纳米碳酸钙；
[0039](2)将100重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能纳米氧化物复合材料，其特征在于所述复合材料是由以下组分的原料制备得到：聚丙乙烯、钛酸酯偶联剂、纳米碳酸钙、乙烯脲、硬脂酸钙和溶剂；各组分按重量份数计：2.根据权利要求1所述的高性能纳米氧化物复合材料，其特征在于：各组分按重量份数计：3.根据权利要求1所述的高性能纳米氧化物复合材料，其特征在于：所述溶剂为甲苯、二氯甲烷、乙醚中的至少一种。4.一种如权利要求1
‑
3任一所述的高性能纳米氧化物复合材料的制备方法，其特征在于所述方法包括：(1)纳米碳酸钙的改性：将所述重量份钛酸酯偶联剂溶解于溶剂中，升温至40
‑
60℃后，加入纳米碳酸钙充分搅拌，过滤、干燥、粉碎、过筛后得到改性纳米碳酸钙；(2)将所述重量份聚丙乙烯、乙烯脲、硬脂酸钙和改性纳米碳酸钙混合加热熔融，冷却后得到所述复合材料。5.根据权利要求4所述的高性能纳米氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中加入纳米碳酸钙充分搅拌反应2
‑
3小时。6.根据权利要求4所述的高性能纳米氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凌超，
申请(专利权)人：数纳新材料科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：