一种可熔融加工的增强聚乙烯醇复合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可熔融加工的增强聚乙烯醇复合物的制备方法，包括如下步骤：（1）在含有分散介质的复合塑化剂中加入碳纳米管，搅拌并超声辅助分散1.5～4h，得到塑化剂溶液；（2）将步骤（1）所述的塑化剂溶液与聚乙烯醇树脂保温混合均匀即得到可熔融加工的碳纳米管增强的聚乙烯醇复合物。本发明专利技术还公开了该制备方法制得的可熔融加工的增强聚乙烯醇复合物材料。本发明专利技术中CNT分散在PVA用的塑化剂体系中，且在分散过程中，由于没有PVA的加入，不会增加分散体系的粘度，在考虑经济性的前提下，可以尽可能地增加CNT的用量，从而更好地实现其增强效果。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种可熔融加工的增强聚乙烯醇复合物的制备方法，包括如下步骤：（1）在含有分散介质的复合塑化剂中加入碳纳米管，搅拌并超声辅助分散1.5～4h，得到塑化剂溶液；（2）将步骤（1）所述的塑化剂溶液与聚乙烯醇树脂保温混合均匀即得到可熔融加工的碳纳米管增强的聚乙烯醇复合物。本专利技术还公开了该制备方法制得的可熔融加工的增强聚乙烯醇复合物材料。本专利技术中CNT分散在PVA用的塑化剂体系中，且在分散过程中，由于没有PVA的加入，不会增加分散体系的粘度，在考虑经济性的前提下，可以尽可能地增加CNT的用量，从而更好地实现其增强效果。【专利说明】
本专利技术属于聚乙烯醇复合物制备领域，特别是。
技术介绍
聚乙烯醇(PVA)是一种用途相当广泛的高分子聚合物，性能介于塑料和橡胶之间。聚乙烯醇树脂系列产品的外观有絮状、颗粒状、粉状三种；无毒无味、无污染，能耐油类、润滑剂和烃类等大多数有机溶剂；其水溶液有很好的粘接性和成膜性。主要用于PVA纤维、纺织行业经纱浆料、织物整理剂、涂料、粘合剂原料，还被大量用于生产乳化剂、分散剂、薄膜等产品。应用范围遍及纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、印刷、农业、钢铁、高分子化工等行业。近年来高强高模的聚乙烯醇纤维产品备受关注，它是石棉、玻璃纤维理想的替代品。碳纳米管(CNT )具有高模量、高强度等优异的力学、光学性能以及良好的导电、导热性能，其独特的结构是理想的一维模型材料，可以作为增强体改善聚合物复合材料的强度和韧性，提高热稳定性，用量适当时可赋予聚合物基复合材料光学性能、导电性能等功能，CNT/聚合物复合材料的研究已成为纳米复合材料研究领域的一个重要方面。碳纳米管增强聚合物复合材料的制备方法主要有原位聚合法、溶液或熔融共混法、溶胶-凝胶法等，主要由聚合物基体的特点和性能来决定。碳纳米管本身比表面积大，易发生团聚现象，导致碳纳米管在聚合物中未能很好地发挥其优异的力学性能和独特的导电性能，影响材料性能。要制备出性能优良的碳纳米管/高聚物复合材料，改善碳纳米管的团聚现象，改善碳纳米管与聚合物的结合状态，增强碳纳米管与高聚物基体界面间的作用力，使碳纳米管的均匀分散成为亟待解决的问题，也是制备性能优越的碳纳米管聚合物复合材料的关键。因此，碳纳米管的应用首先必须解决其在介质中的分散性问题。常用的方法便是采用表面活性剂实现CNTs在目标体系中的分散。表面活性剂在CNTs表面处理中的作用是利用其组分在溶液中由亲油亲水基团产生的胶团，构成纳米反应器，或在界面(表面)的两亲性由其一端官能团的吸附或反应与CNTs之间、CNTs微粒表面之间、CNTs微粒与其他材料之间形成“桥”，起到偶联和增容的作用。碳纳米管增强聚乙烯醇的相关研究已见报道。张娟玲(多壁碳纳米管/聚乙烯醇复合材料膜的制备与表征、多壁碳纳米管/聚乙烯醇复合材料膜的制备及其性能研究)、朱钟鸣(碳纳米管化学改性及其聚乙烯醇复合材料)、崔灿(多壁碳纳米管/表面活性剂/聚乙烯醇复合材料膜的研究)、李春燕(水溶性碳纳米管及其在聚乙烯醇复合材料中的应用)、潘玮(聚乙烯醇/多壁碳纳米管复合材料的结构与性能)、于海容(聚乙烯醇/碳纳米管复合超滤膜的制备及应用研究)、张巍巍(聚乙烯醇与碳纳米管共混体系的薄膜材料制备及其性能研究)、蔡芳昌(碳纳米管/聚乙烯醇复合材料的制备及其导电性的研究)、专利(一种增强聚乙烯醇复合物的制备方法，申请号:201210104389.5 ;多壁碳纳米管/十二烷基磺酸钠/聚乙烯醇复合薄膜的制备方法，申请号:200910068001.9 ;一种碳纳米管增强聚乙烯醇复合材料及其制备方法，申请号:200610052222.3)等对CNT/PVA体系进行了研究，但制备这种复合材料时，基本是将CNT分散在水或混合溶剂中，再加入至PVA的水溶液中，通过干燥方式除去水分,形成膜材料。严冬燕(PVA/SP非甲醛交联纤维和MWNTs增强PVA纤维的研究)、姜晓(胶原蛋白/PVA/碳纳米管复合纤维的结构与性能)、专利(一种碳纳米管导电纤维及其制备方法，申请号:200410017918.3 ; 一种添加碳纳米管的聚乙烯醇纺丝原液的制备方法，申请号:200910053649.9 ; —种碳纳米管增强聚乙烯醇复合纤维的制备方法，申请号:201310168891.7)等人通过溶液湿法或凝胶纺丝制备了 CNT增强PVA的复合纤维；而王帅(静电纺PVA/PEO/MWNTs复合纤维的制备及形态和结构的研究)、张凯莉(静电纺PVA/PE0/多壁碳纳米管超细纤维的制备与性能)、马彦龙(静电纺丝制备MWNTs/PVA/PEO复合超细纤维)、专利(一种高取向碳纳米管复合纤维及其制备方法，申请号:200510029612.4)等公开了应用了静电纺丝技术将CNT增强PVA溶液体系制备成纳米级别的纤维。无论是溶液纺丝还是静电纺丝,却始终未脱离CNT增强PVA溶液体系这一本质。这些方法的共性问题如下:(1)为了保证CNT在PVA溶液中的均匀分散，实际应用中将限制了 CNT增强PVA溶液体系中碳纳米管的浓度；(2)制备膜材、常规湿法纤维及静电纳米纤维，均需要除去溶剂，影响制备效率。
技术实现思路
专利技术目的:针对现有技术的缺陷，本专利技术第一个目的是提供了一种可熔融加工的增强聚乙烯醇复合物的制备方法，通过将碳纳米管分散在塑化剂溶液中，将塑化剂溶液完全与聚乙烯醇混合后，从而制备出可熔融加工的改性聚乙烯醇复合材料。本专利技术的第二个目的是提供了上述制备方法制得的可熔融加工的增强聚乙烯醇复合物材料。技术方案:为了解决上述问题，本专利技术的技术方案是提供一种可熔融加工的增强聚乙烯醇复合物的制备方法，包括如下步骤: (I)在含有分散介质的复合塑化剂中加入碳纳米管(CNT)，搅拌并超声辅助分散1.5?4h，得到塑化剂溶液；通过超声及搅拌，所述塑化剂溶液稳定并且分散均匀。(2)将步骤(I)所述的塑化剂溶液与聚乙烯醇(PVA)树脂保温混合均匀即得到可熔融加工的碳纳米管增强的聚乙烯醇复合物。进一步地，步骤(I)所述分散介质为聚乙烯吡咯烷酮(K-30或其他系列)、十八烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、吐温20、吐温60、吐温80、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的一种。进一步地，步骤(I)所述复合塑化剂为质量浓度为15%?50%多元醇的水溶液。进一步地，所述多元醇为丙三醇、三(羟甲基)氨基甲烷、三(羟甲基)甲基甘氨酸、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、双(三羟甲基)丙烷、1，3-二羟基丙酮、2，2-二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或几种。进一步地，所述碳纳米管为表面具有羟基(-0H)、羧基(-C00H)、氨基(-NH2)、酰氨基(-CONH2)、酯基(-C00R)官能团的单壁、双壁或多壁碳纳米管中的一种或几种。进一步地，所述碳纳米管表面的官能团占碳纳米管本体的重量百分比为0.3%?6.0%，碳纳米管外径为I?60纳米，长度为0.5?100微米。进一步地，步骤(I)所述塑化剂溶液中，复合塑化剂、分散介质、碳纳米管的重量百分比为100:0.5?4:0.05?I。进一步地，步骤(2)所述聚乙烯醇树脂的聚合度500-2600，醇解度为88%_99%。进一步地，步骤(2)所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可熔融加工的增强聚乙烯醇复合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）在含有分散介质的复合塑化剂中加入碳纳米管，搅拌并超声辅助分散1.5～4h，得到塑化剂溶液；（2）将步骤（1）所述的塑化剂溶液与聚乙烯醇树脂保温混合均匀即得到可熔融加工的碳纳米管增强的聚乙烯醇复合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘加平，阳知乾，刘建忠，徐德根，周华新，吕进，崔巩，李长风，赵华磊，
申请(专利权)人：江苏博特新材料有限公司，江苏苏博特新材料股份有限公司，江苏省建筑科学研究院有限公司，攀枝花博特建材有限公司，
类型：发明
国别省市：