[发明专利]一种基于分子组装的聚吡咙/尼龙纤维复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于分子组装的聚吡咙/尼龙纤维复合材料的制备方法，其包含以下步骤：(1)配置用于静电纺丝的混合溶液，混合溶液包含以下重量百分数的组分：四胺和四酸5～20％，其中，四胺与四酸的物质的量比为1.0～2.0∶1.0～3.0；聚酰胺共聚物5～20％，溶剂60％～90％；(2)将(1)所得混合溶液进行静电纺丝，制得前驱体纳米纤维；(3)将(2)所得前驱体纳米纤维进行热处理，制成聚吡咙/尼龙纤维复合材料。

技术领域

本发明内容涉及一种基于分子组装的复合材料制备方法。更具体地，本发明涉及一种基于分子组装的聚吡咙/尼龙纤维复合材料的制备方法。

背景技术

聚吡咙具有较强的耐热性和抗氧化性能，能够形成高性能纤维。但是聚吡咙难以熔融和难以溶解于有机溶剂，难以用静电纺丝的方法制备成聚吡咙纳米纤维。传统的聚吡咙纤维是通过将其溶解在超强质子酸中制备成的，这样制成的纤维太粗。尼龙具有优良的力学性能、耐磨损性和自润滑性能，可以广泛应用于交通器材、电气设备、汽车、机械部件等领域，但是目前市场上多个领域对尼龙的耐热性要求越来越高。尼龙的耐热性和抗氧化性弱限制了尼龙作为结构性材料在耐高温和易氧化条件下的应用，例如在汽车发动机、电子元件等领域。目前需要一种能够制备聚吡咙/尼龙纤维复合纳米材料的方法，制备出高性能的聚吡咙/尼龙纤维复合纳米材料，具有较高的力学性能和耐热性、抗氧化性、耐磨损性和尺寸稳定性等性能，可用在较高温度和容易发生热氧化的条件下。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于分子组装的聚吡咙/尼龙纤维复合材料的制备方法，利用该方法能够制备出性能优异的聚吡咙/尼龙纤维复合纳米材料，并且制备出的材料可以在较高温度和易发生热氧化的条件下使用。

本发明的一个方面涉及一种基于分子组装的聚吡咙/尼龙纤维复合材料的制备方法，其包含以下步骤：

(1)配置用于静电纺丝的混合溶液，混合溶液包含以下重量百分数的组分：四胺和四酸5～20％，其中，四胺与四酸物质的量比为1.0～2.0∶1.0～3.0；聚酰胺共聚物5～20％，溶剂60％～90％；

(2)将(1)中所得混合溶液进行静电纺丝，制得前驱体纳米纤维；

(3)将(2)中所得前驱体纳米纤维进行热处理，制成聚吡咙/尼龙纤维复合材料。

在一种实施方式中，本发明所述的一种基于分子组装的聚吡咙/尼龙纤维复合材料的制备方法中，所述四胺选自以下物质中的一种或几种：

3，3’，4，4’-联苯四胺、1，2，4，5-苯四胺、2，3，5，6-四氨基吡啶、3，3’，4，4’-四氨基二苯硫醚、1，4-双(3’，4’-二氨基苯氧基)苯、1，3-双(3’，4’-二氨基苯氧基)苯、1，2-双(3’，4’-二氨基苯氧基)苯、4，4’-双(2-二氨基苯氧基)二苯砜、3，3’，4，4’-四氨基二苯砜、3，3’，4，4’-四氨基二苯甲酮、1，2，5，6-四氨基萘、3，3’，4，4’-四氨基二苯甲烷、2，2-双-[4-(3，4-二氨基苯氧基)苯基]丙烷。

在一种实施方式中，本发明所述的一种基于分子组装的聚吡咙/尼龙纤维复合材料的制备方法中，所述四酸选自以下物质中的一种或几种：

3，3’，4，4’-联苯四甲酸、3，3’，4，4’-二苯酮四甲酸、3，3’，4，4’-二苯醚四甲酸、3，3’，4，4’-二苯基甲烷四甲酸、3，3’，4，4’-双三氟甲基二苯基四甲酸、1，4，5，8-萘四甲酸、1，2，4，5-苯四甲酸、3，3’，4，4’-二苯硫醚四甲酸、3，3’，4，4’-三苯二醚四酸、双酚A二醚四酸、2，3，3’，4’-联苯四羧酸、2，2’，3，3’-联苯四羧酸。

在一种实施方式中，本发明所述的一种基于分子组装的聚吡咙/尼龙纤维复合材料的制备方法中，所述聚酰胺共聚物具有如下的结构：