[发明专利]一种ZnO纳米线/多壁碳纳米管改性聚丙烯复合膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种ZnO纳米线/多壁碳纳米管改性聚丙烯复合膜的制备方法，属于功能薄膜的制备方法技术领域。包括以下步骤：步骤1：利用阵列水热法可控合成ZnO纳米线；步骤2：用水溶性分散剂将ZnO纳米线、多壁碳纳米管在溶剂中混合形成ZnO纳米线/多壁碳纳米管分散液，并超声分散均匀；步骤3：ZnO纳米线/MWCNTs分散液溶于哌嗪(PIP)水溶液中，并与均苯三甲酰氯(TMC)一起置于PP底膜表面，通过界面聚合反应使PP底膜表面形成一层致密的复合膜。本发明可显著提高PP膜的导热性能和耐污染性能，且该工艺适应面广，方法简便，易于大规模制备。

技术领域

本发明涉及功能薄膜的制备方法技术领域，具体涉及一种ZnO纳米线/多壁碳纳米管改性聚丙烯复合膜的制备方法。

背景技术

聚丙烯(Polypropylene，PP)是使用最广泛的热塑性塑料之一，在包装、纺织业、模具制备等方面均有重要的作用。PP是一种多功能聚合物，能抵抗多种化学物质的侵蚀。但是，PP易燃，而且在燃烧过程中展示出滴下的行为。因此，有必要在PP中加入导热添加剂以防止产品受到火灾的侵害，如颜料、炭黑、橡胶、抗氧化剂、紫外线稳定剂等加入可改善该性能。

近年来，利用不同种类、粒径、形状和结构的导热填料之间的混合填充对改善复合材料导热性能的协同效应已引起科学家们的关注。碳纳米管具有较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管，该复合材料的热导率可能会得到很大的改善。因此，多壁碳纳米管(multi-wall carbon nanotubes，MWCNTs)可以改善PP的热稳定性，而且如果MWCNTs能在膜表面均匀分散，则可形成一层特殊的MWCNTs膜，改善PP的防火性能。同时，ZnO是一种半导体材料，在发光器件、光学检测器、传感器和太阳能电池方面均有巨大的应用潜力，其在导热塑料和纺织品制备方面的应用也引起了广泛的关注。

发明内容

为了克服现有PP膜导热和防火性能的不足，本发明提供了一种ZnO纳米线/多壁碳纳米管改性聚丙烯复合膜的制备方法，该改性复合膜可以用于生物防护、防火、红外伪装效果和抗静电。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种ZnO纳米线/多壁碳纳米管改性聚丙烯复合膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：利用阵列水热法可控合成ZnO纳米线；

步骤2：用水溶性分散剂将ZnO纳米线、多壁碳纳米管在溶剂中混合形成ZnO纳米线/多壁碳纳米管分散液，并超声分散均匀；

步骤3：将ZnO纳米线/多壁碳纳米管分散液溶于哌嗪水相溶液中，将聚丙烯膜浸于分散有ZnO纳米线/多壁碳纳米管的哌嗪水相溶液中，一段时间后取出聚丙烯膜，待其表面完全干燥后再将均苯三甲酰氯有机相倒在聚丙烯膜表面，通过界面聚合反应使聚丙烯膜表面形成一层致密的复合膜，晾干，热处理，最后用超纯水漂洗，除去膜表面未反应的溶剂和单体，得到所需要的复合膜即ZnO纳米线/多壁碳纳米管改性聚丙烯复合膜。

更进一步的方案是：步骤1中，利用阵列水热法可控合成ZnO纳米线的具体步骤为：

步骤1.1：将ITO玻璃或硅片分别在丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗10min，再用氮气吹干；

步骤1.2：然后在干净的基底上通过磁控溅射的方式沉积ZnO；选用的靶材为纯度为99.9％的ZnO；完成溅射后最终获得40nm厚的多晶ZnO晶种层，得到ZnO纳米线。

其中，步骤1.2中，ZnO晶种是在氩气的环境下利用射频溅射方式制备而成；其中，功率为80W，本底真空为1×10^-3Pa，工作真空为0.15Pa，溅射时间为10min。

在一些实施例中，步骤2中，所述水溶性分散剂包括选自十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、烷基酚聚氧乙烯基醚中的一种或多种。