[发明专利]一种光交联纳米纤维原位增韧聚合物材料的制备方法

说明书

本发明公开了1)聚合物弹性体混合粒料的制备；2)复合纤维材料的制备；3)交联复合纤维材料的制备；4)光交联纳米纤维原位增韧聚合物材料的制备。本发明通过原位形成聚合物弹性体纳米纤维，增大了聚合物弹性体的比表面积，对原位形成的聚合物弹性体纳米纤维进行光交联，保证其在后续加工中能保持纳米纤维形态，不仅提升了对基体聚合物材料的增韧效果，而且保证了基体聚合物的其他力学性能，可大大减少聚合物弹性体材料用量；选用光源为波长大于350nm的LED紫外光或波长小于500nm的LED蓝光，可减少紫外光对聚合物基体的损伤；聚合物弹性体含量小于3％就可达到良好的增韧效果，低的聚合物弹性体含量不影响聚合物的回收利用。

技术领域

本发明涉及纳米纤维增韧聚合物材料的制备方法技术领域，尤其是一种光交联纳米纤维原位增韧聚合物材料的制备方法。

背景技术

近年来，随着经济的发展和市场的需求，聚合物材料如聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯等发展非常迅速，在食品加工、儿童玩具、生物医药、国防军工、市政工程等领域得到广泛的应用。聚合物材料本身存在一些缺陷，目前，常使用聚合物弹性体来对聚合物材料进行改性。改性聚合物材料的主要方法之一是将聚合物和热塑性弹性体进行共混。聚合物弹性体在聚合物基体中呈微米级的球状颗粒存在，且弹性体添加量一般在15％以上。这种方法在增韧同时，聚合物的强度和模量会有明显下降，且对聚合物基体的光学性能和加工性能等造成影响。

另外，通常波长小于350纳米的紫外光照射聚合物材料，会导致聚合物基体材料的分子链断裂，造成材料的性能下降。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的缺陷，本发明提供一种光交联纳米纤维原位增韧聚合物材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光交联纳米纤维原位增韧聚合物材料的制备方法，包括以下步骤：

1)聚合物弹性体混合粒料的制备：所述聚合物弹性体混合粒料的组分如下，聚合物弹性体0.48～25wt.％、交联剂0.01～2wt.％、光引发剂0～2.5wt.％、其他助剂0.01wt.％，将上述组分加入到塑炼设备中混合均匀，得到混合物，然后将混合物料加入到造粒挤出机中进行挤出造粒；

2)复合纤维材料的制备：将步骤1)所制备的聚合物弹性体混合粒料、70.5～99.5wt.％基体聚合物、抗氧剂依次加入到螺杆挤出机中，进行熔融共混，得到共混熔体，共混熔体中聚合物弹性体在基体聚合物中形成0.5～10μm的熔体微球，然后将共混熔体通过喷丝板，共混熔体在喷丝板上的喷丝孔挤出形成熔体细流，熔体细流经过牵伸形成复合纤维材料，聚合物弹性体在复合纤维中形成直径小于400nm的纳米纤维，复合纤维材料经过收集装置形成复合纤维网或复合纤维布；

3)交联复合纤维材料的制备：将上述步骤2)制备的复合纤维网或复合纤维布进行光源照射，使复合纤维网或复合纤维布发生交联，得到交联复合纤维材料，所述光源为波长大于350nm的LED紫外光或波长小于500nm的LED蓝光；

4)光交联纳米纤维原位增韧聚合物材料的制备：将上述步骤3)制备的交联复合纤维材料加入到造粒挤出机中进行挤出造粒，得到光交联纳米纤维原位增韧聚合物材料。

上述的一种光交联纳米纤维原位增韧聚合物材料的制备方法，所述聚合物弹性体为天然橡胶、乙丙橡胶、聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚烯烃嵌段共聚物、聚苯乙烯系热塑性弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氨酯弹性体、热塑性聚酯类弹性体、热塑性聚酰胺类弹性体、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯、聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、热塑性硅橡胶、氟橡胶中的至少一种。

上述的一种光交联纳米纤维原位增韧聚合物材料的制备方法，所述聚合物弹性体为颗粒状或粉末状。