[发明专利]一种离子液体交联碳气凝胶改性聚甲醛材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种离子液体交联碳气凝胶改性聚甲醛材料及制备方法，包括碳气凝胶的制备、碳气凝胶超细粉体的制备、离子液体交联碳气凝胶复合材料的制备和改性聚甲醛材料的制备4个步骤，本发明中引入的离子液体交联碳气凝胶复合材料，对聚甲醛结晶具有成核作用，可以促进聚甲醛成核，提高聚甲醛的热稳定性，而且得到的复合材料可以对聚甲醛产生的甲醛气体进行吸附，减小甲醛气体的释放量，使聚甲醛材料更加安全，并且吸附性和热稳定性均得到改善，此外，离子液体1‑N‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐的加入使碳气凝胶超细粉体功能化，对甲醛气体具有优异的吸附性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料制备技术领域，具体涉及一种离子液体交联碳气凝胶改性聚甲醛材料及制备方法。

背景技术

聚甲醛(POM)是一种热塑性工程塑料，在较大的温度范围内具有优良的弹性模量、硬度和刚性等机械性能，在很多领域可以替代钢铁、铜、锌、铝等金属材料，我国聚甲醛市场潜力巨大，主要用于汽车、电子电器、机械、精密仪器和建材等领域，这些均是关系国计民生的战略性行业。但聚甲醛由甲醛制备而成，聚甲醛在220℃时会发生热降解，特别是在长时间内处于高温时，很容易产生大量甲醛气体，这种气体有刺激性，对眼睛和喉咙造成伤害，过量吸入会引起头晕和恶心。

碳气凝胶最早是由美国劳伦斯国家实验室在1989年制得，研究者以间苯二酚和甲醛为原料，通过溶胶-凝胶法合成并进一步炭化制得具有三维网络结构的碳气凝胶。作为一种新型气凝胶，与传统的二氧化硅气凝胶相比，碳气凝胶具有更加显著的性能，即孔隙率更高、网络胶体颗粒直径更小、比表面积更大和高温热导率更低等，这也让碳气凝胶拥有更加广阔的应用前景，如作为耐高温材料、储氢材料等，同时，它对有机溶剂具有超快、超高的吸附力，是迄今已报道的吸油力最高的材料。

中国专利CN201911007064公开了一种高性能的抗菌免喷涂POM复合材料及其制备方法，具体由以下重量份的原料组成:POM树脂40-80份，金属色粉2-10份，分散剂1-8份，功能化母粒5-15份，所述功能化母粒，由以下重量百分比的组分构成:弹性离聚体2-8份、纳米态气凝胶2-6份、银离子抗菌剂2-6份。本发明的有益效果在于：将关键的抗菌剂组分与纳米介孔结构的气凝胶进行了有效的母粒化预混及吸附，从而在具备良好的免喷涂效果的同时，确保了POM材料具有广谱抗菌效果，其对三种不同菌种(大肠杆菌、金黄葡萄菌、黑曲霉菌)的长效抗菌率均在99％以上。此外，受益于特殊增韧剂离聚体的使用，所得免喷涂POM复合材料表现出良好的刚韧平衡性。但是，并该专利没有解决聚甲醛在高温下会产生甲醛气体，影响人身体健康的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种离子液体交联碳气凝胶改性聚甲醛材料及制备方法，解决了传统的聚甲醛材料在长时间高温下容易产生甲醛气体，影响人身体健康的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种离子液体交联碳气凝胶改性聚甲醛材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1：将间苯二酚、甲醛、碳酸钠加入到去离子水中，搅拌至完全溶解后放入烘箱内进行反应，反应完成后取出，用无水乙醇进行交换，待交换完毕后放入高压釜内进行乙醇超临界干燥，然后放入炭化炉内炭化制得碳气凝胶；

步骤S2：将步骤S1所制备的碳气凝胶进行研磨、过孔径为0.25mm筛后得到球磨原料，然后将球磨原料和研磨球放入球磨仪筒体中，运转球磨仪，待球磨结束后过筛得到碳气凝胶超细粉体；

步骤S3：将1-N-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐添加到无水甲苯中，搅拌混合均匀，得到混合溶液，然后将混合溶液滴加到步骤S2所得的碳气凝胶超细粉体中，真空干燥至溶剂完全蒸发，得到离子液体交联碳气凝胶复合材料；

步骤S4：将聚甲醛和步骤S3所得的离子液体交联碳气凝胶复合材料放入真空烘箱中分开干燥，随后置于混炼机中，进行熔融共混，得到离子液体交联碳气凝胶改性聚甲醛材料。