[发明专利]一种蚕丝增强的芳纶纳米纤维薄膜及其制备方法

说明书

本发明一种蚕丝增强的芳纶纳米纤维薄膜及其制备方法，所述方法包括如下步骤：将蚕茧在碳酸钠溶液中进行加热，所得的蚕丝洗涤后在氯化钙的甲酸溶液中溶解，得到混合体系A；将混合体系A在去离子水中进行透析，得到蚕丝水溶液，将蚕丝水溶液与芳纶纳米纤维溶液混合均匀，蚕丝与制备芳纶纳米纤维溶液时所用的芳纶纤维的质量比为(0.1‑0.25)：(25‑25.15)，得到混合体系B；将混合体系B进行抽滤，所得的滤饼干燥后得到蚕丝增强的芳纶纳米纤维薄膜。本发明采用蚕丝交联后的芳纶纳米纤维薄膜的界面结合得到极大的增强，有效地提高了芳纶纳米纤维薄膜的力学性能。

技术领域

本发明涉及纳米纤维薄膜制备技术领域，具体为一种蚕丝增强的芳纶纳米纤维薄膜及其制备方法。

背景技术

芳纶纤维本身具有高强度、高模量、高结晶度、耐高温、高绝缘性和耐腐蚀性等优良性能，因此被广泛应用于轻质结构、高温防护和电气绝缘材料等领域。单根芳纶纤维的模量可以达到3.6GPa。

然而，目前芳纶纳米纤维薄膜的强度约为160-180MPa左右，相对较低，限制了其进一步应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种蚕丝增强的芳纶纳米纤维薄膜及其制备方法，采用蚕丝交联后的芳纶纳米纤维薄膜的界面结合得到极大的增强，有效地提高了芳纶纳米纤维薄膜的力学性能。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种蚕丝增强的芳纶纳米纤维薄膜的制备方法，包括如下步骤：

将蚕茧在碳酸钠溶液中进行加热，所得的蚕丝洗涤后在氯化钙的甲酸溶液中溶解，得到混合体系A；

将混合体系A在去离子水中进行透析，得到蚕丝水溶液，将蚕丝水溶液与芳纶纳米纤维溶液混合均匀，蚕丝与制备芳纶纳米纤维溶液时所用的芳纶纤维的质量比为(0.1-0.25)：(25-25.15)，得到混合体系B；

将混合体系B进行抽滤，所得的滤饼干燥后得到蚕丝增强的芳纶纳米纤维薄膜。

优选的，所述碳酸钠溶液的质量分数为0.05％-0.5％。

优选的，所述氯化钙的甲酸溶液的质量分数为5％-10％。

优选的，所述的蚕茧在碳酸钠溶液中于80-120℃加热30-50min。

优选的，所得的蚕丝用去离子水洗涤3～5次。

优选的，所得的混合体系A在去离子水中透析3-5天，每天换3-5次水，得到蚕丝水溶液。

优选的，所述蚕丝水溶液的质量分数为0.2％-1.0％。

优选的，所述蚕丝水溶液与芳纶纳米纤维溶液混合后，磁力搅拌5-10h。

一种由上述任意一项所述的蚕丝增强的芳纶纳米纤维薄膜的制备方法得到的蚕丝增强的芳纶纳米纤维薄膜。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种蚕丝增强的芳纶纳米纤维薄膜的制备方法，首先选用价格低廉和可生物相容的蚕丝作为交联剂，将蚕茧在碳酸钠溶液中进行加热，这样在高温高压条件下蚕茧的丝胶蛋白易于溶解，可完成蚕茧脱胶，得到蚕丝，之后先将蚕丝洗涤后溶解在氯化钙的甲酸溶液中，再在去离子水中进行透析，可除去氯化钙和甲酸，得到蚕丝水溶液，再以芳纶纳米纤维作为基体，将蚕丝水溶液与芳纶纳米纤维溶液混合均匀，通过抽滤法得到高强度的蚕丝增强的芳纶纳米纤维薄膜，即芳纶纳米纤维薄膜/蚕丝复合薄膜。本发明采用蚕丝交联与芳纶纳米纤维薄膜的界面结合得到极大的增强，有效地提高了芳纶纳米纤维薄膜的力学性能，进一步扩大了其在轻质结构、高温防护、电气绝缘材料领域中的应用。经本发明制备的蚕丝交联的芳纶纳米纤维薄膜的方法中芳纶纤维具有良好的力学性能，并且采用价格低廉、来源广泛、绿色环保的蚕丝作为交联剂，符合环保要求。