【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及納米纖維復合膜制備，尤其涉及一種凱夫拉納米纖維復合膜及其制備方法。
技術介紹
1、凱夫拉(kevlar)纖維是杜邦公司開發的一種高性能芳綸纖維，具有優異的機械性能、高耐熱性和化學穩定性，被廣泛應用于航空航天、防彈材料、汽車工業和復合材料等領域。然而，傳統凱夫拉纖維的直徑較大，通常在10-12μm之間，使其在某些要求高精度、高性能的領域的應用中受到限制，隨著納米技術的發展，凱夫拉納米纖維作為一種新型材料逐漸受到廣泛關注，而將凱夫拉納米纖維與其他材料復合，制備出性能更優異的凱夫拉納米復合膜也成為了其中一項研究熱點。
2、現有技術中，公開號為cn110004712b的專利公開了一種基于凱夫拉納米纖維的高強度導熱膜的制備方法，該專利技術將氮化硼納米片及凱夫拉納米纖維作為膜材組裝體，通過真空抽濾、交聯等得到凱夫拉納米纖維導熱膜。該專利技術的不足之處在于氮化硼納米片是一種無機材料，其化學性質較為惰性，使凱夫拉納米纖維與氮化硼納米片之間缺乏有效的化學鍵合或強的物理相互作用，導致界面結合可能不夠強，且通過浸漬交聯法無法使兩者完全交聯。這些不足導致該復合膜在使用過程中可能會出現分層或剝離的現象。
3、現有技術中，公開號為cn116407960a的專利公開了一種以凱夫拉纖維為基底的二氧化鈦柔性復合膜及其制備方法，該專利技術通過在凱夫拉納米纖維分散液中加入tio2納米管進行共混、攪拌、抽濾、干燥，得到了一種二氧化鈦柔性復合膜。該專利技術的不足之處在于，采用共混的方法加入二氧化鈦納米管易導致納米管出現聚集和分布不均
4、前述現有技術中存在的問題均會對復合膜的力學性能和耐久性造成影響，有鑒于此，有必要設計一種改進的凱夫拉納米纖維復合膜材料，以解決上述問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種凱夫拉納米纖維復合膜及其制備方法，該方法將特定量的pva-co-pe(聚乙烯醇與聚乙烯共聚物)納米纖維與凱夫拉納米纖維交聯，制得具有致密堆疊的層狀嵌合結構的凱夫拉納米纖維復合膜。本專利技術提供的復合膜具有優異的綜合性能，與普通凱夫拉納米纖維膜相比，其機械強度與耐久性得到較大提升，在復合材料、包裝材料、過濾材料等領域具有良好的應用前景。本專利技術提供的制備方法操作簡便、經濟且高效，具備高重現性，易于從實驗室規模擴展為工業生產。
2、為實現上述專利技術目的，本專利技術提供了一種凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，包括如下步驟：
3、s1，將凱夫拉纖維裁剪成小段，放入氫氧化鉀水溶液中，浸漬15-25s后，倒入一定量的二甲基亞砜，機械攪拌2-3h，得到質量體積分數為0.1％-0.5％的凱夫拉納米纖維分散液；其中，所述氫氧化鉀水溶液采用超純水配制，所述超純水與所述二甲基亞砜的體積比為(0.03-0.05)：1，氫氧化鉀與所述凱夫拉纖維的質量比為3：(1.5-2.5)；
4、s2，制備pva-co-pe納米纖維；
5、s3，制備凱夫拉納米纖維水凝膠，取一定量步驟s2制備的pva-co-pe納米纖維和一定量水與異丙醇的混合溶液加入至所述凱夫拉納米纖維水凝膠中，用打漿機打碎、攪拌均勻后加入交聯劑，在攪拌條件下交聯得到凱夫拉/pva-co-pe復合溶液，再經抽濾、熱壓，得到凱夫拉納米纖維復合膜；所述交聯劑由濃鹽酸、戊二醛、超純水混合均勻得到，每100ml凱夫拉/pva-co-pe復合溶液中加入0.01-0.03ml濃鹽酸、1-4ml戊二醛、5-15ml超純水。
6、作為本專利技術的進一步改進，步驟s3制備的凱夫拉納米纖維復合膜中，pva-co-pe納米纖維與凱夫拉納米纖維的質量比為(0.1-0.5)：1。
7、作為本專利技術的進一步改進，在步驟s3中，每0.025g-0.05g凱夫拉納米纖維的凱夫拉納米纖維水凝膠中需加入100ml水與異丙醇的混合溶液，其中，水與異丙醇的體積比為(45-55)：(45-55)。
8、作為本專利技術的進一步改進，在步驟s3中，所述凱夫拉納米纖維水凝膠的制備方法為，取一定量的凱夫拉納米纖維分散液，加入20倍體積的超純水并攪拌。
9、作為本專利技術的進一步改進，在步驟s3中，交聯時間為1-3h，交聯溫度為25-30℃。
10、作為本專利技術的進一步改進，在步驟s3中，采用的濾膜為尼龍濾膜、聚丙烯濾膜或者聚醚砜濾膜，孔徑為0.1-0.5μm。
11、作為本專利技術的進一步改進，在步驟s2中，所述pva-co-pe納米纖維的制備方法為，將醋酸丁酸纖維素與pva-co-pe母料按質量比(70-90)：(10-30)混合后，通過雙螺桿擠出，得到pva-co-pe/cab復合纖維，然后，采用索氏提取法，用丙酮對制備的pva-co-pe/cab復合纖維進行萃取，即得到pva-co-pe納米纖維。
12、為實現上述目的，本專利技術還提供了一種凱夫拉納米纖維復合膜，所述凱夫拉納米纖維復合膜由前述技術方案中任一技術方案所述的制備方法制備得到。
13、作為本專利技術的進一步改進，所述凱夫拉納米纖維復合膜具有致密堆疊的層狀嵌合結構。
14、作為本專利技術的進一步改進，所述凱夫拉納米纖維復合膜的厚度在0.041-0.069mm之間，最大拉伸應力在59-82mpa之間。
15、本專利技術的有益效果是：
16、本專利技術提供了一種凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，將特定量的pva-co-pe納米纖維與凱夫拉納米纖維交聯，制得具有致密堆疊的層狀嵌合結構的凱夫拉納米纖維復合膜。本專利技術提供的復合膜具有優異的綜合性能，與普通凱夫拉納米纖維膜相比，其機械強度與耐久性得到較大提升。本專利技術提供的制備方法操作簡便、經濟且高效，具備高重現性，易于從實驗室規模擴展為工業生產。
17、(1)采用本專利技術提供的制備方法制備得到的凱夫拉納米纖維復合膜無裂紋、致密性高，且截面呈現出明顯的致密堆疊的層狀嵌合結構。層狀結構一方面有助于均勻分布載荷，減小局部應力集中，提高膜的機械強度，另一方面可賦予膜材料良好的可加工性，以便于在實際應用中進行裁剪、涂覆和層疊等后續加工操作，可滿足多種工業和工程應用需求；此外，凱夫拉納米纖維與pva-co-pe纖維互嵌、互補，在層狀結構之間交錯形成特殊的嵌合結構，進一步提高了復合膜的機械強度和耐久性，使該復合膜能夠有效抵抗外部應力和機械損傷，以增強復合膜的整體穩定性。
18、(2)本專利技術采用特定配比和用量的濃鹽酸、戊二醛、超純水混合作為交聯劑，使pva-co-pe與凱夫拉納米纖維充分交聯，既提高了凱夫拉納米纖維復合膜的界面結合力，又使制備工藝具有高重復性。這是因為，在交聯過程中，其一，濃鹽酸通過質子化羥基、提供酸性環境促進交聯反應，同時增強氫鍵的形成；其二，戊二醛與pva-co-pe、凱夫拉纖維中的官能團(如羥基-oh、酰胺基-conh-)發生醛縮合反應，使兩種纖維之間形成穩定的交聯本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于：步驟S3制備的凱夫拉納米纖維復合膜中，PVA-co-PE納米纖維與凱夫拉納米纖維的質量比為(0.1-0.5)：1。
3.根據權利要求2所述的凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于：在步驟S3中，每0.025g-0.05g凱夫拉納米纖維的凱夫拉納米纖維水凝膠中加入100mL水與異丙醇的混合溶液，其中，水與異丙醇的體積比為(45-55)：(45-55)。
4.根據權利要求3所述的凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于：在步驟S3中，所述凱夫拉納米纖維水凝膠的制備方法為，取一定量的凱夫拉納米纖維分散液，加入20倍體積的超純水并攪拌。
5.根據權利要求4所述的凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于：在步驟S3中，交聯時間為1-3h，交聯溫度為25-30℃。
6.根據權利要求5所述的凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于：在步驟S3中，采用的濾膜為尼龍濾膜、聚丙烯濾膜或者聚醚砜濾膜
7.根據權利要求1所述的凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于：在步驟S2中，所述PVA-co-PE納米纖維的制備方法為，將醋酸丁酸纖維素與PVA-co-PE母料按質量比(70-90)：(10-30)混合后，通過雙螺桿擠出，得到PVA-co-PE/CAB復合纖維，然后，采用索氏提取法，用丙酮對制備的PVA-co-PE/CAB復合纖維進行萃取，即得到PVA-co-PE納米纖維。
8.一種凱夫拉納米纖維復合膜，其特征在于：所述凱夫拉納米纖維復合膜根據權利要求1-7中任一項所述的制備方法制備得到。
9.根據權利要求8所述的凱夫拉納米纖維復合膜，其特征在于：所述凱夫拉納米纖維復合膜具有致密堆疊的層狀嵌合結構。
10.根據權利要求9所述的凱夫拉納米纖維復合膜，其特征在于：所述凱夫拉納米纖維復合膜的厚度在0.041-0.069mm之間，最大拉伸應力在59-82MPa之間。
...【技術特征摘要】
1.一種凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于：步驟s3制備的凱夫拉納米纖維復合膜中，pva-co-pe納米纖維與凱夫拉納米纖維的質量比為(0.1-0.5)：1。
3.根據權利要求2所述的凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于：在步驟s3中，每0.025g-0.05g凱夫拉納米纖維的凱夫拉納米纖維水凝膠中加入100ml水與異丙醇的混合溶液，其中，水與異丙醇的體積比為(45-55)：(45-55)。
4.根據權利要求3所述的凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于：在步驟s3中，所述凱夫拉納米纖維水凝膠的制備方法為，取一定量的凱夫拉納米纖維分散液，加入20倍體積的超純水并攪拌。
5.根據權利要求4所述的凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于：在步驟s3中，交聯時間為1-3h，交聯溫度為25-30℃。
6.根據權利要求5所述的凱夫拉納米纖維復合膜的制備方法，其...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王棟，崔科洋，趙青華，尤海寧，梅濤，張文宇，彭凌浩，
申請(專利權)人：武漢紡織大學，
類型：發明
國別省市：
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