100 °C?120°C及壓力為4MPa?6MPa的條件下,壓制8min?12min,再置于溫度為100°C?120°C及壓力為8MPa?12MPa的條件下,壓制8min?12min,然后置于溫度為100°C?120°C及壓力為14MPa?16MPa的條件下,壓制8min?12min,再置于溫度為100°C?120°C及壓力為18MPa?22MPa的條件下,壓制8min?12min,然后置于溫度為100°C?120°C及壓力為24MPa?26MPa的條件下,壓制Smin?12min,即得到高強聚氨酯基復合薄膜。
[0044]本【具體實施方式】步驟三④中得到的薄膜為六?^型,其中B為凱夫拉納米纖維膜層,η = I?50 ;A為聚氨酯膜層,m = I?10 ;
[0045]本【具體實施方式】步驟一制備的凱夫拉納米纖維溶液為紅棕色;本【具體實施方式】步驟二中1-羥基環(huán)己基苯基甲酮作為光引發(fā)劑,
[0046]在保持聚氨酯韌性基礎上,通過凱夫拉納米纖維的有效加入,增強聚氨酯強度和剛性,制備一種新型高性能復合材料,可以豐富聚氨酯的應用范圍。且由于凱夫拉納米纖維較強的作用力,可以對特定分子進行多層吸附,這給層層自組裝法制備層數(shù)結構可控復合材料提供了新的選擇。
[0047]本實施例采用紫外固化輔助層層自組裝法,使聚氨酯與凱夫拉納米纖維均勻混合,獲得了優(yōu)異力學性能的凱夫拉納米纖維增強聚氨酯基復合薄膜。又基于凱夫拉自身分子間氫鍵結合成膜的特性和紫外固化增強界面結合,調(diào)節(jié)兩者的沉積層數(shù)實現(xiàn)復合薄膜的結構可控,即從AB型復合材料擴展到AniBn型復合材料(η = 1-50,m = 1-10);隨后利用堆疊分段熱-的處理方法,優(yōu)化了生產(chǎn)工藝,實現(xiàn)了薄膜的厚度自由調(diào)控、復合薄膜的力學性能有進一步的提升,為制備高強、增厚的復合薄膜提供一種新思路。
[0048]本實施方式的有益效果是:1、利用紫外輔助層層自主裝法將聚氨酯與凱夫拉納米纖維進行復合,并對復合薄膜進行熱壓縮處理,首次獲得了具有高強力學性能的凱夫拉納米纖維增強聚氨酯基復合薄膜,斷裂強度達到140MPa以上;
[0049]2、通過調(diào)控凱夫拉溶液沉積次數(shù),本發(fā)明步驟三中制備出了 AA型紫外光固化的層層自組裝薄膜,實現(xiàn)結構可控性;
[0050]3、提出堆疊分段熱壓法用于增強層層自組裝復合薄膜。該法不僅保持了層層自組裝膜的優(yōu)勢,又可以宏觀控制薄膜厚度,增強薄膜的力學性能,還具備省時、工藝性強等特點。
[0051]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟三中所述的帶負電的玻璃片具體是按以下步驟制備的:將玻璃基片置于乙醇中超聲20min?30min,得到超聲處理后的玻璃基片,然后將超聲處理后的玻璃基片浸漬于處理液中,處理2h?3h,處理后用去離子水沖洗干凈,得到帶負電的玻璃片;所述的處理液由質(zhì)量百分數(shù)為98%的濃硫酸和質(zhì)量百分數(shù)為30%的過氧化氫混合得到,所述的濃硫酸與過氧化氫的質(zhì)量比為3:1。其它與【具體實施方式】一相同。
[0052]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同的是:步驟一中所述的凱夫拉纖維與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1:2。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0053]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟一中所述的凱夫拉纖維的質(zhì)量與二甲基亞砜溶液的體積比為lg:500mL。其它與【具體實施方式】一至三相同。
[0054]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟二中所述的聚氨酯與乙酸乙酯溶液的質(zhì)量比為1:15。其它與【具體實施方式】一至四相同。
[0055]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:步驟二中所述的聚氨酯與1-羥基環(huán)己基苯基甲酮的質(zhì)量比為1:0.01。其它與【具體實施方式】一至五相同。
[0056]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:步驟三③中將反應后的玻璃基體置于紫外光固化機中,紫外燈與反應后的玻璃基體之間的距離為16cm,在功率為350W的紫外燈照射2min。其它與【具體實施方式】一至六相同。
[0057]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是:步驟三③中然后置于含有聚氨酯的混合溶液中,并在壓力為-0.015MPa的條件下反應10h,得到反應后的玻璃基體。其它與【具體實施方式】一至七相同。
[0058]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】一至八之一不同的是:步驟二⑤按步驟三①至④循環(huán)操作,至基體表面的復合薄膜厚度為3 μπι。其它與【具體實施方式】一至八相同。
[0059]【具體實施方式】十:本實施方式與【具體實施方式】一至九之一不同的是:步驟四中將20片紫外光固化的層層自組裝薄膜膜疊放,將疊放后的紫外光固化的層層自組裝薄膜在溫度為100°C及壓力為5MPa的條件下,壓制lOmin,再置于溫度為100°C及壓力為1MPa的條件下,壓制lOmin,然后置于溫度為100°C及壓力為15MPa的條件下,壓制lOmin,再置于溫度為100°C及壓力為20MPa的條件下,壓制lOmin,然后置于溫度為100°C及壓力為25MPa的條件下,壓制lOmin。其它與【具體實施方式】一至九相同。
[0060]采用以下實施例驗證本發(fā)明的有益效果:
[0061]實施例一:
[0062]本實施例所述的一種高強聚氨酯基復合薄膜的制備方法,具體是按照以下步驟進行的:
[0063]—、凱夫拉納米纖維溶液的制備:將凱夫拉纖維剪碎并干燥,得到長度為3cm的凱夫拉纖維,將氫氧化鈉與長度為3cm的凱夫拉纖維加入到裝有二甲基亞砜溶液的高壓釜中,然后將高壓釜置于溫度為120°C的條件下反應4天,得到凱夫拉納米纖維溶液;
[0064]所述的凱夫拉纖維與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1:2 ;所述的凱夫拉纖維的質(zhì)量與二甲基亞砜溶液的體積比為lg:500mL ;
[0065]二、含有聚氨酯的混合溶液的制備:將聚氨酯溶于乙酸乙酯溶液中,再加入1-羥基環(huán)己基苯基甲酮,得到混合溶液,將混合溶液磁力攪拌3h,磁力攪拌后靜置lh,得到含有聚氨酯的混合溶液;
[0066]所述的聚氨酯與乙酸乙酯溶液的質(zhì)量比為1:15 ;所述的聚氨酯與1-羥基環(huán)己基苯基甲酮的質(zhì)量比為1:0.01 ;
[0067]三、基體表面覆膜:
[0068]以帶負電的玻璃片作為基體,在基體表面涂覆一層厚度為1nm的聚二烯丙基二甲基氯化銨,再依次按照凱夫拉納米纖維膜層和聚氨酯膜層循環(huán)涂覆凱夫拉納米纖維膜層和聚氨酯膜層,至基體表面的復合薄膜厚度為3 μ m,得到表面覆有紫外光固化的層層自組裝薄膜的基體;將表面覆有紫外光固化的層層自組裝薄膜的基體置于質(zhì)量百分數(shù)為I %的氫氟酸溶液中,靜置20min并剝離,得到紫外光固化的層層自組裝薄膜;
[0069]依次按照凱夫拉納米纖維膜層和聚氨酯膜層循環(huán)涂覆凱夫拉納米纖維膜層和聚氨酯膜層具體是按以下步驟完成的:
[0070]①、置于凱夫拉納米纖維溶液中,浸泡5min,浸泡后水洗并吹干;
[0071]②、按步驟三①重復操作2次,完成一次沉積凱夫拉納米纖維膜層;
[0072]③、然后置于含有聚氨酯的混合溶液中,并在壓力為-0.015MPa的條件下反應10h,得到反應后的玻璃基體,將反應后的玻璃基體置于紫外光固化機中,紫外燈與反應后的玻璃基體之間的距離為16cm,在功率為350W的紫外燈照射2min ;
[0073]④、按步驟三③重復O次,完成一次沉積聚氨酯膜層;
[0074]⑤、按步驟三①至④循環(huán)操作,至基體表面的復合薄膜厚度為3 μπι ;
[0075]四、堆疊熱壓法處理復合薄膜:將20片紫外光固化的層層自組裝薄膜膜疊放,將疊放后的紫外光固化的層層自組裝薄膜在溫度為100°C及壓力為5MPa的條件下,壓制lOmin,再置于溫度為100°C及壓力為1MPa的條件下,壓制lOmin,然后置于溫度為100°C及壓力為15MPa的條件下,壓制lOmin,再置于溫度為100°C及壓力為20MPa的條件下,壓制lOmin,然后置于溫度為100°C及壓力為25MPa的條件下,壓制lOmin,即得到高強聚氨酯基復合薄膜。
[0076]步驟三中所述的帶負電的玻璃片具體是按以下步驟進行的:將玻璃基片置于乙醇中超聲30min,得到超聲處理后的玻璃基片,然后將超聲處理后的玻璃基片浸漬于處理液中,處理2.5h,處理后用去離子水沖洗干凈,得到帶負電的玻璃片;所述的處理液由質(zhì)量百分數(shù)為98%的濃硫酸和質(zhì)量百分數(shù)為30%的過氧化氫混合得到,所述的硫酸與過氧化氫的質(zhì)量比為3:1。
[0077]本實施例步驟三④中得到的薄膜為A1B3型,其中B為凱夫拉納米纖維膜層;A為聚氨酯膜層;
[0078]圖1為實施例一制備的高強聚氨酯基復合薄膜的照片圖;由圖可知,玻璃片高度透明,表面光滑,厚度均一。
[0079]圖2為實施例一制備的高強聚氨酯基復合薄膜的截面掃描電鏡圖;由圖可知,玻璃片界面平整,厚度均一,厚度為3 μ m0
[0080]圖3為力學性能曲線;1為對比實驗制備的凱夫拉和聚氨酯層層自組裝薄膜,2為實施例一步驟三制備的紫外光固化的層層