PA6/LDPE共混物的结构调控及纳米纤维的制备

聚合物共混熔融纺丝制备纳米纤维具有重要的理论和实践意义，其关键是控制共混物中的分散相稳定均匀地以纳米尺度分散于基体相中，并与基体具有良好的溶解剥离性能。本课题将系统研究熔融加工过程中PA6/LDPE 共混物中分散相的形成、破裂及再凝聚行为，阐明共混纤维制备过程中两组分的界面结构、取向与结晶、共混纤维的溶解剥离性能对所制备的PA6纳米纤维结构和性能的影响，重点探究PA6和LDPE树脂的分子结构参数、共混物组成、相容剂含量、熔体管路的长度和熔融加工工艺等对共混物相结构（包括相分离形成的界面结构、取向诱导结晶的形成等）演化的影响规律，并掌握共混物组成和加工工艺参数决定的共混纤维中两相的溶解剥离性能，解决共混纤维中微纤尺寸的纳米化与溶解剥离性能之间的矛盾，在此基础上指导PA6纳米纤维的稳定制备。本课题的研究结果可为熔融纺丝法批量制备聚合物纳米纤维提供理论指导。

共混熔融纺丝-剥离法是批量制备亚微米级聚合物超细纤维的有效方法。该方法是将部分相容或非相容聚合物共混物熔融纺丝，得到基体-微纤（海-岛）型共混纤维，然后溶解除去基体相，就可以得到分散相的聚合物超细纤维。根据该方法的原理，通过进一步精确调控共混物纺丝过程中的相态演化、纺丝及牵伸过程中两相的取向与结晶相互作用，可望实现微纤尺寸的纳米化及微纤与基体的良好剥离性，最终制备出分散相的聚合物纳米纤维。本课题以共混熔融纺丝过程中的结构调控为对象，开展不同聚合物的纳米纤维的制备研究。结果表明，在PA6含量为55 wt%、相容剂用量为3.5 wt%以及16min的循环混合时间条件下，可制备出直径在80-190 nm范围内的PA6纳米纤维。该成果在合作企业烟台万华进行技术放大，取得了好的成果，获得了中国轻工业联合会科技进步一等奖。在完成项目的过程中，根据材料发展的趋势，将共混海岛纺丝调控原理应用到生物降解的聚乳酸纤维（PLLA）和耐热的聚苯硫醚（PPS）超细纤维的开发。在PLLA含量为50 wt%条件下，调控加工工艺可制备出平均直径为92nm的可降解PLLA纳米纤维，促进生物降解材料的开发和应用。在PPS含量为50wt%的条件下，调控共混组分、熔体粘度比以及纺丝工艺，可制备出平均直径为122nm 的PPS亚微米级纤维，且纤维的结晶度和力学性能提高，促进其在耐高温腐蚀性烟尘、气体和液体过滤材料中的开发应用。在项目执行过程中，应邀在“海峡两岸产业用纺织材料技术创新与人才培养论坛”、“19th International Chemical Fiber Conference”及“2012中国纺织学术年会”做邀请报告，发表论文6篇，申请中国发明专利2项，培养硕士研究生4名，获得中国轻工业联合会科技进步一等奖一项。其中“共混海岛熔融纺丝法制备纳米纤维”论文由于具有极强的工业价值，获得中国化学纤维工业协会恒逸优秀学术论文二等奖。