CN1911493A - 一种含超细材料膜的复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含超细材料膜的复合材料及其制备方法与应用。特别是制备成形的超细材料、超细材料与普通非块体材料的复合材料通过连接材料直接在宏观材料的单面或者多面通过荷电或者非荷电的方法沉积或者由制备好的超细材料薄膜或者超细材料与普通非块体材料的复合薄膜与宏观材料复合而构成。将其应用于分离、防护、抗菌、催化、传感、装饰、结构支撑、生物相容、存储、可控释放、导电、绝缘、修复、保健、智能响应等领域，可以克服单纯超细材料及宏观材料及单纯超细材料与宏观材料的复合体的特有缺陷，从而大大提高复合材料的整体性能并降低制造成本，具有制备方便，成本低，性价比高的特点。

Description

一种含超细材料膜的复合材料及其制备方法和应用

技术领域：

本发明涉及一种含超细材料薄膜的复合材料，特别是制备成形的超细材料、超细材料与普通非块体材料的复合材料通过连接材料直接在宏观材料的单面或者多面通过荷电或者非荷电的方法沉积或者由制备好的超细材料薄膜或者超细材料与普通非块体材料的复合薄膜与宏观材料复合而构成。该种含超细材料薄膜的复合材料作为功能材料使用，能够应用于防护、催化、分离、装饰、显示、修复、医治、抗菌、憎水、憎油、防锈、防微生物、防振、防污、传感、反射、发光、控制释放、营养、结构支撑等领域。

背景技术

目前，包括超细颗粒及超细纤维在内的超细材料由于具有高的比表面积、细小的孔洞等特点因而在医药、催化、分离、防护、化妆品、纺织品等领域具有广泛的应用价值，从而受到了人们的高度关注。然而超细材料特别是超细纤维其制备往往比较困难，需要消耗大量的能源而且产能比较低，因此其成本往往比宏观材料要高。而宏观材料虽然存在价格相对低廉、强度高、稳定性好、操控加工方便等优点但由于其比表面积比较低，在很多方面的性能往往难以满足人们的许多要求，因此人们在实际工作中人们常常不得不使用价格昂贵的超细材料。

事实上，人们使用超细材料时往往既需要利用其高比表面积等超细材料的特性，同时也需要利用宏观材料的价廉、高强度、易操控性等性能。因此在宏观材料的表面包覆超细材料是综合利用宏观材料及超细材料的最佳之选。

目前人们或者通过在在宏观材料表面直接沉积超细材料的方式或者在宏观材料表面现场反应生成超细材料的方式或者通过将超细材料与高分子材料或者凝胶材料混合后与宏观材料复合的方式而制备含超细材料薄膜的宏观材料复合薄膜。然而，这三种方法均存在一些制备或者使用上的缺憾。例如，如果在宏观材料表面直接沉积超细材料由于宏观材料表面没有连接材料超细材料与宏观材料的结合强度往往很低并且由于超细材料间也没有连接材料而超细材料本身的结合强度也较低，因此这种在缺乏连接材料基础上的超细材料与宏观材料的复合其使用效果往往较差为此人们在设计电纺超细纤维膜在防护方面的应用时不得不考虑将超细纤维薄膜夹持与两布块之间。而如果采用在宏观材料表面现场反应生成超细材料的方法则由于现场反应往往需要剧烈的反应条件而使得宏观材料及超细材料的选择都受到限制。而将制备好的超细材料与高分子材料溶液或者凝胶溶液混合后与宏观材料复合往往将超细材料包覆在高分子材料或者凝胶材料内从而影响超细材料的使用效果。

在上述三种方法中，超细材料在宏观材料表面的直接复合是一种很有发展前景的技术，因为该方法简单、易行且成本低廉。而对于其所存在的宏观材料与超细材料结合强度低且超细材料本身强度低的问题则可望通过连接材料而解决。事实上，工业上目前人们正通过连接材料而将短纤维牢固地连接到其它材料表面即静电植绒技术。因此，本发明将制备成形的超细材料或者含超细材料的薄膜通过连接材料直接与宏观材料复合而形成含超细材料薄膜的复合材料，将可以充分利用超细材料的高比表面积等性能及宏观材料价格低廉、强度高等性能并且该复合材料还具有综合机械强度高的特点。

发明内容

一种含超细材料膜的复合材料其特征在于复合材料由制备成形的超细材料、超细材料与普通非块体材料的复合材料通过连接材料直接在宏观材料的单面或者多面通过荷电或者非荷电方法沉积或者由制备好的超细材料薄膜或者超细材料与普通非块体材料的复合薄膜通过连接材料与宏观材料复合而构成。

一种含超细材料膜的复合材料其特征在于连接材料为能够将超细材料或者含超细材料的薄膜与宏观材料的表面进行连接的材料，包括粘性材料、超过一个功能连接基团的功能试剂。连接材料可以填充于整个宏观材料与超细材料薄膜间也可以有序或者无序地填充于部分宏观材料与超细材料薄膜间。

一种含超细材料膜的复合材料其特征在于超细材料包括超细颗粒、超细纤维中的一种或者其混合物。超细材料可为实心、中空、多孔、核壳结构中的一种或者多种。超细纤维及超细颗粒的尺寸大小介于5纳米至50微米。

一种含超细材料膜的复合材料其特征在于普通非块体材料为尺寸大于50微米而小于1厘米的颗粒或者纤维。

一种含超细材料膜的复合材料其特征在于宏观材料可为由厚度大于一百纳米的尺寸范围大于50微米的颗粒薄膜、薄片、块体中的任意一种或者其复合体。

一种含超细材料膜的复合材料其特征在于复合材料中超细材料及宏观材料可为无机材料、有机材料。

一种含超细材料膜的复合材料其特征在于含超细材料的薄膜由形貌任选的超细材料或者超细材料与普通非块体材料的混合体构成。在薄膜内超细材料之间和/或者超细材料与普通非块体材料间通过化学或者物理作用力或者粘性材料而成为一体。其中超细材料与普通非块体材料的混合体中超细材料的组成按体积百分比计算大于10％。超细材料薄膜的厚度介于300纳米至10厘米。超细材料或者超细材料与普通非块体材料的混合体为无序薄膜、部分有序或者全部有序薄膜。

一种含超细材料膜的复合材料其特征在于超细材料及宏观材料可以只有一层也可以有多层，同一层中的材料可以是同一种物质也可以是多种物质。

一种含超细材料膜的复合材料其特征在于含超细材料膜的复合材料可为通透性的、部分通透性的也可是非通透性的，可通透的物质为流体态物质包括气体、液体、超临界流体、等离子体、液态颗粒包含于载流体、固态颗粒包含于载流体中的一种或者多种物质。

一种含超细材料膜的复合材料其特征在于含超细材料膜的复合材料可以单独使用或者与相同或者不同的含超细材料膜的复合材料共同使用，还可以与其它任选的材料共同使用。

一种含超细材料膜的复合材料其特征在于含超细材料膜的复合材料作为功能材料使用，具有防护、催化、分离、装饰、显示、修复、医治、抗菌、憎水、憎油、防锈、防微生物、防振、防污、传感、反射、发光、控制释放、营养、结构支撑中的一种或者多种功能。

本发明的有益效果：

通过将制备好的超细材料或者超细材料膜通过连接材料与宏观材料直接复合，可以充分利用超细材料及宏观材料的性能并拓展现有超细材料与宏观材料的复合方法，达到廉价、高效地获得性能优良的复合材料的目的。

附图说明

图1是本发明的含超细材料薄膜的复合材料示意图。

1、含超细材料的薄膜层；2、连接材料层；3、宏观材料

具体实施方式

实施例1：

将含溶菌酶的10％壳聚糖乙酸溶液通过闪蒸技术制备超细颗粒与超细纤维的混合物并将超细颗粒与超细纤维的混合物沉积在涂有胶粘剂的透气海绵表面。将上述通过胶粘剂复合了壳聚糖超细材料的透气海绵与胶布复合，即获得对伤口愈合有促进作用并且具有抑菌效果的医用胶布。

实施例2：

通过电流体力学方法直接将20％的聚丙烯腈纳米纤维沉积在有胶粘剂的宏观玻璃纤维布上然后高温碳化以形成超细活性碳纤维与宏观玻璃纤维布复合的具有过滤作用的复合材料。

实施例3：

通过电喷雾方法直接将10％的含平均直径25纳米的二氧化钛乙醇溶液制备为二氧化钛超细颗粒并且沉积在有胶粘材料的玻璃上形成具有光催化活性的超细材料膜-宏观材料复合材料。

Claims (10)

1、一种含超细材料膜的复合材料其特征在于复合材料由制备成形的超细材料、超细材料与普通非块体材料的复合材料通过连接材料直接在宏观材料的单面或者多面通过荷电或者非荷电方法沉积或者由制备好的超细材料薄膜或者超细材料与普通非块体材料的复合薄膜通过连接材料与宏观材料复合而构成。

2、一种含超细材料膜的复合材料其特征在于连接材料为能够将超细材料或者含超细材料的薄膜与宏观材料的表面进行连接的材料，包括粘性材料、超过一个连接功能基团的功能试剂。连接材料可以填充于整个宏观材料与超细材料薄膜间也可以有序或者无序地填充于部分宏观材料与超细材料薄膜间。

3、一种含超细材料膜的复合材料其特征在于超细材料包括超细颗粒、超细纤维中的一种或者其混合物。超细材料可为实心、中空、多孔、核壳结构中的一种或者多种。超细纤维及超细颗粒的尺寸大小介于5纳米至50微米。

4、一种含超细材料膜的复合材料其特征在于普通非块体材料为尺寸大于50微米而小于1厘米的颗粒或者纤维。

5、一种含超细材料膜的复合材料其特征在于宏观材料可为由厚度大于一百纳米的尺寸范围大于50微米的颗粒薄膜、薄片、块体中的任意一种或者其复合体。

6、一种含超细材料膜的复合材料其特征在于含超细材料的薄膜由形貌任选的超细材料或者超细材料与普通非块体材料的混合体构成。在薄膜内超细材料之间和/或者超细材料与普通非块体材料间通过化学或者物理作用力或者粘性材料而成为一体。其中超细材料与普通非块体材料的混合体中超细材料的组成按体积百分比计算大于10％。超细材料薄膜的厚度介于300纳米至10厘米。超细材料或者超细材料与普通非块体材料的混合体为无序薄膜、部分有序或者全部有序薄膜。

7、一种含超细材料膜的复合材料其特征在于超细材料及宏观材料可以只有一层也可以有多层，同一层中的材料可以是同一种物质也可以是多种物质。

8、一种含超细材料膜的复合材料其特征在于含超细材料膜的复合材料可为通透性的、部分通透性的也可是非通透性的，可通透的物质为流体态物质包括气体、液体、超临界流体、等离子体、液态颗粒包含于载流体、固态颗粒包含于载流体中的一种或者多种物质。

9、一种含超细材料膜的复合材料其特征在于含超细材料膜的复合材料可以单独使用或者与相同或者不同的含超细材料膜的复合材料共同使用，还可以与其它任选的材料共同使用。

10、一种含超细材料膜的复合材料其特征在于含超细材料膜的复合材料作为功能材料使用，具有防护、催化、分离、装饰、显示、修复、医治、抗菌、憎水、憎油、防锈、防微生物、防振、防污、传感、反射、发光、控制释放、营养、结构支撑中的一种或者多种功能。

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