專利名稱：一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含超細(xì)材料薄膜的復(fù)合材料，特別是制備成形的超細(xì)材料、超細(xì)材料與普通非塊體材料的復(fù)合材料通過連接材料直接在宏觀材料的單面或者多面通過荷電或者非荷電的方法沉積或者由制備好的超細(xì)材料薄膜或者超細(xì)材料與普通非塊體材料的復(fù)合薄膜與宏觀材料復(fù)合而構(gòu)成。該種含超細(xì)材料薄膜的復(fù)合材料作為功能材料使用，能夠應(yīng)用于防護(hù)、催化、分離、裝飾、顯示、修復(fù)、醫(yī)治、抗菌、憎水、憎油、防銹、防微生物、防振、防污、傳感、反射、發(fā)光、控制釋放、營養(yǎng)、結(jié)構(gòu)支撐等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，包括超細(xì)顆粒及超細(xì)纖維在內(nèi)的超細(xì)材料由于具有高的比表面積、細(xì)小的孔洞等特點(diǎn)因而在醫(yī)藥、催化、分離、防護(hù)、化妝品、紡織品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，從而受到了人們的高度關(guān)注。然而超細(xì)材料特別是超細(xì)纖維其制備往往比較困難，需要消耗大量的能源而且產(chǎn)能比較低，因此其成本往往比宏觀材料要高。而宏觀材料雖然存在價(jià)格相對低廉、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、操控加工方便等優(yōu)點(diǎn)但由于其比表面積比較低，在很多方面的性能往往難以滿足人們的許多要求，因此人們在實(shí)際工作中人們常常不得不使用價(jià)格昂貴的超細(xì)材料。
事實(shí)上，人們使用超細(xì)材料時(shí)往往既需要利用其高比表面積等超細(xì)材料的特性，同時(shí)也需要利用宏觀材料的價(jià)廉、高強(qiáng)度、易操控性等性能。因此在宏觀材料的表面包覆超細(xì)材料是綜合利用宏觀材料及超細(xì)材料的最佳之選。
目前人們或者通過在在宏觀材料表面直接沉積超細(xì)材料的方式或者在宏觀材料表面現(xiàn)場反應(yīng)生成超細(xì)材料的方式或者通過將超細(xì)材料與高分子材料或者凝膠材料混合后與宏觀材料復(fù)合的方式而制備含超細(xì)材料薄膜的宏觀材料復(fù)合薄膜。然而，這三種方法均存在一些制備或者使用上的缺憾。例如，如果在宏觀材料表面直接沉積超細(xì)材料由于宏觀材料表面沒有連接材料超細(xì)材料與宏觀材料的結(jié)合強(qiáng)度往往很低并且由于超細(xì)材料間也沒有連接材料而超細(xì)材料本身的結(jié)合強(qiáng)度也較低，因此這種在缺乏連接材料基礎(chǔ)上的超細(xì)材料與宏觀材料的復(fù)合其使用效果往往較差為此人們在設(shè)計(jì)電紡超細(xì)纖維膜在防護(hù)方面的應(yīng)用時(shí)不得不考慮將超細(xì)纖維薄膜夾持與兩布?jí)K之間。而如果采用在宏觀材料表面現(xiàn)場反應(yīng)生成超細(xì)材料的方法則由于現(xiàn)場反應(yīng)往往需要?jiǎng)×业姆磻?yīng)條件而使得宏觀材料及超細(xì)材料的選擇都受到限制。而將制備好的超細(xì)材料與高分子材料溶液或者凝膠溶液混合后與宏觀材料復(fù)合往往將超細(xì)材料包覆在高分子材料或者凝膠材料內(nèi)從而影響超細(xì)材料的使用效果。
在上述三種方法中，超細(xì)材料在宏觀材料表面的直接復(fù)合是一種很有發(fā)展前景的技術(shù)，因?yàn)樵摲椒ê唵?、易行且成本低廉。而對于其所存在的宏觀材料與超細(xì)材料結(jié)合強(qiáng)度低且超細(xì)材料本身強(qiáng)度低的問題則可望通過連接材料而解決。事實(shí)上，工業(yè)上目前人們正通過連接材料而將短纖維牢固地連接到其它材料表面即靜電植絨技術(shù)。因此，本發(fā)明將制備成形的超細(xì)材料或者含超細(xì)材料的薄膜通過連接材料直接與宏觀材料復(fù)合而形成含超細(xì)材料薄膜的復(fù)合材料，將可以充分利用超細(xì)材料的高比表面積等性能及宏觀材料價(jià)格低廉、強(qiáng)度高等性能并且該復(fù)合材料還具有綜合機(jī)械強(qiáng)度高的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于復(fù)合材料由制備成形的超細(xì)材料、超細(xì)材料與普通非塊體材料的復(fù)合材料通過連接材料直接在宏觀材料的單面或者多面通過荷電或者非荷電方法沉積或者由制備好的超細(xì)材料薄膜或者超細(xì)材料與普通非塊體材料的復(fù)合薄膜通過連接材料與宏觀材料復(fù)合而構(gòu)成。
一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于連接材料為能夠?qū)⒊?xì)材料或者含超細(xì)材料的薄膜與宏觀材料的表面進(jìn)行連接的材料，包括粘性材料、超過一個(gè)功能連接基團(tuán)的功能試劑。連接材料可以填充于整個(gè)宏觀材料與超細(xì)材料薄膜間也可以有序或者無序地填充于部分宏觀材料與超細(xì)材料薄膜間。
一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于超細(xì)材料包括超細(xì)顆粒、超細(xì)纖維中的一種或者其混合物。超細(xì)材料可為實(shí)心、中空、多孔、核殼結(jié)構(gòu)中的一種或者多種。超細(xì)纖維及超細(xì)顆粒的尺寸大小介于5納米至50微米。
一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于普通非塊體材料為尺寸大于50微米而小于1厘米的顆?；蛘呃w維。
一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于宏觀材料可為由厚度大于一百納米的尺寸范圍大于50微米的顆粒薄膜、薄片、塊體中的任意一種或者其復(fù)合體。
一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于復(fù)合材料中超細(xì)材料及宏觀材料可為無機(jī)材料、有機(jī)材料。
一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于含超細(xì)材料的薄膜由形貌任選的超細(xì)材料或者超細(xì)材料與普通非塊體材料的混合體構(gòu)成。在薄膜內(nèi)超細(xì)材料之間和/或者超細(xì)材料與普通非塊體材料間通過化學(xué)或者物理作用力或者粘性材料而成為一體。其中超細(xì)材料與普通非塊體材料的混合體中超細(xì)材料的組成按體積百分比計(jì)算大于10％。超細(xì)材料薄膜的厚度介于300納米至10厘米。超細(xì)材料或者超細(xì)材料與普通非塊體材料的混合體為無序薄膜、部分有序或者全部有序薄膜。
一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于超細(xì)材料及宏觀材料可以只有一層也可以有多層，同一層中的材料可以是同一種物質(zhì)也可以是多種物質(zhì)。
一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料可為通透性的、部分通透性的也可是非通透性的，可通透的物質(zhì)為流體態(tài)物質(zhì)包括氣體、液體、超臨界流體、等離子體、液態(tài)顆粒包含于載流體、固態(tài)顆粒包含于載流體中的一種或者多種物質(zhì)。
一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料可以單獨(dú)使用或者與相同或者不同的含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料共同使用，還可以與其它任選的材料共同使用。
一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料作為功能材料使用，具有防護(hù)、催化、分離、裝飾、顯示、修復(fù)、醫(yī)治、抗菌、憎水、憎油、防銹、防微生物、防振、防污、傳感、反射、發(fā)光、控制釋放、營養(yǎng)、結(jié)構(gòu)支撐中的一種或者多種功能。
本發(fā)明的有益效果通過將制備好的超細(xì)材料或者超細(xì)材料膜通過連接材料與宏觀材料直接復(fù)合，可以充分利用超細(xì)材料及宏觀材料的性能并拓展現(xiàn)有超細(xì)材料與宏觀材料的復(fù)合方法，達(dá)到廉價(jià)、高效地獲得性能優(yōu)良的復(fù)合材料的目的。


圖1是本發(fā)明的含超細(xì)材料薄膜的復(fù)合材料示意圖。
1、含超細(xì)材料的薄膜層；2、連接材料層；3、宏觀材料具體實(shí)施方式
實(shí)施例1將含溶菌酶的10％殼聚糖乙酸溶液通過閃蒸技術(shù)制備超細(xì)顆粒與超細(xì)纖維的混合物并將超細(xì)顆粒與超細(xì)纖維的混合物沉積在涂有膠粘劑的透氣海綿表面。將上述通過膠粘劑復(fù)合了殼聚糖超細(xì)材料的透氣海綿與膠布復(fù)合，即獲得對傷口愈合有促進(jìn)作用并且具有抑菌效果的醫(yī)用膠布。
實(shí)施例2通過電流體力學(xué)方法直接將20％的聚丙烯腈納米纖維沉積在有膠粘劑的宏觀玻璃纖維布上然后高溫碳化以形成超細(xì)活性碳纖維與宏觀玻璃纖維布復(fù)合的具有過濾作用的復(fù)合材料。
實(shí)施例3通過電噴霧方法直接將10％的含平均直徑25納米的二氧化鈦乙醇溶液制備為二氧化鈦超細(xì)顆粒并且沉積在有膠粘材料的玻璃上形成具有光催化活性的超細(xì)材料膜-宏觀材料復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1.一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于復(fù)合材料由制備成形的超細(xì)材料、超細(xì)材料與普通非塊體材料的復(fù)合材料通過連接材料直接在宏觀材料的單面或者多面通過荷電或者非荷電方法沉積或者由制備好的超細(xì)材料薄膜或者超細(xì)材料與普通非塊體材料的復(fù)合薄膜通過連接材料與宏觀材料復(fù)合而構(gòu)成。
2.一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于連接材料為能夠?qū)⒊?xì)材料或者含超細(xì)材料的薄膜與宏觀材料的表面進(jìn)行連接的材料，包括粘性材料、超過一個(gè)連接功能基團(tuán)的功能試劑。連接材料可以填充于整個(gè)宏觀材料與超細(xì)材料薄膜間也可以有序或者無序地填充于部分宏觀材料與超細(xì)材料薄膜間。
3.一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于超細(xì)材料包括超細(xì)顆粒、超細(xì)纖維中的一種或者其混合物。超細(xì)材料可為實(shí)心、中空、多孔、核殼結(jié)構(gòu)中的一種或者多種。超細(xì)纖維及超細(xì)顆粒的尺寸大小介于5納米至50微米。
4.一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于普通非塊體材料為尺寸大于50微米而小于1厘米的顆粒或者纖維。
5.一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于宏觀材料可為由厚度大于一百納米的尺寸范圍大于50微米的顆粒薄膜、薄片、塊體中的任意一種或者其復(fù)合體。
6.一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于含超細(xì)材料的薄膜由形貌任選的超細(xì)材料或者超細(xì)材料與普通非塊體材料的混合體構(gòu)成。在薄膜內(nèi)超細(xì)材料之間和/或者超細(xì)材料與普通非塊體材料間通過化學(xué)或者物理作用力或者粘性材料而成為一體。其中超細(xì)材料與普通非塊體材料的混合體中超細(xì)材料的組成按體積百分比計(jì)算大于10％。超細(xì)材料薄膜的厚度介于300納米至10厘米。超細(xì)材料或者超細(xì)材料與普通非塊體材料的混合體為無序薄膜、部分有序或者全部有序薄膜。
7.一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于超細(xì)材料及宏觀材料可以只有一層也可以有多層，同一層中的材料可以是同一種物質(zhì)也可以是多種物質(zhì)。
8.一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料可為通透性的、部分通透性的也可是非通透性的，可通透的物質(zhì)為流體態(tài)物質(zhì)包括氣體、液體、超臨界流體、等離子體、液態(tài)顆粒包含于載流體、固態(tài)顆粒包含于載流體中的一種或者多種物質(zhì)。
9.一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料可以單獨(dú)使用或者與相同或者不同的含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料共同使用，還可以與其它任選的材料共同使用。
10.一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料其特征在于含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料作為功能材料使用，具有防護(hù)、催化、分離、裝飾、顯示、修復(fù)、醫(yī)治、抗菌、憎水、憎油、防銹、防微生物、防振、防污、傳感、反射、發(fā)光、控制釋放、營養(yǎng)、結(jié)構(gòu)支撐中的一種或者多種功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含超細(xì)材料膜的復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。特別是制備成形的超細(xì)材料、超細(xì)材料與普通非塊體材料的復(fù)合材料通過連接材料直接在宏觀材料的單面或者多面通過荷電或者非荷電的方法沉積或者由制備好的超細(xì)材料薄膜或者超細(xì)材料與普通非塊體材料的復(fù)合薄膜與宏觀材料復(fù)合而構(gòu)成。將其應(yīng)用于分離、防護(hù)、抗菌、催化、傳感、裝飾、結(jié)構(gòu)支撐、生物相容、存儲(chǔ)、可控釋放、導(dǎo)電、絕緣、修復(fù)、保健、智能響應(yīng)等領(lǐng)域，可以克服單純超細(xì)材料及宏觀材料及單純超細(xì)材料與宏觀材料的復(fù)合體的特有缺陷，從而大大提高復(fù)合材料的整體性能并降低制造成本，具有制備方便，成本低，性價(jià)比高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D69/00GK1911493SQ200610040579
公開日2007年2月14日 申請日期2006年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月26日
發(fā)明者張愛華, 張繼中 申請人:張愛華