PVA纳米纤维自增强薄膜的制备及性能研究

王佳杰，赵依纯，孙志腾，韩志亮，尤庆亮，刘学清,2*，刘继延

(1.江汉大学化学与环境工程学院，湖北 武汉 430056；2.光电化学材料与器件教育部重点实验室，湖北 武汉 430056；3.柔性显示材料与技术湖北省协同创新中心，湖北 武汉 430056)

聚乙烯醇(PVA)具有优异的透光性、成膜性、气体阻隔性和生物可降解性，在电子材料中具有良好的应用前景[1-3]。然而PVA的机械性能和力学性能较差，拉伸强度和弹性模量低。PVA增强改性的常用方法是加入无机纳米填料，如纳米二氧化硅、蒙脱土[4-5]等，但是无机纳米填料分散性差，容易团聚，加工困难，导致力学性能增强效果不明显，团聚的无机纳米填料还会导致PVA透光性下降[6]。

近年来，纳米纤维增强复合材料受到广泛关注[7]。纤维尺寸及与基体树脂之间的相容性对纳米纤维增强复合材料的力学性能影响很大。通过静电纺丝法得到的纳米纤维，由于分子链沿纤维长度方向高度取向，其强度与原聚合物相比，可提高几十倍[8-9]。传统的纳米纤维增强复合材料，纤维和基体材质通常是不同的，如纤维素须晶增强PVA[10]、PVA纤维增强水泥[11]等。异质纤维增强复合材料由于两相的结构、极性存在差异，相分离严重，界面相容性不好[12]。因此，通常需要对纤维进行表面处理，以改善界面相容性[13]。

本研究提出非均相同质的增强概念，即：采用PVA纳米纤维作为增强相，与PVA复合后得到PVA纳米纤维自增强薄膜。由于增强相和基体材质相同，解决了纤维与基体界面相容性问题，此外纤维较高的强度以及纳米尺寸，不仅能提高材料的力学性能，还能够维持薄膜优良的透光性。……