專利名稱：熱塑性聚合物微納米纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬聚合物微納米纖維及其制備領(lǐng)域，特別是涉及一種熱塑性聚合物微納米 纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
納米纖維是指直徑小于lOOnm的纖維，事實上人們將靜電紡絲或其他制備方法所 獲直徑小于lOOOnm的纖維統(tǒng)稱為納米纖維。由于納米纖維特殊的微納米尺度效應(yīng)，具有廣 泛應(yīng)用領(lǐng)域和巨大商業(yè)價值。制備納米纖維的方法有化合物蒸氣沉積法、模版聚合和分子設(shè)計法、紡絲加工法 等?；衔镎魵獬练e法主要應(yīng)用于制備無機及金屬納米纖維；模版聚合和分子設(shè)計法是制 備納米纖維的新型方法，但效率較低；紡絲加工法應(yīng)該是規(guī)?；苽渚酆衔锛{米纖維最有 前景的方法，紡絲加工法主要包括靜電紡絲法、熔噴法、閃蒸法、復(fù)合紡絲法等。靜電紡絲法 是目前制備微納米纖維最常用的方法，然靜電紡絲法對溶液特性和加工參數(shù)要求嚴格，另 外靜電紡絲法主要針對溶液紡絲體系。熔融電紡雖然可以不受溶劑的限制，但由于熔融高 聚物的高粘度所獲纖維的直徑很難小于500nm。熔噴法可制備混合微米和超微米尺寸的超 細纖維，主要以無紡布的形式收集。東麗公司采用“不定島”復(fù)合紡絲技術(shù)制備微米纖維， 主要以聚酰胺、聚酯等為“島”組分，堿溶性聚酯為“?！苯M分，通過工藝的控制當堿液溶解 “?！苯M分后即可獲得所設(shè)計的微納米纖維，已申請中國發(fā)明專利(200380105030.9)。美國 Hills公司利用“定島”復(fù)合紡絲法制備了微納米纖維，“定島”復(fù)合紡絲法的噴絲板設(shè)計工 藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種熱塑性聚合物微納米纖維及其制備方法， 該方法簡單高效，對熱塑性聚合物材料具有普適性的特性，易于實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。本發(fā)明的一種熱塑性聚合物微納米纖維，其組分包括100%熱塑性聚合物，所述 的熱塑性聚合物為聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚對苯二甲酸丙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯中 的一種或幾種的共混物，或聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚丙烯接枝馬來酸酐等。所述的熱塑性聚合物微納米纖維的直徑范圍為50 lOOOnm。本發(fā)明的一種熱塑性聚合物微納米纖維的制備方法，包括(1)將質(zhì)量比為(1-40) (60-99)的熱塑性聚合物與基體相共混，經(jīng)雙螺桿紡絲 機熔融擠出，卷繞成纖，形成熱塑性聚合物/基體相多組分共混纖維；(2)將上述共混纖維溶解在溶劑中，去除基體相聚乳酸和聚羥基烷基酸酯，即得熱 塑性聚合物微納米纖維；所述基體相為聚乳酸或聚羥基烷基酸酯。所述的熱塑性聚合物為聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二 甲酸丙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯中的一種或幾種的共混物，或聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚丙烯接枝馬來酸酐等。所述步驟(1)中的共混溫度為180°C _260°C。所述步驟(1)中的共混溫度為180°c、190°c、20(rc、21(rc、22(rc、23(rc、24(rc 或 260 °C。所述步驟(2)中的溶劑為二氯甲烷或三氯甲烷。本發(fā)明熱塑性高聚物與聚乳酸或聚羥基烷基酸酯熔融過程中熱塑性聚合物作為 分散相由于剪切拉伸和溫度等外力場以及組分比、粘度比等內(nèi)在制約因素的存在能夠原位 組裝形成微納米纖維。有益效果(1)本發(fā)明的熱塑性聚合物微納米纖維的直徑為50 lOOOnm ；(2)本發(fā)明的制備方法簡單高效，對熱塑性聚合物材料具有普適性的特性，克服了 不同材料采用不同的技術(shù)路線而導致工藝復(fù)雜、設(shè)備投資要求高等不足之處，易于實現(xiàn)規(guī)
模化生產(chǎn)。


圖liPP/PLA共混復(fù)合纖維(質(zhì)量比為0. 5 9. 5)去除PLA相后所得iPP微納米 纖維；圖2iPP/PLA共混復(fù)合纖維(質(zhì)量比為10 90)去除PLA相后所得iPP微納米纖 維；圖3iPP/PLA共混復(fù)合纖維(質(zhì)量比為20 80)去除PLA相后所得iPP微納米纖 維；圖4PE/PLA共混復(fù)合纖維(質(zhì)量比為20 80)去除PLA相后所得PE微納米纖 維；圖5PTT/PLA共混復(fù)合纖維(質(zhì)量比為20 80)去除PLA相后所得PTT微納米纖維。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。實施例11900克真空烘箱干燥后的聚乳酸與100克的聚丙烯共混，再經(jīng)雙螺桿紡絲機熔融 擠出卷繞獲得聚丙烯/聚乳酸共混纖維。加工溫度180°C，共混纖維中的基體相成分聚乳 酸采用三氯甲烷在索氏抽提器中溶解去除，即獲得聚丙烯微納米纖維材料，經(jīng)掃描電鏡觀 察微納米纖維的直徑范圍為50 500nm。實施例21950克真空干燥后的聚羥基丁酸酯與50克聚丙烯經(jīng)雙螺桿機器熔融擠出卷繞獲 得聚丙烯/聚羥基丁酸酯共混纖維，加工溫度為180°C。共混纖維中的聚羥基丁酸酯采用三氯甲烷溶解獲得聚丙烯微納米纖維材料，經(jīng)掃描電鏡觀察微納米纖維的直徑范圍為50 500nmo實施例31800克真空烘箱干燥后的聚乳酸與200克的聚丙烯共混，再經(jīng)雙螺桿紡絲機熔融 擠出卷繞獲得聚丙烯/聚乳酸共混纖維，加工溫度190°C。共混纖維中的基體相成分聚乳 酸中通過熱的三氯甲烷溶解，即獲得聚丙烯微納米纖維材料，經(jīng)掃描電鏡觀察微納米纖維 的直徑范圍為50 600nm。實施例41400克真空干燥后的聚羥基丁酸戊酸酯和600克聚丙烯經(jīng)雙螺桿機器熔融擠出 卷繞獲得聚丙烯/聚羥基丁酸戊酸酯共混纖維，加工溫度為190°C。共混纖維中的聚羥基丁 酸戊酸酯采用三氯甲烷溶解即獲得聚丙烯微納米纖維材料，經(jīng)掃描電鏡觀察微納米纖維的 直徑范圍為100 700nm。實施例51600克真空烘箱干燥后的聚乳酸與400克的聚丙烯共混，再經(jīng)雙螺桿紡絲機熔融 擠出卷繞獲得聚丙烯/聚乳酸共混纖維，加工溫度200°C。共混纖維中的聚乳酸基體相在 溶解釜中經(jīng)60°C三氯甲烷溶解，即獲得聚丙烯微納米纖維材料，經(jīng)掃描電鏡觀察微納米纖 維的直徑范圍為100 600nm。實施例61600克真空干燥后的聚羥基丁酸戊酸酯與400克聚乙烯共混經(jīng)雙螺桿機器熔融 擠出卷繞獲得聚乙烯/聚羥基丁酸和羥基戊酸酯共混纖維，加工溫度為200°C。共混纖維中 的聚羥基丁酸戊酸酯經(jīng)二氯甲烷溶解后獲得聚乙烯微納米纖維材料，經(jīng)掃描電鏡觀察微納 米纖維的直徑范圍為100 800nm。實施例71800克真空干燥后的聚羥基丁酸戊酸酯與200克聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘 油酯經(jīng)雙螺桿機器熔融擠出卷繞獲得聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯/聚羥基丁酸戊 酸酯共混纖維，加工溫度為210°C。共混纖維中的聚羥基丁酸戊酸酯采用三氯甲烷溶解后獲 得聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯微納米纖維材料，經(jīng)掃描電鏡觀察微納米纖維的直徑 范圍為100 700nm。實施例81600克真空烘箱干燥后的聚乳酸與400克聚乙烯共混，再經(jīng)雙螺桿紡絲機熔融擠 出卷繞獲得聚乙烯/聚乳酸共混纖維。加工溫度180°C，共混纖維中的聚乳酸基體相成分 通過二氯甲烷溶劑室溫條件下溶解去除，即獲得聚乙烯微納米纖維材料，經(jīng)掃描電鏡觀察 微納米纖維的直徑范圍為100 600nm。實施例91800克真空干燥過的聚乳酸與200克聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯共混，再 經(jīng)雙螺桿紡絲機熔融擠出卷繞獲得聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯/聚乳酸共混纖維。 加工溫度200°C，室溫條件下共混纖維中的聚乳酸基體通過二氯甲烷溶解去除，即獲得聚 乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯微納米纖維材料，經(jīng)掃描電鏡觀察微納米纖維的直徑范圍 為 100 600nm。
實施例101600克的聚乳酸與400克的聚酰胺6分別真空烘箱干燥后，經(jīng)雙螺桿紡絲機熔融 擠出卷繞獲得聚酰胺6/聚乳酸共混纖維。加工溫度230°C，室溫條件下共混纖維中的聚乳 酸基體相通過三氯甲烷溶解去除，即獲得聚酰胺6微納米纖維材料，經(jīng)掃描電鏡觀察微納 米纖維的直徑范圍為50 500nm。實施例111600克聚羥基丁酸酯與400克聚酰胺6分別干燥后，經(jīng)雙螺桿機器熔融擠出獲得 聚酰胺6/聚羥基丁酸酯共混纖維，加工溫度為230°C。共混纖維中的聚羥基丁酸酯采用 三氯甲烷溶解后獲得聚酰胺6微納米纖維材料，經(jīng)掃描電鏡觀察微納米纖維的直徑范圍為 100 900nm。實施例121600克的聚羥基丁酸己酸酯與400克聚對苯二甲酸乙二酯分別干燥后，經(jīng)雙螺桿 機器熔融擠出獲得聚對苯二甲酸乙二酯/聚羥基丁酸己酸酯共混纖維，加工溫度為240°C。 共混纖維中的聚羥基丁酸己酸酯采用二氯甲烷溶解后獲得聚對苯二甲酸乙二酯微納米纖 維材料，經(jīng)掃描電鏡觀察微納米纖維的直徑范圍為100 lOOOnm。實施例131800克聚乳酸與200克聚對苯二甲酸丙二酯在真空烘箱干燥后共混，再經(jīng)雙螺桿 紡絲機熔融擠出卷繞獲得聚對苯二甲酸丙二酯/聚乳酸共混纖維。加工溫度230°C，室溫 條件下采用三氯甲烷溶劑溶解去除共混纖維中的聚乳酸基體相成分，即獲得聚對苯二甲酸 丙二酯微納米纖維材料，經(jīng)掃描電鏡觀察微納米纖維的直徑范圍為100 600nm。實施例141800克的聚羥基丁酸酯與200克聚對苯二甲酸丙二酯分別干燥后，經(jīng)雙螺桿機器 熔融擠出獲得對苯二甲酸丙二酯/聚羥基丁酸酯共混纖維，加工溫度為220°C。共混纖維中 的聚羥基丁酸酯采用二氯甲烷溶解后獲得聚對苯二甲酸丙二酯微納米纖維材料經(jīng)掃描電 鏡觀察微納米纖維的直徑范圍為100 800nm。實施例151600克的聚羥基丁酸酯與400克聚對苯二甲酸丁二酯分別干燥后，經(jīng)雙螺桿機器 熔融擠出獲得對苯二甲酸丙二酯/聚羥基丁酸酯共混纖維，加工溫度為240°C。共混纖維中 的聚羥基丁酸酯采用二氯甲烷溶解后獲得聚對苯二甲酸丁二酯微納米纖維材料，經(jīng)掃描電 鏡觀察微納米纖維的直徑范圍為100 700nm。實施例161600克聚乳酸與400克聚對苯二甲酸丁二酯在真空烘箱干燥后共混，再經(jīng)雙螺桿 紡絲機熔融擠出卷繞獲得聚對苯二甲酸丙二酯/聚乳酸共混纖維。加工溫度240°C，室溫 條件下采用二氯甲烷溶劑溶解去除共混纖維中的聚乳酸基體相成分，即獲得聚對苯二甲酸 丁二酯微納米纖維材料，經(jīng)掃描電鏡觀察微納米纖維的直徑范圍為100 700nm。實施例171600克真空烘箱干燥后的聚乳酸與400克聚丙烯接枝馬來酸酐共混，再經(jīng)雙螺桿 紡絲機熔融擠出卷繞獲得聚丙烯馬來酸酐/聚乳酸共混纖維。加工溫度190°C，共混纖維 中的聚乳酸基體相成分通過三氯甲烷溶劑室溫條件下溶解去除，即獲得聚丙烯馬來酸酐微納米纖維材料，經(jīng)掃描電鏡觀察微納米纖維的直徑范圍為100 700nm。
權(quán)利要求
一種熱塑性聚合物微納米纖維，其組分包括100％熱塑性聚合物；所述的熱塑性聚合物為聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯中的一種或幾種的共混物，或聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚丙烯接枝馬來酸酐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱塑性聚合物微納米纖維，其特征在于微納米纖維的 直徑范圍為50 lOOOnm。
3.一種熱塑性聚合物微納米纖維的制備方法，包括(1)將質(zhì)量比為(1-40) (60-99)的權(quán)利要求1所述熱塑性聚合物與基體相共混，經(jīng) 雙螺桿紡絲機熔融擠出卷繞，形成熱塑性聚合物/基體相多組分共混纖維；(2)將上述共混纖維溶解在溶劑中，去除基體相，即得熱塑性聚合物微納米纖維；所述基體相為聚乳酸或聚羥基烷基酸酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熱塑性聚合物微納米纖維的制備方法，其特征在于所 述的聚羥基烷基酸酯為聚羥基丁酸酯PHB、聚羥基丁酸戊酸酯PHBV或聚羥基丁酸己酸酯 PHBHHx。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熱塑性聚合物微納米纖維的制備方法，其特征在于所 述步驟(1)中的共混溫度為180°C -270°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熱塑性聚合物微納米纖維的制備方法，其特征在于所 述步驟(1)中的共混溫度為1801、1901、2001、2101、2201、2301、2401或 2701。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熱塑性聚合物微納米纖維的制備方法，其特征在于所 述步驟(2)中的溶劑為二氯甲烷或三氯甲烷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱塑性聚合物微納米纖維及其制備方法，組分包括100％熱塑性聚合物；制備包括(1)將熱塑性聚合物與聚乳酸或聚羥基烷基酸酯共混，經(jīng)雙螺桿紡絲機熔融擠出卷繞，形成熱塑性聚合物/聚乳酸或熱塑性聚合物/聚羥基烷基酸酯多組分共混纖維；(2)將上述共混纖維溶解在溶劑中，去除基體相聚乳酸或聚羥基烷基酸酯，即得。本發(fā)明的纖維的直徑范圍為50～1000nm；制備方法簡單高效，易于實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
文檔編號D01F6/04GK101864609SQ20101019548
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者劉鵬, 孫剛, 尹朝青, 崔德剛, 王華平, 肖茹, 顧莉琴 申請人:東華大學