一種納米纖維復(fù)合膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及紡絲技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種納米纖維復(fù)合膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米纖維的直徑是納米級(jí)的，長(zhǎng)度是微米、毫米甚至于更長(zhǎng)，極高的長(zhǎng)徑比使其易 于制成線、拉、膜等多種形態(tài)的制品，使用時(shí)更加靈活方便，而仍保留納米材料的特性。
[0003] 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生活品質(zhì)的提高，對(duì)膜的性能要求相應(yīng)越來(lái)越高，納米纖 維膜因其具有比表面積大、孔隙率高、質(zhì)量輕、易與納米尺寸的活性物質(zhì)結(jié)合等優(yōu)異性能而 受到越來(lái)越多的關(guān)注。納米纖維膜在組織工程支架、傳感器感知膜、防護(hù)性服裝材料、導(dǎo)電 材料、過(guò)濾材料及醫(yī)藥等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中制備納米纖維膜的方法之一為烙噴紡絲法，烙噴紡絲法是將烙融聚合 物通過(guò)烙噴頭的多個(gè)噴絲微孔擠出，用高速氣體流拉細(xì)烙融聚合物W形成直徑很小的纖 維，從而形成納米纖維膜?，F(xiàn)有技術(shù)中烙噴紡絲法制備納米纖維復(fù)合膜，包括W下步驟；a) 將聚己締加熱至烙融，得到聚己締烙體；將聚丙締加熱至烙融，得到聚丙締烙體；b)將所述 步驟a)得到的聚己締烙體進(jìn)行第一烙噴紡絲，得到聚己締納米纖維膜；所述第一烙噴紡絲 的壓強(qiáng)為0. 3MPa，第一烙噴紡絲的溫度為170°C;將所述步驟a)得到的聚丙締烙體進(jìn)行第 二烙噴紡絲，得到聚丙締納米纖維膜；所述第二烙噴紡絲的壓強(qiáng)為0. 35MPa，第二烙噴紡絲 的溫度為180°C;c)將所述步驟b)得到的聚己締納米纖維膜和聚丙締納米纖維膜復(fù)合，在 120°C、壓強(qiáng)IMI^a下熱壓0.化，冷卻至室溫，得到納米纖維復(fù)合膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明；烙噴紡 絲制備得到的納米纖維復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度較差，僅為2MI^a~3MPa。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種納米纖維復(fù)合膜及其制備方法，本發(fā)明提 供的制備方法制備得到的納米纖維復(fù)合膜具有較高的拉伸強(qiáng)度。
[0006] 本發(fā)明提供了一種納米纖維復(fù)合膜的制備方法，包括W下步驟：
[0007] 將高烙點(diǎn)聚合物溶于紡絲溶劑中，得到高烙點(diǎn)聚合物的紡絲液；
[0008] 將低烙點(diǎn)聚合物烙融，得到低烙點(diǎn)聚合物的烙體；
[0009] 所述高烙點(diǎn)聚合物與低烙點(diǎn)聚合物的烙點(diǎn)差不低于l〇°C;
[0010] 將得到的高烙點(diǎn)聚合物的紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，得到靜電紡高烙點(diǎn)聚合物纖維 膜；
[0011] 將得到的低烙點(diǎn)聚合物的烙體進(jìn)行烙噴紡絲，得到烙噴紡低烙點(diǎn)聚合物纖維膜；
[0012] 將得到的靜電紡高烙點(diǎn)聚合物纖維膜和烙噴紡低烙點(diǎn)聚合物纖維膜復(fù)合熱壓，得 到納米纖維復(fù)合膜。
[0013] 本發(fā)明提供了一種納米纖維復(fù)合膜的制備方法，包括W下步驟：
[0014] 將高烙點(diǎn)聚合物烙融，得到高烙點(diǎn)聚合物的烙體；
[0015] 將低烙點(diǎn)聚合物溶于紡絲溶劑中，得到低烙點(diǎn)聚合物的紡絲液；
[0016] 所述高烙點(diǎn)聚合物與低烙點(diǎn)聚合物的烙點(diǎn)差不低于10°C ;
[0017] 將得到的高烙點(diǎn)聚合物的烙體進(jìn)行烙噴紡絲，得到烙噴紡高烙點(diǎn)聚合物纖維膜；
[0018] 將得到的低烙點(diǎn)聚合物的紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，得到靜電紡低烙點(diǎn)聚合物纖維 胺；
[0019] 將得到的烙噴紡高烙點(diǎn)聚合物纖維膜和靜電紡低烙點(diǎn)聚合物纖維膜復(fù)合熱壓，得 到納米纖維復(fù)合膜。
[0020] 優(yōu)選地，所述高烙點(diǎn)聚合物和低烙點(diǎn)聚合物獨(dú)立地選自聚苯己締、聚諷、聚離諷、 聚偏氣己締、聚偏氣己締-全氣丙締、聚偏氣己締-=氣氯己締、聚=氣氯己締、聚四氣己 締、聚丙締膳、聚酷胺、聚己締巧挫、醋酸纖維素醋、聚苯胺、聚對(duì)苯二甲酸己二醇醋、聚對(duì)苯 二甲酸丙二醇醋、聚對(duì)苯二甲酸了二醇醋、聚酷亞胺、聚氨醋、熱塑性聚醋共聚物、聚甲基丙 締酸甲醋、聚己締醇、聚碳酸醋、聚己締亞胺、聚離離酬、聚苯并挫類、聚亞胺醋、聚醋酸己締 醋、聚甲醒、聚氯己締、聚己締、聚丙締、聚乳酸、聚環(huán)氧己燒、聚己締化咯燒酬、聚丙締酷胺、 聚多糖類、聚丙締酸類和聚N-異丙基丙締酷胺類中的一種或多種。
[0021] 優(yōu)選地，所述紡絲液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%~50%。
[002引優(yōu)選地，所述靜電紡絲的電壓為10KV~150KV;
[002引所述靜電紡絲的壓強(qiáng)為0.OlMPa~0. 5MPa;
[0024]所述靜電紡絲的環(huán)境溫度為0°C~60°C。
[00巧]優(yōu)選地，所述烙噴紡絲的壓強(qiáng)為0. 2MPa~1.OMPa;
[0026] 烙噴紡絲的溫度為100°C~300°C。
[0027] 優(yōu)選地，所述靜電紡絲中形成一個(gè)穩(wěn)定泰勒錐的喂液速度為0. 05mLA~20mLA;
[0028] 所述烙噴紡絲中形成一個(gè)穩(wěn)定泰勒錐的喂液速度為0. 05血/min~20血/min。
[002引優(yōu)選地，所述烙體的粘度優(yōu)選為0.IPa?S~22化?S;
[0030] 所述烙體的烙融指數(shù)為Ig/min~200g/min。
[0031] 優(yōu)選地，所述熱壓的溫度為80°C~450°C;
[003引所述熱壓的壓強(qiáng)為0.1 MPa~lOMPa ;
[0033] 所述熱壓的時(shí)間為0. 0比~比。
[0034] 本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的納米纖維復(fù)合膜。
[003引優(yōu)選地，所述納米纖維復(fù)合膜的孔隙率為70%~90%。
[0036] 本發(fā)明提供了一種納米纖維復(fù)合膜的制備方法，將高烙點(diǎn)聚合物或低烙點(diǎn)聚合物 溶于紡絲溶劑中，將得到的高烙點(diǎn)聚合物紡絲液或低烙點(diǎn)聚合物紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，得 到靜電紡高烙點(diǎn)聚合物纖維膜和靜電紡低烙點(diǎn)聚合物纖維膜；將低烙點(diǎn)聚合物或高烙點(diǎn)聚 合物烙融，得到低烙點(diǎn)聚合物烙體或高烙點(diǎn)聚合物烙體，將得到的低烙點(diǎn)聚合物烙體或高 烙點(diǎn)烙體進(jìn)行烙噴紡絲，得到烙噴紡低烙點(diǎn)聚合物纖維膜和烙噴紡高烙點(diǎn)聚合物纖維膜； 所述高烙點(diǎn)聚合物與低烙點(diǎn)聚合物的烙點(diǎn)差不低于10°c;將烙噴紡高烙點(diǎn)聚合物纖維膜和 靜電紡低烙點(diǎn)聚合物纖維膜復(fù)合熱壓，或?qū)⒗訃娂彽屠狱c(diǎn)聚合物纖維膜和靜電紡高烙點(diǎn)聚 合物纖維膜復(fù)合熱壓，得到納米纖維復(fù)合膜。本發(fā)明提供的納米纖維復(fù)合膜與現(xiàn)有技術(shù)中 烙噴紡絲法制備得到的納米纖維復(fù)合膜相比，具有較高的拉伸強(qiáng)度，高達(dá)22MI^a~32MPa。
[0037] 本發(fā)明提供的納米纖維復(fù)合膜用途廣泛，如生物醫(yī)學(xué)、能源化工、氣體液體過(guò)濾、 防風(fēng)防水、防風(fēng)保暖、透濕透氣、環(huán)境治理、半導(dǎo)體傳感器等領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明；本發(fā)明 提供的納米纖維復(fù)合膜能夠用于制備防水透濕透氣織物，納米纖維復(fù)合膜的耐靜水壓高達(dá)lOlSOmm&O,透濕量高達(dá)11600g/m2 ? 2化；還可W用作裡離子電池隔膜；也可W用作空氣過(guò) 濾材料。
[0038] 本發(fā)明采用靜電紡和烙噴紡相結(jié)合的方法將高烙點(diǎn)聚合物和低烙點(diǎn)聚合物分別 紡絲，將得到的高烙點(diǎn)聚合物纖維膜和低烙點(diǎn)聚合物纖維膜復(fù)合后熱壓，即可得到納米纖 維復(fù)合膜。本發(fā)明提供的烙噴紡與靜電紡相結(jié)合制備納米纖維復(fù)合膜的方法能耗低，適于 工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1得到的納米纖維復(fù)合膜的SEM圖；
[0040] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1得到的納米纖維復(fù)合膜的強(qiáng)度測(cè)試曲線圖；
[0041] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1得到的納米纖維復(fù)合膜的孔徑分布圖；
[0042] 圖4為比較例1的聚丙締膜Celgard2400與本發(fā)明實(shí)施例1制得的納米纖維復(fù)合 膜的充放電對(duì)比圖；
[0043] 圖5為比較例1的聚丙締膜Celgard2400與本發(fā)明實(shí)施例1制得的納米纖維復(fù)合 膜各自組裝電池的充放電循環(huán)對(duì)比圖；
[0044] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例2得到的納米纖維復(fù)合膜的SEM圖；
[0045] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例2得到的納米纖維復(fù)合膜的強(qiáng)度測(cè)試曲線圖；
[0046] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例3得到的納米纖維復(fù)合膜的SEM圖；
[0047] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例3得到的納米纖維復(fù)合膜的強(qiáng)度測(cè)試曲線圖；
[004引圖10為本發(fā)明實(shí)施例4得到的納米纖維復(fù)合膜的SEM圖；
[0049] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例4得到的納米纖維復(fù)合膜的強(qiáng)度測(cè)試曲線圖；
[0050] 圖12為比較例2得到的烙噴紡納米纖維復(fù)合膜的沈M圖；
[0051] 圖13為比較例2得到的烙噴紡納米纖維復(fù)合膜的強(qiáng)度測(cè)試曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052] 本發(fā)明提供了一種納米纖維復(fù)合膜的制備方法，包括W下步驟：
[0053] 將高烙點(diǎn)聚合物溶于紡絲溶劑中，得到高烙點(diǎn)聚合物的紡絲液；
[0054] 將低烙點(diǎn)聚合物烙融，得到低烙點(diǎn)聚合物的烙體；
[0055] 所述高烙點(diǎn)聚合物與低烙點(diǎn)聚合物的烙點(diǎn)差不低于10°C;
[0056] 將得到的高烙點(diǎn)聚合物的紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，得到靜電紡高烙點(diǎn)聚合物纖維 胺；
[0057] 將得到的低烙點(diǎn)聚合物的烙體進(jìn)行烙噴紡絲，得到烙噴紡低烙點(diǎn)聚合物纖維膜；
[0058] 將得到的靜電紡高烙點(diǎn)聚合物纖維膜和烙噴紡低烙點(diǎn)聚合物纖維膜復(fù)合熱壓，得 到納米纖維復(fù)合膜。
[0059] 本發(fā)明提供的納米纖維復(fù)合膜具有較高的拉伸強(qiáng)度，高達(dá)22M化~32MPa。本發(fā)明 提供的納米纖維復(fù)合膜用途廣泛，如生物醫(yī)學(xué)、能源化工、氣體液體過(guò)濾、防風(fēng)防水、防風(fēng)保 暖、透濕透氣、環(huán)境治理、半導(dǎo)體傳感器等領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明；本發(fā)明提供的納米纖維復(fù)合 膜能夠用于制備防水透濕透氣織物，還可W用作裡離子電池隔膜，也可W用作空氣過(guò)濾材 料
[0060] 本發(fā)明將高烙點(diǎn)聚合物溶于紡絲溶劑中，得到高烙點(diǎn)聚合物的紡絲液；將低烙點(diǎn) 聚合物烙融，得到低烙點(diǎn)聚合物的烙體；所述高烙點(diǎn)聚合物與低烙點(diǎn)聚合物的烙點(diǎn)差不低 于10°C。本發(fā)明對(duì)所述高烙點(diǎn)聚合物和紡絲溶劑的混合順序沒(méi)有特殊的限制，優(yōu)選將所述 高溶點(diǎn)聚合物加入到紡絲溶劑中。
[0061] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)所需的纖維膜的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，選擇合適的聚合物，本發(fā) 明對(duì)聚合物的種類沒(méi)有特殊的限制，滿足低烙點(diǎn)聚合物和高烙點(diǎn)聚合物的烙點(diǎn)差不低于 10°C即可。在本發(fā)明中，所述高烙點(diǎn)聚合物和低烙點(diǎn)聚合物的烙點(diǎn)差不低于10°C，優(yōu)選不 低于15°c，更優(yōu)選不低于20°C。在本發(fā)明中，所述高烙點(diǎn)聚合物和低烙點(diǎn)聚合物獨(dú)立地優(yōu) 選包括聚苯己締（P巧、聚諷（PS巧、聚離諷（PES)、聚偏氣己締（PVD巧、聚偏氣己締-全氣丙 締（PVDF-HFP)、聚偏氣己締氣氯己締（PVDF-CT陽(yáng)）、聚S氣氯己締（PCT陽(yáng)）、聚四氣己 締（PTFE)、聚丙締膳（PAN)、聚酷胺（PA)、聚己締巧挫、醋酸纖維素醋（CA)、聚苯胺、聚對(duì)苯 二甲酸己二醇醋（PET)、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇醋（PTT)、聚對(duì)苯二甲酸了二醇醋（PBT)、聚酷 亞胺（PI)、聚氨醋（PU)、熱塑性聚醋共聚物、聚甲基丙締酸甲醋（PMMA)、聚己締醇（PVA)、 聚碳酸醋（PC)、聚己締亞胺（PEI)、聚離離酬（P邸K)、聚苯并挫類、聚亞胺醋、聚醋酸己締醋 (PVAc)、聚甲醒（P0M)、聚氯己締（PVC)、聚己締（P巧、聚丙締（P巧、聚乳酸、聚環(huán)氧己燒、聚 己締化咯燒酬、聚多糖類、聚丙締酸類、聚丙締酷胺和聚N-異丙基丙締酷胺類中的一種或 多種；更優(yōu)選包括脂肪族聚酷胺類化合物、纖維素類、殼聚糖（PAA)、熱塑性聚氨醋（TPU)、 巧龍 6 (PA6)、PVDF、PVDF-HFP、PVDF-CT陽(yáng)、巧龍 66 (PA66)、陽(yáng)T、PP、PE、PBT、PTT和TPU中的 一種或多種，最優(yōu)選包括PVDF、PVDF-HFP、PVDF-CT陽(yáng)、巧龍 66 (PA66)、陽(yáng)T、PP、PE、PBT、PTT 和TPU中的一種或多種。本發(fā)明對(duì)所述高烙點(diǎn)聚合物和低烙點(diǎn)聚合物的形態(tài)沒(méi)有特殊的限 審IJ，優(yōu)選采用粉末狀的高烙點(diǎn)聚合物和粉末狀的低烙點(diǎn)聚合物。在本發(fā)明中，所述高烙點(diǎn)聚 合物和低烙點(diǎn)聚合物根據(jù)親水程度，可W分為疏水性聚合物、親水性聚合物和超吸水性聚 合物。
[0062] 本發(fā)明將高烙點(diǎn)聚合物溶于紡絲溶劑中，得到高烙點(diǎn)聚合物的紡絲液。本發(fā)明優(yōu) 選將高烙點(diǎn)聚合物溶于紡絲溶劑前進(jìn)行干燥。本發(fā)明為了區(qū)分下述技術(shù)