一種制備親水性尼龍膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表面親水性材料的制備方法，尤其涉及一種制備親水性尼龍膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]材料表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能調(diào)控一直是高分子材料高性能化的研宄熱點(diǎn)及難點(diǎn)。尼龍材料表面親水性的改善有利于提升尼龍的印染和生物相容性等特性。專利CN104313890公布了一種改善尼龍表面親水性的方法，其特點(diǎn)是配置酶處理液，將酶處理液涂敷于尼龍纖維表面，該處理液可與尼龍鏈段的酰胺鍵進(jìn)行降解反應(yīng)，從而使生物酶吸附在尼龍纖維表面，改善親水性。專利CN101880403A將尼龍鏈段中酰胺鍵用酸部分水解后，再用碳化二亞胺將殼聚糖與水解尼龍脫水交聯(lián)，制備親水性優(yōu)良的尼龍材料。尼龍依靠分子鏈段間酰胺鍵形成的分子間氫鍵而結(jié)晶。降低尼龍的結(jié)晶度后，尼龍本體能夠?yàn)闃O性小分子提供更大的自由體積，從而也能夠提升尼龍的親水性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種親水性尼龍膜的制備方法，其特點(diǎn)是在不對(duì)尼龍表面做后續(xù)處理，也不在尼龍中混入親水性的納米顆粒，而是在尼龍膜制備過程中施加靜電場(chǎng)，尼龍膜的制備采用相轉(zhuǎn)化法。成膜后的尼龍膜表面親水性顯著提升。
[0004]本發(fā)明的另一特點(diǎn)是在成膜母液中引入少量的水，占溶劑體積的1% _10%。當(dāng)靜電場(chǎng)作用于成膜母液時(shí)，尼龍分子鏈段中酰胺鍵之間形成的氫鍵在靜電場(chǎng)的作用下形成取向，破壞了尼龍分子原有的氫鍵環(huán)境，降低了尼龍的結(jié)晶度。當(dāng)水加入至成膜母液后，由于水分子的揮發(fā)性遠(yuǎn)不及三氟乙醇和甲酸的揮發(fā)性強(qiáng)，致使水分子與尼龍鏈段之間的作用將在尼龍發(fā)生相轉(zhuǎn)化時(shí)，逐漸成膜時(shí)顯現(xiàn)，即當(dāng)大部分三氟乙醇或甲酸從母液中揮發(fā)后，不易揮發(fā)的水分子對(duì)尼龍的結(jié)晶行為將產(chǎn)生很大影響。在靜電場(chǎng)的作用下，水分子、溶劑、尼龍鏈段會(huì)發(fā)生極化，由于水分子提供的強(qiáng)氫鍵環(huán)境，大大破壞地尼龍鏈段的氫鍵環(huán)境和氫鍵的取向，從而很大程度抑制了尼龍鏈段的結(jié)晶。采用本方法制備的尼龍膜，尼龍結(jié)晶度降幅達(dá)60%，表面接觸角由下降至20°，親水性顯著提升。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種制備親水性尼龍膜的方法，其特征在于具體制備步驟如下:(I)將尼龍溶于溶劑中，制備母液；(2)向母液中加入占母液體積1% -10%的水；(3)將母液置于導(dǎo)電成膜平板上；(4)在導(dǎo)電成膜平板上施加垂直于導(dǎo)電成膜平板的靜電場(chǎng)，該靜電場(chǎng)促使溶劑脫離母液，使得母液中尼龍鏈段發(fā)生相轉(zhuǎn)化，獲得親水性提高的尼龍膜。
[0006]所述的溶劑為無(wú)水三氟乙醇或無(wú)水甲酸。
[0007]所述的靜電場(chǎng)通過直流電源施加形成，所述的直流電源的電壓為100V-20000V。
[0008]所述的母液中的高分子與溶劑的質(zhì)量比為0.001g/ml-10g/mlo
[0009]導(dǎo)電成膜平板的上方設(shè)置有導(dǎo)電成膜上板，所述的導(dǎo)電成膜平板接地，所述的導(dǎo)電成膜上板接電源。
[0010]本發(fā)明的關(guān)鍵在于在電場(chǎng)的作用下，向尼龍成膜母液中引入少量的水(占溶劑體積的1% -10% )，大幅降低尼龍膜結(jié)晶度，從而改善尼龍膜親水性。
[0011]本發(fā)明的樣品結(jié)構(gòu)分析:采用差示掃描量熱議(DSC)測(cè)量尼龍膜的結(jié)晶度，尼龍膜以10°C ^mirT1的速率從室溫升溫至230°C記錄升溫過程中晶格的熔化焓，尼龍膜的結(jié)晶度=熔化焓[J/g]/169[J/g]。采用靜態(tài)接觸角法測(cè)量尼龍料表面親水性質(zhì)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于少量水分子的存在，在電場(chǎng)作用下，尼龍成膜母液的相分離行為明顯改變。主要由于電場(chǎng)對(duì)水分子、尼龍鏈段中酰胺官能團(tuán)的極化作用，改變了氫鍵的取向，破壞了氫鍵環(huán)境，致使尼龍膜結(jié)晶度大幅下降，從而，提升了尼龍膜的親水性。
【附圖說明】
[0013]圖1為對(duì)比例I和實(shí)施例1制備的尼龍膜差示掃描量熱圖；
[0014]圖2為對(duì)比例I薄膜上表面接觸角示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明的成膜裝置示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1薄膜上表面接觸角示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0018]對(duì)比例I
[0019]將0.5g分子量為lOOOOg/mol的尼龍6溶于1ml甲酸中，獲得成膜母液。將成膜母液5ml置于導(dǎo)電成膜平板上(平板不通電)，室溫下自然揮發(fā)后成膜，成膜時(shí)間需24h。尼龍膜結(jié)晶度為68.5%，結(jié)果如圖1所示。接觸角為89°，結(jié)果如圖2所示。
[0020]對(duì)比例2
[0021]將0.5g分子量為10000g/mol的尼龍6溶于1ml甲酸中，將成膜母液5ml置于導(dǎo)電成膜平板上，將成膜平板置于平行板電場(chǎng)中，在表面皿兩側(cè)施加電場(chǎng)，其中導(dǎo)電成膜平板上板帶負(fù)電，導(dǎo)電成膜平板下板接地，直流電壓場(chǎng)強(qiáng)為1000V。室溫下電場(chǎng)作用時(shí)間20min成膜液完全相分離，獲得尼龍膜。對(duì)比例2中，母液中不加入水，尼龍膜的結(jié)晶度為60.8%。接觸角為78°。
[0022]實(shí)施例1
[0023]將0.5g分子量為10000g/mol的尼龍6溶于1ml甲酸中配制成膜母液，向母液中加入Iml水后，將溶液5ml置于導(dǎo)電成膜平板上，將成膜平板置于平行板電場(chǎng)中，在表面皿兩側(cè)施加電場(chǎng)，其中導(dǎo)電成膜平板上板帶負(fù)電，導(dǎo)電成膜平板下板接地，直流電壓場(chǎng)強(qiáng)為100Vo成膜裝置示意圖如圖3所示。室溫下電場(chǎng)作用時(shí)間15min成膜液完全相分離，獲得尼龍膜。尼龍膜的結(jié)晶度為25.8%，如圖1。接觸角為30°，結(jié)果如圖4所示。測(cè)試結(jié)果與對(duì)比例I中相比，靜電場(chǎng)破壞了尼龍的氫鍵，大大降低了尼龍膜的熔融放熱焓，表面結(jié)晶度明顯降低。接觸角降低至30°，表明薄膜親水性明顯提高。
[0024]實(shí)施例2
[0025]將0.5g分子量為10000g/mol的尼龍6溶于1ml甲酸中配制成膜母液，向母液中加入0.5ml水后，將溶液5ml置于導(dǎo)電成膜平板上，將成膜平板置于平行板電場(chǎng)中，在表面皿兩側(cè)施加電場(chǎng)，其中導(dǎo)電成膜平板上板帶負(fù)電，導(dǎo)電成膜平板下板接地，直流電壓場(chǎng)強(qiáng)為100Vo成膜裝置示意圖如圖3所示。室溫下電場(chǎng)作用時(shí)間15min成膜液完全相分離，獲得尼龍膜。尼龍膜的結(jié)晶度為35.8%。接觸角為40°。
[0026]實(shí)施例3
[0027]將0.5g分子量為10000g/mol的尼龍6溶于1ml甲酸中配制成膜母液，向母液中加入0.5ml水后，將溶液5ml置于導(dǎo)電成膜平板上，將成膜平板置于平行板電場(chǎng)中，在表面皿兩側(cè)施加電場(chǎng)，其中導(dǎo)電成膜平板上板帶負(fù)電，導(dǎo)電成膜平板下板接地，直流電壓場(chǎng)強(qiáng)為20000V。成膜裝置示意圖如圖3所示。室溫下電場(chǎng)作用時(shí)間15min成膜液完全相分離，獲得尼龍膜。尼龍膜的結(jié)晶度為20.8%。接觸角為20°。
[0028]實(shí)施例4
[0029]將0.5g分子量為10000g/mol的尼龍6溶于1ml三氟乙醇中配制成膜母液，向母液中加入0.5ml水后，將溶液5ml置于導(dǎo)電成膜平板上，將成膜平板置于平行板電場(chǎng)中，在表面皿兩側(cè)施加電場(chǎng)，其中導(dǎo)電成膜平板上板帶正電，導(dǎo)電成膜平板下板接地，直流電壓場(chǎng)強(qiáng)為100V。成膜裝置示意圖如圖3所示。室溫下電場(chǎng)作用時(shí)間15min成膜液完全相分離，獲得尼龍膜。尼龍膜的結(jié)晶度為40.8%。接觸角為35°。
[0030]實(shí)施例5
[0031]將0.5g分子量為10000g/mol的尼龍6溶于500ml三氟乙醇中配制成膜母液，向母液中加入50ml水后，將溶液5ml置于導(dǎo)電成膜平板上，將成膜平板置于平行板電場(chǎng)中，在表面皿兩側(cè)施加電場(chǎng)，其中導(dǎo)電成膜平板上板帶正電，導(dǎo)電成膜平板下板接地，直流電壓場(chǎng)強(qiáng)為3000V。成膜裝置示意圖如圖3所示。室溫下電場(chǎng)作用時(shí)間5min成膜液完全相分離，獲得尼龍膜。尼龍膜的結(jié)晶度為20.8%。接觸角為20°。
[0032]實(shí)施例6
[0033]將1g分子量為5000g/mol的尼龍6溶于1ml三氟乙醇中配制成膜母液，向母液中加入0.1ml水后，將溶液5ml置于導(dǎo)電成膜平板上，將成膜平板置于平行板電場(chǎng)中，在表面皿兩側(cè)施加電場(chǎng)，其中導(dǎo)電成膜平板上板帶正電，導(dǎo)電成膜平板下板接地，直流電壓場(chǎng)強(qiáng)為20000V。成膜裝置示意圖如圖3所示。室溫下電場(chǎng)作用時(shí)間40min成膜液完全相分離，獲得尼龍膜。尼龍膜的結(jié)晶度為30.8%。接觸角為45°。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備親水性尼龍膜的方法，其特征在于具體制備步驟如下:(1)將尼龍溶于溶劑中，制備母液；⑵向母液中加入占母液體積1% -10%的水；(3)將母液置于導(dǎo)電成膜平板上；(4)在導(dǎo)電成膜平板上施加垂直于導(dǎo)電成膜平板的靜電場(chǎng)，該靜電場(chǎng)促使溶劑脫離母液，使得母液中尼龍鏈段發(fā)生相轉(zhuǎn)化，獲得親水性提高的尼龍膜。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種制備親水性尼龍膜的方法，其特征在于所述的溶劑為無(wú)水三氟乙醇或無(wú)水甲酸。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種制備親水性尼龍膜的方法，其特征在于所述的靜電場(chǎng)通過直流電源施加形成，所述的直流電源的電壓為100V-20000V。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種制備親水性尼龍膜的方法，其特征在于所述的母液中的高分子與溶劑的質(zhì)量比為0.001g/ml-10g/ml。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備親水性尼龍膜的方法，其特征在于導(dǎo)電成膜平板的上方設(shè)置有導(dǎo)電成膜上板，所述的導(dǎo)電成膜平板接地，所述的導(dǎo)電成膜上板接電源。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備親水性尼龍膜的方法，其特征在于具體制備步驟如下：(1)將尼龍溶于溶劑中，制備母液；(2)向母液中加入占母液體積0.5％-10％的水；(3)將母液置于導(dǎo)電成膜平板上；(4)在導(dǎo)電成膜平板上施加垂直于導(dǎo)電成膜平板的靜電場(chǎng)，該靜電場(chǎng)促使溶劑脫離母液，使得母液中尼龍鏈段發(fā)生相轉(zhuǎn)化，獲得親水性提高的尼龍膜。
【IPC分類】C08L77-02, C08J5-18
【公開號(hào)】CN104744715
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510155732
【發(fā)明人】周琦, 姚順英, 李如誠(chéng), 張敬文, 王偉東, 吳斌
【申請(qǐng)人】寧波工程學(xué)院
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月3日