一种纳米纤维膜的制造方法与工艺

本发明属于纺织技术领域，尤其涉及一种纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术：
随着工业的迅速发展，人们对于生活环境、生活舒适度有更高的要求，而空气污染、水污染等环境问题日益突出，与此同时人们的生活生产对于个体防护、空气、液体的洁净度要求也逐步很高。目前，现有技术对于个体防护、环境治理、生物医学的发展都加快了此类技术的开发研究。将一些滤膜材料用于气体和液体的过滤方面，可对空气和水进行净化，有效解决上述问题。但是，随着人们对可入肺颗粒物(PM2.5)关注度的提高，人们对于空气过滤膜提出了更高的要求，在生物医学方面，人们也希望找到性能更好的防护材料、通透性好能更有效的隔绝细菌对于患者的感染。目前市场上所销售的普通的滤膜材料的主要有聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚酯纤维、醋酸纤维等，然而目前的这些材料制成的滤膜产品制作工艺复杂、孔隙率低、过滤效率低。达不到人们对于空气洁净度的要求。过滤材料的过滤效率会随着纤维直径的降低而提高，因而，降低纤维直径成为提高纤维滤材过滤性能的一种有效方法。采用静电纺丝的方法可得到直径在几十到1000纳米左右的纤维(传统纤维直径为20μm左右)，静电纺纤维除直径小之外，还具有孔径小、孔隙率高、纤维均一性好等优点，使其在气体过滤、液体过滤及个体防护等领域表现出巨大的应用潜力。如公开号为CN103061046的中国专利公开了一种PA6多孔纳米纤维复合膜的制备方法，将PA6进行静电纺丝，得到材质为PA6的纳米纤维膜，但是，该发明得到的PA6纳米纤维复合膜在经过静电纺丝之后需要经过辊热压成型，PA6纳米纤维复合膜在热压之后堵孔严重，使PA6纳米纤维复合膜的透气性能较差。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种纳米纤维膜及其制备方法，本发明提供的纳米纤维膜在纺丝后无需热压，使得到的纳米纤维膜具有较好的透气性能。本发明提供一种纳米纤维膜，由混合物经静电纺丝得到；所述混合物包括热塑性弹性体和溶剂。优选的，所述热塑性弹性体包括热塑性聚氨酯、热塑性聚酰胺弹性体、苯乙烯嵌段共聚物弹性体、热塑性聚烯烃共混物弹性体、热塑性硫化橡胶、热塑性聚氯乙烯弹性体和热塑性聚酯类弹性体中的一种或几种。优选的，所述混合物中热塑性弹性体的质量浓度为3～30％。优选的，所述溶剂包括酰胺类化合物。优选的，所述纳米纤维膜的纤维直径为50～2000nm。优选的，所述纳米纤维膜的孔径为10～2000nm。优选的，所述纳米纤维膜的孔隙率为70～90％。优选的，所述混合物中还包括纳米粒子，所述纳米粒子包括纳米光催化剂和/或吸附剂。优选的，所述纳米粒子的质量分数为0.1～10％。本发明提供一种纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：将热塑性弹性体与溶剂混合，得到混合物，所述溶剂包括酰胺类化合物；将所述混合物进行静电纺丝，得到纳米纤维膜。本发明提供了一种纳米纤维膜，由混合物经静电纺丝得到；所述混合物包括热塑性弹性体和溶剂。本发明提供的纳米纤维膜采用热塑性弹性体为主要原料，经静电纺丝得到，本发明提供的纳米纤维膜在静电纺丝后无需热压，即可具有较高的强度，从而避免了在热压过程中的堵孔现象，使得到的纳米纤维膜具有较好的透气性能。另外，本发明提供的纳米纤维膜还具有较高的强度、透气量和透液量。实验结果表明，本发明提供的纳米纤维膜透气量为2.5mL/cm2·s，强度最高可达42MPa。另外，由于本发明提供的纳米纤维膜的材质为热塑性弹性体，因此，本发明提供的纳米纤维膜还具有优异的弹性。进一步的，将本发明提供的纳米纤维膜与具有吸附和催化性能的纳米粒子结合，得到具有吸附功能的纳米纤维膜，可作为过滤材料应用于防护品和气液过滤中。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本发明实施例1得到纳米纤维膜的SEM图；图2为本发明实施例1得到纳米纤维膜的强度测试曲线图；图3为本发明实施例2得到纳米纤维复合膜的SEM图；图4为本发明实施例2得到纳米纤维复合膜的强度测试曲线图；图5为本发明实施例3得到纳米纤维复合膜的SEM图；图6为本发明实施例3得到纳米纤维复合膜的强度测试曲线图；图7为本发明实施例4得到纳米纤维膜的SEM图；图8为本发明实施例4得到纳米纤维膜的强度测试曲线图；图9为本发明比较例1得到的热压前纳米纤维膜的SEM图；图10为本发明比较例1得到的热压后纳米纤维膜的SEM图；图11为本发明比较例1得到的热压前纳米纤维膜的强度测试图；图12为本发明比较例1得到的热压后纳米纤维膜的强度测试图；图13为本发明比较例2得到的纳米纤维膜的SEM图；图14为本发明比较例2得到的纳米纤维膜的强度测试图。具体实施方式本发明提供了一种纳米纤维膜，由混合物经静电纺丝得到；所述混合物包括热塑性弹性体和溶剂。本发明提供的纳米纤维膜经静电纺丝后无需热压，即可具有较高的强度和透气性能。在本发明中，所述纳米纤维膜的纤维直径优选为50～2000nm，更优选为80～1900nm，最优选为100～1800nm；所述纳米纤维膜的孔径优选为10～2000nm，更优选为20～1900nm，更优选为50～1800nm；所述纳米纤维膜的孔隙率优选为70～90％，更优选为72～88％，最优选为75～85％；所述纳米纤维莫的厚度优选为20～35μm，更优选为25～30μm。本发明提供的纳米纤维膜由混合物经静电纺丝得到，所述混合物包括热塑性弹性体，在本发明中，所述热塑性弹性体优选包括热塑性聚氨酯、热塑性聚酰胺弹性体、苯乙烯嵌段共聚物弹性体、热塑性聚烯烃共混物弹性体、热塑性硫化橡胶、热塑性聚氯乙烯弹性体和热塑性聚酯类弹性体中的一种或几种，更优选包括热塑性聚氨酯、热塑性聚酰胺弹性体、苯乙烯嵌段共聚物弹性体、热塑性聚烯烃共混物弹性体和热塑性硫化橡胶中的一种或几种，最优选包括热塑性聚氨酯、苯乙嵌段共聚物弹性体和热塑性聚酰胺弹性体中的一种或几种。在本发明中，所述热塑性弹性体在所述混合物中的质量浓度优选为3～30％，更优选为5～25％，最优选为8～20％。本发明对所述热塑性弹性体的来源没有特殊的限制，可采用所述热塑性弹性体的市售商品，也可按照本领域技术人员熟知的制备所述热塑性弹性体的技术方案自行制备。在本发明中，所述混合物包括溶剂，所述溶剂优选包括酰胺类化合物、水、甲醇、乙醇、正丁醇、异丙醇、六氟异丙醇、三氟乙醇、苯酚、甲酸、乙酸、三氟乙酸、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、吡啶、甲苯、N－甲基吡咯烷酮、十氢化奈、环己烷和二硫化碳中的一种或几种，更优选包括N,N－二甲基甲酰胺、N,N－二甲基乙酰胺、乙醇、正丁醇、三氟乙醇、苯酚、甲酸、三氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、甲苯和环己烷中的一种或几种，最优选包括N,N－二甲基甲酰胺、N,N－二甲基乙酰胺、丙酮、四氢呋喃、三氯甲烷、甲苯和环己烷中的一种或几种。在本发明中，所述溶剂的用量能够保证所述混合物中热塑性弹性体的质量浓度达到上述要求的范围内即可。本发明对所述溶剂的来源没有特殊的限制，采用所述溶剂的市售商品即可。为了使本发明提供的纳米纤维膜具有吸附和降解有害物质的功能，在本发明中，所述混合物中优选还包括纳米粒子，所述纳米粒子包括纳米光催化剂和/或吸附剂，在本发明中，所述光催化剂优选为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米二氧化锡、纳米氧化锌、纳米三氧化二铁、纳米氯化锂、纳米氧化铜、纳米三氧化二铟、纳米三氧化钼、纳米三氧化钨、纳米硫化锌、纳米硫化银、纳米硫化镉、纳米金、纳米银和纳米铜中的一种或几种，更优选为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米二氧化锡、纳米三氧化二钛、纳米氧化铜、纳米硫化锌和纳米银中的一种或几种，最优选为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米银中的一种或几种；所述吸附剂优选为活性炭、碳纳米管和石墨烯中的一种或几种，更优选为活性炭。在本发明中，所述纳米粒子在所述混合物中的质量分数优选为0.1～10％，更优选为0.5～9.5％，最优选为1～9％。本发明对所述纳米粒子的来源没有特殊的限制，可采用所述纳米粒子的市售商品，也可按照本领域技术人员熟知的制备所述纳米粒子的技术方案自行制备。本发明还提供了一种纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：将热塑性弹性体与溶剂混合，得到混合物；将所述混合物进行静电纺丝，得到纳米纤维膜。本发明将热塑性弹性体与溶剂混合，得到混合物，本发明优选将所述热塑性弹性体进行第一干燥，得到干燥的热塑性弹性体，将所述热塑性弹性体与溶剂混合，得到混合物。在本发明中，所述热塑性弹性体的种类、来源和用量与上述技术方案中...