一种聚四氟乙烯静电纺丝溶液的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种静电纺丝液，特别是提供一种制备聚四氟乙烯纳米纤维膜的静电纺丝溶液，属于纺织技术领域。
技术背景
[0002]随着世界各国工业化进程的不断加快，空气污染、水污染日益严重，破坏了生态平衡，严重影响到人类的健康。例如工业炉窑排放的PM2.5颗粒、氮氧化合物、碳氢化合物等，以及工业随着生活水平的提高，人们对空气和水的纯净程度要求越来越高，高效空气过滤材料和液体过滤微孔膜材料研发至关重要。
[0003]聚四氟乙烯由于其使用温度范围广(-250?260°C )，同时具有耐化学腐蚀和耐候性、摩擦系数低、优异的电气绝缘性、耐高低温性等众多优良品质，聚四氟乙烯多孔膜在空气过滤和水过滤上应用广泛(中国专利CN 103272497A、CN103007788A)。目前，聚四氟乙烯微孔膜的加工主要有三条路线，一是在聚四氟乙烯中添加成孔剂，将聚四氟乙烯制成膜后再将成孔剂加热水洗除去(美国专利USP N0.4，863，604)。二是采用双向拉伸的方法生产，将聚四氟乙烯粉末糊料挤出、压延后，先纵向拉伸得到未烧成带，再横向拉伸，形成倾斜的网格状结构(中国专利CN 1042498C，聚四氟乙烯微孔膜及制造方法)。三是采用静电纺丝法，将聚四氟乙烯与聚乙烯醇、聚氧乙烯等聚合物助纺剂混合配制纺丝溶液，静电纺丝形成复合微孔膜，再进行烧结去除聚乙烯醇、聚氧乙烯等聚合物形成纯聚四氟乙烯微孔膜(中国专利CN101530750A，聚四氟乙烯微孔膜的制备方法)。静电纺是目前发展极为迅速的一种超细纤维微孔膜制备方法。然而，与普通的塑料相比，聚四氟乙烯几乎不溶于所有的溶剂和难以熔融，只在300°C以上稍溶于全烷烃(约0.lg/100g)，使得聚四氟乙烯纺丝困难。目前仅有少数专利和文献报道采用静电纺丝技术制备聚四氟乙烯超细纤维微孔膜，且现有报道中，纺丝液中聚合物助纺剂用量较大(助纺剂经高温煅烧后将被去除)，与聚四乙烯的质量比通常不低于20: 80，导致聚四氟乙烯纤维多孔膜的制成率较低，生产效率不高的问题。
【发明内容】
[0004]本发明涉及一种用于生产聚四氟乙烯超细纤维膜的静电纺丝液，解决现有制备静电纺聚四氟乙烯超细纤维多孔膜时纺丝液中聚合物助纺剂用量高的问题。
[0005]本发明所采用的技术方案，提供一种静电纺丝溶液，其特征为由聚四氟乙烯、普鲁兰多糖、硼酸的水溶液组成，所述纺丝溶液中聚四氟乙烯、普鲁兰多糖、硼酸三者间按质量比计算，份额如下:
[0006](I)聚四氟乙烯85?95
[0007](2)普鲁兰多糖5?15
[0008](3)硼酸0.005 ?0.015
[0009]所述普鲁兰多糖平均分子量为8?13万；所述纺丝液总溶度为40?45%。
[0010]普鲁兰多糖是一种水溶性粘质多糖类线性高聚物，成品为白色颗粒状固体，由于其具有良好的成膜、成纤维和增稠特性，已广泛应用于医药、食品、化纤等领域，是一种良好的添加剂。
[0011]所述聚四氟乙烯静电纺丝溶液的配制包括以下几个步骤:
[0012](I)普鲁兰多糖水溶液配制
[0013]称取一定质量的普鲁兰多糖粉末和去离子水，将普鲁兰多糖粉末倒入装去离子水的广口瓶中，放在磁力搅拌器上搅拌60分钟，配出浓度为15?18%普鲁兰多糖水溶液；
[0014](3)硼酸溶液配制
[0015]称取一定质量的硼酸粉末和去离子水，将硼酸加入到盛去离子水的烧杯中，用玻璃棒轻轻搅拌，至完全溶解，配制成4?5%硼酸溶液；
[0016](4)纺丝溶液制备
[0017]将市售固含量60%的聚四氟乙烯水乳液与配制好的普鲁兰多糖溶液按一定比例进行混合，再滴加少许硼酸溶液，配成所述总浓度为40?45%之间的纺丝溶液。
[0018]所述纺丝溶液是利用普鲁兰多糖与硼酸的络合作用提高纺丝液的可纺性能，其作用机理在于普鲁兰多糖结构中含有大量的羟基，易与硼酸之间络合形成网状交联结构，此夕卜，普鲁兰多糖虽然是线性高聚物，但其结构空间体积位阻较大，络合后对溶液增稠效果明显，可显著提高添加相同质量分数的普鲁兰多糖下聚四氟乙烯水溶液的粘度，从而减少了助纺剂的使用量，提高聚四氟乙烯纤维多孔膜的制成率和生产效率。利用本纺丝液，普鲁兰多糖与聚四氟乙烯质量比仅5: 95时就可顺利进行静电纺丝，且纤维均匀性良好，高温煅烧后可成功制得聚四氟乙烯超细纤维微孔膜。
[0019]图文简单描述
[0020]图1为采用实例I纺丝液静电纺生产的聚四氟乙烯/普鲁兰多糖/硼酸复合纤维微孔膜扫描电镜照片；
[0021]图2为390°C烧结后得到的纯聚四氟乙烯超细纤维微孔膜扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0022]下面通过实施例，进一步描述其发明特征。
[0023]实施例1:
[0024]纺丝溶液的各组分，按质量比计算份额如下:
[0025](I)聚四氟乙烯95
[0026](2)普鲁兰多糖5
[0027](3)硼酸0.015
[0028]所述普鲁兰多糖平均分子量为13万；所述纺丝液总浓度为45%。
[0029]实施例2:
[0030]纺丝溶液的各组分，按质量比计算份额如下:
[0031](I)聚四氟乙烯90
[0032](2)普鲁兰多糖10
[0033](3)硼酸0.01
[0034]所述普鲁兰多糖平均分子量为10万；所述纺丝液总浓度为43%。
[0035]实施例3:
[0036]纺丝溶液的各组分，按质量比计算份额如下:
[0037](I)聚四氟乙烯85
[0038](2)普鲁兰多糖15
[0039](3)硼酸0.0085
[0040]所述普鲁兰多糖平均分子量为8万；所述纺丝液总浓度为42%。
[0041]实施例4:
[0042]纺丝溶液的各组分，按质量比计算份额如下:
[0043](I)聚四氟乙烯85
[0044](2)普鲁兰多糖15
[0045](3)硼酸0.005
[0046]所述普鲁兰多糖平均分子量为11万；所述纺丝液总浓度为40%。
【主权项】
1.一种聚四氟乙烯静电纺丝溶液，其特征为由聚四氟乙烯、聚乙烯醇、硼酸的水溶液组成，所述纺丝溶液中聚四氟乙烯、聚乙烯醇、硼酸三者间按质量比计算，份额如下: (1)聚四氟乙烯80?90 (2)聚乙烯醇10?20 (3)硼酸0.01 ?0.03 所述聚乙烯醇聚合度为1700，醇解度为88%，所述纺丝液总溶度为40?45%。
【专利摘要】本发明涉及一种聚四氟乙烯静电纺丝溶液，其特征为由聚四氟乙烯、聚乙烯醇、硼酸的水溶液组成。其配制方法将市售聚四氟乙水烯乳液与聚乙烯醇水溶液按预定份额混合后，滴加少许硼酸溶液搅拌均匀即可；所述聚乙烯醇聚合度为1700，醇解度为88％，所述纺丝液总溶度为40～45％。利用本发明纺丝液，聚乙烯醇与聚四氟乙烯质量比仅10∶90时就可顺利进行静电纺丝，且纤维均匀性良好，高温煅烧后可成功制得聚四氟乙烯超细纤维微孔膜。
【IPC分类】D01F1/10, D01F8/10
【公开号】CN105133080
【申请号】CN201510675467
【发明人】康卫民, 鞠敬鸽, 马晓敏, 程博闻, 李磊, 庄旭品, 赵义侠, 刘晓红, 乔春梅
【申请人】天津工业大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年10月16日