一种纳米纤维复合膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及纺丝技术领域，尤其设及一种纳米纤维复合膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 纳米纤维的直径是纳米级的，长度是微米、毫米甚至于更长，极高的长径比使其易 于制成线、拉、膜等多种形态的制品，使用时更加灵活方便，而仍保留纳米材料的特性。
[0003] 随着科学技术的进步和生活品质的提高，对膜的性能要求相应越来越高，纳米纤 维膜因其具有比表面积大、孔隙率高、质量轻、易与纳米尺寸的活性物质结合等优异性能而 受到越来越多的关注。纳米纤维膜在组织工程支架、传感器感知膜、防护性服装材料、导电 材料、过滤材料及医药等领域具有广泛的应用。
[0004] 现有技术中制备纳米纤维膜的方法之一为烙喷纺丝法，烙喷纺丝法是将烙融聚合 物通过烙喷头的多个喷丝微孔挤出，用高速气体流拉细烙融聚合物W形成直径很小的纤 维，从而形成纳米纤维膜。现有技术中烙喷纺丝法制备纳米纤维复合膜，包括W下步骤；a) 将聚己締加热至烙融，得到聚己締烙体；将聚丙締加热至烙融，得到聚丙締烙体；b)将所述 步骤a)得到的聚己締烙体进行第一烙喷纺丝，得到聚己締纳米纤维膜；所述第一烙喷纺丝 的压强为0. 3MPa，第一烙喷纺丝的温度为170°C;将所述步骤a)得到的聚丙締烙体进行第 二烙喷纺丝，得到聚丙締纳米纤维膜；所述第二烙喷纺丝的压强为0. 35MPa，第二烙喷纺丝 的温度为180°C;c)将所述步骤b)得到的聚己締纳米纤维膜和聚丙締纳米纤维膜复合，在 120°C、压强IMI^a下热压0.化，冷却至室温，得到纳米纤维复合膜。实验结果表明；烙喷纺 丝制备得到的纳米纤维复合膜的拉伸强度较差，仅为2MI^a~3MPa。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纳米纤维复合膜及其制备方法，本发明提 供的制备方法制备得到的纳米纤维复合膜具有较高的拉伸强度。
[0006] 本发明提供了一种纳米纤维复合膜的制备方法，包括W下步骤：
[0007] 将高烙点聚合物溶于纺丝溶剂中，得到高烙点聚合物的纺丝液；
[0008] 将低烙点聚合物烙融，得到低烙点聚合物的烙体；
[0009] 所述高烙点聚合物与低烙点聚合物的烙点差不低于l〇°C;
[0010] 将得到的高烙点聚合物的纺丝液进行静电纺丝，得到静电纺高烙点聚合物纤维 膜；
[0011] 将得到的低烙点聚合物的烙体进行烙喷纺丝，得到烙喷纺低烙点聚合物纤维膜；
[0012] 将得到的静电纺高烙点聚合物纤维膜和烙喷纺低烙点聚合物纤维膜复合热压，得 到纳米纤维复合膜。
[0013] 本发明提供了一种纳米纤维复合膜的制备方法，包括W下步骤：
[0014] 将高烙点聚合物烙融，得到高烙点聚合物的烙体；
[0015] 将低烙点聚合物溶于纺丝溶剂中，得到低烙点聚合物的纺丝液；
[0016] 所述高烙点聚合物与低烙点聚合物的烙点差不低于10°C ;
[0017] 将得到的高烙点聚合物的烙体进行烙喷纺丝，得到烙喷纺高烙点聚合物纤维膜；
[0018] 将得到的低烙点聚合物的纺丝液进行静电纺丝，得到静电纺低烙点聚合物纤维 胺；
[0019] 将得到的烙喷纺高烙点聚合物纤维膜和静电纺低烙点聚合物纤维膜复合热压，得 到纳米纤维复合膜。
[0020] 优选地，所述高烙点聚合物和低烙点聚合物独立地选自聚苯己締、聚讽、聚離讽、 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、醋酸纤维素醋、聚苯胺、聚对苯二甲酸己二醇醋、聚对苯 二甲酸丙二醇醋、聚对苯二甲酸了二醇醋、聚酷亚胺、聚氨醋、热塑性聚醋共聚物、聚甲基丙 締酸甲醋、聚己締醇、聚碳酸醋、聚己締亚胺、聚離離酬、聚苯并挫类、聚亚胺醋、聚醋酸己締 醋、聚甲醒、聚氯己締、聚己締、聚丙締、聚乳酸、聚环氧己烧、聚己締化咯烧酬、聚丙締酷胺、 聚多糖类、聚丙締酸类和聚N-异丙基丙締酷胺类中的一种或多种。
[0021] 优选地，所述纺丝液的质量分数为3%~50%。
[002引优选地，所述静电纺丝的电压为10KV~150KV;
[002引所述静电纺丝的压强为0.OlMPa~0. 5MPa;
[0024]所述静电纺丝的环境温度为0°C~60°C。
[00巧]优选地，所述烙喷纺丝的压强为0. 2MPa~1.OMPa;
[0026] 烙喷纺丝的温度为100°C~300°C。
[0027] 优选地，所述静电纺丝中形成一个稳定泰勒锥的喂液速度为0. 05mLA~20mLA;
[0028] 所述烙喷纺丝中形成一个稳定泰勒锥的喂液速度为0. 05血/min~20血/min。
[002引优选地，所述烙体的粘度优选为0.IPa?S~22化?S;
[0030] 所述烙体的烙融指数为Ig/min~200g/min。
[0031] 优选地，所述热压的温度为80°C~450°C;
[003引所述热压的压强为0.1 MPa~lOMPa ;
[0033] 所述热压的时间为0. 0比~比。
[0034] 本发明提供了一种上述技术方案所述制备方法制备得到的纳米纤维复合膜。
[003引优选地，所述纳米纤维复合膜的孔隙率为70%~90%。
[0036] 本发明提供了一种纳米纤维复合膜的制备方法，将高烙点聚合物或低烙点聚合物 溶于纺丝溶剂中，将得到的高烙点聚合物纺丝液或低烙点聚合物纺丝液进行静电纺丝，得 到静电纺高烙点聚合物纤维膜和静电纺低烙点聚合物纤维膜；将低烙点聚合物或高烙点聚 合物烙融，得到低烙点聚合物烙体或高烙点聚合物烙体，将得到的低烙点聚合物烙体或高 烙点烙体进行烙喷纺丝，得到烙喷纺低烙点聚合物纤维膜和烙喷纺高烙点聚合物纤维膜； 所述高烙点聚合物与低烙点聚合物的烙点差不低于10°c;将烙喷纺高烙点聚合物纤维膜和 静电纺低烙点聚合物纤维膜复合热压，或将烙喷纺低烙点聚合物纤维膜和静电纺高烙点聚 合物纤维膜复合热压，得到纳米纤维复合膜。本发明提供的纳米纤维复合膜与现有技术中 烙喷纺丝法制备得到的纳米纤维复合膜相比，具有较高的拉伸强度，高达22MI^a~32MPa。
[0037] 本发明提供的纳米纤维复合膜用途广泛，如生物医学、能源化工、气体液体过滤、 防风防水、防风保暖、透湿透气、环境治理、半导体传感器等领域。实验结果表明；本发明 提供的纳米纤维复合膜能够用于制备防水透湿透气织物，纳米纤维复合膜的耐静水压高达lOlSOmm&O,透湿量高达11600g/m2 ? 2化；还可W用作裡离子电池隔膜；也可W用作空气过 滤材料。
[0038] 本发明采用静电纺和烙喷纺相结合的方法将高烙点聚合物和低烙点聚合物分别 纺丝，将得到的高烙点聚合物纤维膜和低烙点聚合物纤维膜复合后热压，即可得到纳米纤 维复合膜。本发明提供的烙喷纺与静电纺相结合制备纳米纤维复合膜的方法能耗低，适于 工业化生产。
【附图说明】
[0039] 图1为本发明实施例1得到的纳米纤维复合膜的SEM图；
[0040] 图2为本发明实施例1得到的纳米纤维复合膜的强度测试曲线图；
[0041] 图3为本发明实施例1得到的纳米纤维复合膜的孔径分布图；
[0042] 图4为比较例1的聚丙締膜Celgard2400与本发明实施例1制得的纳米纤维复合 膜的充放电对比图；
[0043] 图5为比较例1的聚丙締膜Celgard2400与本发明实施例1制得的纳米纤维复合 膜各自组装电池的充放电循环对比图；
[0044] 图6为本发明实施例2得到的纳米纤维复合膜的SEM图；
[0045] 图7为本发明实施例2得到的纳米纤维复合膜的强度测试曲线图；
[0046] 图8为本发明实施例3得到的纳米纤维复合膜的SEM图；
[0047] 图9为本发明实施例3得到的纳米纤维复合膜的强度测试曲线图；
[004引图10为本发明实施例4得到的纳米纤维复合膜的SEM图；
[0049] 图11为本发明实施例4得到的纳米纤维复合膜的强度测试曲线图；
[0050] 图12为比较例2得到的烙喷纺纳米纤维复合膜的沈M图；
[0051] 图13为比较例2得到的烙喷纺纳米纤维复合膜的强度测试曲线图。
【具体实施方式】
[0052] 本发明提供了一种纳米纤维复合膜的制备方法，包括W下步骤：
[0053] 将高烙点聚合物溶于纺丝溶剂中，得到高烙点聚合物的纺丝液；
[0054] 将低烙点聚合物烙融，得到低烙点聚合物的烙体；
[0055] 所述高烙点聚合物与低烙点聚合物的烙点差不低于10°C;
[0056] 将得到的高烙点聚合物的纺丝液进行静电纺丝，得到静电纺高烙点聚合物纤维 胺；
[0057] 将得到的低烙点聚合物的烙体进行烙喷纺丝，得到烙喷纺低烙点聚合物纤维膜；
[0058] 将得到的静电纺高烙点聚合物纤维膜和烙喷纺低烙点聚合物纤维膜复合热压，得 到纳米纤维复合膜。
[0059] 本发明提供的纳米纤维复合膜具有较高的拉伸强度，高达22M化~32MPa。本发明 提供的纳米纤维复合膜用途广泛，如生物医学、能源化工、气体液体过滤、防风防水、防风保 暖、透湿透气、环境治理、半导体传感器等领域。实验结果表明；本发明提供的纳米纤维复合 膜能够用于制备防水透湿透气织物，还可W用作裡离子电池隔膜，也可W用作空气过滤材 料
[0060] 本发明将高烙点聚合物溶于纺丝溶剂中，得到高烙点聚合物的纺丝液；将低烙点 聚合物烙融，得到低烙点聚合物的烙体；所述高烙点聚合物与低烙点聚合物的烙点差不低 于10°C。本发明对所述高烙点聚合物和纺丝溶剂的混合顺序没有特殊的限制，优选将所述 高溶点聚合物加入到纺丝溶剂中。
[0061] 本领域技术人员可根据所需的纤维膜的应用技术领域，选择合适的聚合物，本发 明对聚合物的种类没有特殊的限制，满足低烙点聚合物和高烙点聚合物的烙点差不低于 10°C即可。在本发明中，所述高烙点聚合物和低烙点聚合物的烙点差不低于10°C，优选不 低于15°c，更优选不低于20°C。在本发明中，所述高烙点聚合物和低烙点聚合物独立地优 选包括聚苯己締（P巧、聚讽（PS巧、聚離讽（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阳）、聚S氣氯己締（PCT阳）、聚四氣己 締（PTFE)、聚丙締膳（PAN)、聚酷胺（PA)、聚己締巧挫、醋酸纤维素醋（CA)、聚苯胺、聚对苯 二甲酸己二醇醋（PET)、聚对苯二甲酸丙二醇醋（PTT)、聚对苯二甲酸了二醇醋（PBT)、聚酷 亚胺（PI)、聚氨醋（PU)、热塑性聚醋共聚物、聚甲基丙締酸甲醋（PMMA)、聚己締醇（PVA)、 聚碳酸醋（PC)、聚己締亚胺（PEI)、聚離離酬（P邸K)、聚苯并挫类、聚亚胺醋、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、聚环氧己烧、聚 己締化咯烧酬、聚多糖类、聚丙締酸类、聚丙締酷胺和聚N-异丙基丙締酷胺类中的一种或 多种；更优选包括脂肪族聚酷胺类化合物、纤维素类、壳聚糖（PAA)、热塑性聚氨醋（TPU)、 巧龙 6 (PA6)、PVDF、PVDF-HFP、PVDF-CT阳、巧龙 66 (PA66)、阳T、PP、PE、PBT、PTT和TPU中的 一种或多种，最优选包括PVDF、PVDF-HFP、PVDF-CT阳、巧龙 66 (PA66)、阳T、PP、PE、PBT、PTT 和TPU中的一种或多种。本发明对所述高烙点聚合物和低烙点聚合物的形态没有特殊的限 审IJ，优选采用粉末状的高烙点聚合物和粉末状的低烙点聚合物。在本发明中，所述高烙点聚 合物和低烙点聚合物根据亲水程度，可W分为疏水性聚合物、亲水性聚合物和超吸水性聚 合物。
[0062] 本发明将高烙点聚合物溶于纺丝溶剂中，得到高烙点聚合物的纺丝液。本发明优 选将高烙点聚合物溶于纺丝溶剂前进行干燥。本发明为了区分下述技术