一种纳米纤维复合膜及其制备方法_2

文档序号:8407234阅读:来源:国知局
方案中的干燥,将 对高烙点聚合物的干燥命名为第一干燥。本发明对所述第一干燥的方法没有特殊的限制, 采用本领域技术人员熟知的干燥技术方案即可。在本发明中,所述第一干燥优选为真空干 燥,所述第一干燥的温度优选为80°C~120°C,更优选为90°C~110°C;所述第一干燥的时 间优选为她~15h,更优选为1化~13h。
[0063] 本发明将低烙点聚合物烙融,得到低烙点聚合物的烙体。本发明优选将低烙点聚 合物烙融前进行第二干燥。在本发明中,所述第二干燥优选为真空干燥,所述第二干燥的温 度优选为80°C~120°C,更优选为90°C~110°C;所述第二干燥的时间优选为她~15h,更 优选为lOh~13h。
[0064] 本发明对所述纺丝溶剂的种类没有特殊的限制,本领域技术人员可根据高烙点聚 合物的种类,选择合适的纺丝溶剂。在本发明中,所述纺丝溶剂优选包括水、甲醇、己醇、正 了醇、异丙醇、六氣异丙醇、S氣己醇、S氣己酸、苯酪、甲酸、己酸、S氣己酸、二氯甲烧、二 氯己烧、S氯甲烧、丙酬、N,N-二甲基甲酯胺、N,N-二甲基己酷胺、四氨快喃、化晚、甲苯、 环己烧、N-甲基化咯烧酬和二硫化碳中的一种或多种;更优选包括S氣己酸、二氯甲烧、 N,N-二甲基甲酯胺、S氣己醇、甲酸、异丙醇、二氯己烧、N,N-二甲基己酷胺、四氨快喃、N-甲基化咯烧酬、丙酬和己酸中的一种和几种。
[0065] 在本发明中,所述高烙点聚合物的纺丝液中高烙点聚合物的质量分数优选为 3〇/〇~50%,更优选为4%~40%,最优选为5%~30〇/〇。
[0066] 在本发明中,所述高烙点聚合物的纺丝液中优选还包括无机纳米粒子。在本发明 中,所述无机纳米粒子优选包括二氧化铁、二氧化娃、二氧化锡、氧化锋、=氧化二铁、氯化 裡、氧化铜、=氧化二铜、=氧化钢、=氧化鹤、硫化锋、硫化银、硫化簡、碳材料、金、银、铜、 聚硅烷、聚面代硅烷、氮硫化合物、碳的簇合物和分子筛中的一种或几种,更优选为二氧化 铁、二氧化娃、二氧化锡、氧化锋、立氧化二铁、氯化裡、氧化铜、立氧化二铜、立氧化钢、立氧 化鹤、硫化锋、硫化银、硫化簡、碳纳米管、石墨締、金、银、铜和无机高分子材料中的一种或 几种。本发明对所述无机纳米粒子的来源没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的上 述无机纳米粒子即可;所述无机纳米粒子在高烙点聚合物的纺丝液中的质量分数优选为 0. 01%~30%,更优选为0. 05%~25%,最优选为1%~20%。在本发明中,所述高烙点聚合 物的纺丝液的粘度优选为0.IPa?S~22化?S,更优选为0. 5Pa?S~18化?S,最优选为 1. OPa?S~12Pa?S。
[0067] 本发明将低烙点聚合物烙融,得到低烙点聚合物的烙体;在本发明中,所述低烙点 聚合物的烙体中优选还包括无机纳米粒子;所述低烙点聚合物的烙体中的无机纳米粒子 的种类可W采用上述技术方案中高烙点聚合物的纺丝液中的无机纳米粒子,所述低烙点聚 合物烙体中的无机纳米粒子也可W采用不同种类的无机纳米粒子,本发明对此没有特殊的 限制。在本发明中,所述低烙点聚合物的烙体中的无机纳米粒子与上述技术方案中高烙点 聚合物的纺丝液中的无机纳米粒子的种类范围一致,在此不再寶述;所述无机纳米粒子在 低烙点聚合物的烙体中的质量分数优选为0. 01%~30%,更优选为0. 05%~25%,最优选为 1%~20%。在本发明中,所述低烙点聚合物的烙体的烙融指数(MeltFlowRates缩写为 MFR)依照ASTMD1238测试标准进行测定;所述低烙点聚合物的MFR值优选为Ig/min~ 200g/min,更优选为 50g/min~150g/min,最优选为 80g/min~120g/min。
[0068] 得到高烙点聚合物的纺丝液后,本发明将所述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。本发明在高烙点聚合物的纺丝液进行静电纺丝前,优 选测定得到的高烙点聚合物的纺丝液的粘度,验证是否满足上述高烙点聚合物纺丝液的粘 度要求。
[0069] 得到低烙点聚合物的烙体后,本发明将所述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。本发明在低烙点聚合物的烙体进行烙喷纺丝前,优选测 定得到的低烙点聚合物的烙体的烙融指数,验证是否满足上述低烙点聚合物的烙体的烙融 指数要求。
[0070] 本发明对高烙点聚合物的纺丝液进行静电纺丝时采用的静电纺丝装置没有特殊 的限制,采用本领域技术人员熟知的静电纺丝装置即可。本发明对所述静电纺丝装置中的 喷丝头没有特殊的限制,如可W采用单针头的喷丝头,也可W采用多针头的喷丝头,还可W 采用无针头的喷丝头;所述喷丝头在静电纺丝过程中可W是静置的,也可W是恒动的,本发 明对此没有特殊的限制;所述静电纺丝的喷丝头不可悬于离型纸或基布上方,也不可垂直 于离型纸或基布平面的自上而下方向。在本发明中,所述高烙点聚合物的纺丝液进行静电 纺丝得到的纤维固化在静电纺丝接收装置上,得到静电纺高烙点聚合物纤维膜;所述静电 纺丝接收装置上的离型纸或基布设置于喷丝头和阴极板之间,且所述离型纸或基布紧贴阴 极板;所述阴极板的材料优选为不诱钢;所述静电纺丝接收装置在静电纺丝过程中优选W 一个或两个相对稳定的振幅进行运动,所述振幅优选为0. 01m~2.Om,更优选为0. 05m~ 1. 9m,最优选为0.Im~1. 8m。在本发明中,所述静电纺丝的方向优选为自下而上、斜向下或 水平方向。
[0071] 在本发明中,所述高烙点聚合物的纺丝液进行静电纺丝时,静电纺丝的电压优选 为lOkV~150kV,更优选为11KV~140KV,最优选为12KV~130KV,最最优选为15KV~ 120KV;所述静电纺丝的环境的湿度优选为0%~60%,更优选为5%~55%,最优选为10%~ 50%,最最优选为15%~45% ;所述静电纺丝的压强优选为0.OlMPa~0. 5MPa,更优选为 0. 02MPa~0. 45MPa,最优选为0. 03MPa~0. 4MPa,最最优选为0. 05MPa~0. 35MPa;所述静 电纺丝的温度优选为〇°C~60°C,更优选为5°C~55°C,最优选为10°C~50°C,最最优选为 15°C~45°C;所述静电纺丝的接收距离优选为5cm~50畑1,更优选为7cm~47畑1,最优选为 8cm~45畑1,最最优选为10cm~40cm;所述静电纺丝过程中优选维持一定的喂液速度,使 高烙点聚合物纺丝液形成一个或多个稳定的泰勒锥,W保证静电纺丝的稳定性,获得粗细 均匀和厚度均匀的纤维,所述静电纺丝中形成一个稳定泰勒锥的喂液速度优选为0. 〇5mL/ h~20mL/h,更优选为0. 1血A~18mL/h,最优选为0. 2血A~16mL/h,最最优选为0. 3血/ h~15mL/h。
[0072] 本发明对低烙点聚合物的烙体进行烙喷纺丝时采用的烙喷纺丝装置没有特殊的 限制,采用本领域技术人员熟知的烙喷纺丝装置即可。本发明对所述烙喷纺丝装置中的喷 丝头没有特殊的限制,如可W采用单针头的喷丝头、也可W采用多针头的喷丝头,还可W是 无针头的喷丝头;所述喷丝头在烙喷纺丝过程中可W是静置的,也可W是恒动的,本发明对 此没有特殊的限制;所述烙喷纺丝的喷丝头不可悬于离型纸或基布上方,也不可垂直于离 型纸或基布平面的自上而下方向。在本发明中,所述低烙点聚合物的烙体进行烙喷纺丝得 到的纤维固化在烙喷纺丝接收装置上,得到烙喷纺低烙点聚合物纤维膜;所述烙喷纺接收 装置上的离型纸或基布设置于烙喷头和阴极板之间,且所述离型纸或基布紧贴阴极板;所 述阴极板的材料优选为不诱钢;所述烙喷纺丝接收装置在烙喷纺丝过程中优选W-个或两 个相对稳定的振幅进行运动,所述振幅优选为0. 01m~2.Om,更优选为0. 05m~1. 9m,最优 选为0.Im~1. 8m;所述烙喷纺丝的方向优选为自下而上、斜向下或水平方向。
[0073] 在本发明中,所述低烙点聚合物的烙体进行烙喷纺丝时烙喷纺丝的压强优选为 0. 2MPa~1.OMPa,更优选为0. 2MPa~0. 8MPa,最优选为0. 3MPa~0. 7MPa;所述烙喷纺丝的 温度优选为l〇〇°C~300°C,更优选为110°C~290°C,最优选为120°C~280°C;所述烙喷纺 丝的环境湿度优选为0%~60%,更优选为5%~55%,最优选为10%~50%,最最优选为15%~ 45%;所述烙喷纺丝过程中优选维持一定的喂液速度,使低烙点聚合物烙体形成一个或多个 稳定的泰勒锥,W保证烙喷纺丝的稳定性,获得粗细均匀和厚度均匀的纤维,所述烙喷纺丝 中形成一个稳定泰勒锥的喂液速度优选为0. 〇5mL/min~20mL/min,更优选为0.ImL/min~ 18mT,/min.最优选为0. 2血/min~16血/min,最最优选为0. 3血/min~15血/min;本发明对 所述烙喷纺丝的电压和接收距离没有特殊的要求,采用本领域技术人员熟知的烙喷纺丝时 的电压和接收距离即可。在本发明中,采用烙喷纺丝得到烙喷纺纤维膜的过程中无需用到 溶剂,可w规避单纯的静电纺丝制备静电纺纤维膜时回收溶剂的问题,能够提高生产效率 和产量。
[0074] 在本发明中,所述静电纺高烙点聚合物纤维膜可W是一层,也可W是多层,本发明 对此没有特殊限制,本领域技术人员可根据静电纺纳米纤维膜应用的技术领域不同,选择 合适的静电纺高烙点聚合物纤维膜层数。本发明得到的静电纺高烙点聚合物纤维膜的厚度 优选为2. 0ym~3. 0mm,更优选为3. 0ym~2. 5mm,最优选为5. 0ym~2. 0mm;所述静电 纺高烙点聚合物纤维膜的孔隙直径优选为1皿~5. 0ym,更优选为5皿~4. 5ym,最优选 为lOnm~4. 0ym,最最优选为20nm~3. 0ym;所述静电纺高烙点聚合物纤维膜中的纤维 的直径优选为5皿~5ym,更优选为10皿~4000皿,最优选为30皿~3000皿,最最优选为 lOOnm~lOOOnm。
[00巧]在本发明中,所述烙喷纺低烙点聚合物纤维膜可W是一层,也可W是多层,本发明 对此没有特殊限制,本领域技术人员可根据烙喷纺低烙点聚合物纳米纤维膜应用的技术领 域不同,选择合适的烙喷纺低烙点聚合物纤维膜的层数。本发明得到的烙喷纺低烙点聚合 物纤维膜的厚度优选为2. 0ym~3. 0mm,更优选为3. 0ym~2. 5mm,最优选为5. 0ym~ 2. 0mm;所述烙喷纺低烙点聚合物纤维膜的孔隙直径优选为Inm~5. 0ym,更优选为5nm~ 4. 5ym,最优选为10皿~4. 0ym,最最优选为20皿~3. 0ym;所述烙喷纺低烙点聚合物 纤维膜中的纤维的直径优选为5皿~5ym,更优选为10皿~4000皿,最优选为30皿~ 3000nm,最最优选为lOOnm~lOOOnm。
[0076] 得到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后,本发明将所述 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。本发明优选W不小于低烙点聚合物烙点、小于高烙点聚合物烙点的温度对静电纺高烙 点聚合物纤维膜和烙喷纺低烙点聚合物纤维膜进行热压,烙喷纺低烙点聚合物微融化之后 与静电纺高烙点聚合物纤维膜粘合,W增加纳米纤维复合膜的强度、初性,冷却后得到性能 优异的纳米纤维复合膜。
[0077] 本发明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置于热压模 具与柔软模之间,进行热压,得到纳米纤维复合膜。本发明对所述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的方法没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟 知的热压技术方案即可。在本发明中,所述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。在本发明中,所述热压的温度优选为80°C~ 450°C,更优选为85°C~445°C,最优选为90°C~440°C,最最优选为100°C~420°C;所述热 压的压强优选为0.IMPa~lOMPa,更优选为0. 2MPa~9MPa,最优选为0. 3MPa~8MPa;所 述热压的时间优选为0. 0比~比,更优选为0. 05h~0.化,最优选为0.比~0.她。
[0078] 本发明对所述热压模具的种类没有特殊的限制,采用本领域技术人员熟知的热压 模具即可,如可W为平板或热漉;在本发明中,所述柔
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