一种纳米纤维复合膜及其制备方法_3

文档序号:8407234阅读:来源:国知局
软模可W是钢漉与橡胶漉的组合设 备,可W是钢棍与橡胶板的组合设备,可W是橡胶漉与加热板的组合设备,也可W是加热板 与橡胶板的组合设备;其中,所述热压模具中加热的部分是钢漉或加热板,柔软的部分是橡 胶漉或橡胶板。
[0079] 本发明优选将具有复合智能材料的膜与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后进行热压,得到纳米纤维复合膜;其中,所述复合智能材料 是指含有温敏性智能材料,如;温度敏感的智能凝胶材料;具有形状记忆的聚氨醋材料;能 对不同的温度做出反应的膜材料。在本发明中,所述具有复合智能材料的膜与所述烙喷纺 低烙点聚合物纤维膜和静电纺高烙点聚合物纤维膜复合后进行热压的温度优选为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。
[0080] 完成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处 理后,本发明优选将得到的纳米纤维复合湿膜恒压降温冷却至室温后进行第=干燥。本发 明可W在模具内恒压降温或去掉模具恒压降温,本发明对所述恒压降温的方式没有特殊的 限定。本发明对所述第=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=干燥优选为真空干燥,所述第=干燥的温度优选为 50°C~200°C,更优选为55°C~190°C,最优选为60°C~180°C,最最优选为65°C~150°C; 所述第立干燥的时间优选为Ih~20h,更优选为化~19h,最优选为化~1她。
[0081] 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:
[0082] 将高烙点聚合物烙融,得到高烙点聚合物的烙体;
[0083] 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;
[0084] 所述高烙点聚合物与低烙点聚合物的烙点差不低于10°C;
[0085] 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;
[0086] 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;
[0087] 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。
[0088] 本发明将高烙点聚合物烙融,得到高烙点聚合物的烙体;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;所述高烙点聚合物与低烙点聚合物的烙点差不低 于10°C。本发明对所述低烙点聚合物与纺丝溶剂的混合顺序没有特殊的限制,优选将所述 低烙点聚合物加入到纺丝溶剂中。
[0089] 在技术方案中,所述高烙点聚合物的种类与上述技术方案所述高烙点聚合物的种 类范围相同,在此对高烙点聚合物的种类不再寶述。在本发明中,所述高烙点聚合物的烙 体的烙融指数(MeltFlowRates缩写为MFR)依照ASTMD1238测试标准,测得的低烙点聚 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。
[0090] 在技术方案中,所述低烙点聚合物的种类与上述技术方案所述低烙点聚合物的种 类范围相同,在此对低烙点聚合物的种类不再寶述。在本发明中,所述低烙点聚合物纺丝液 的粘度优选为0.IPa?S~22化?S,更优选为0. 5化?S~18化?S,最优选为1.OPa?S~ 12Pa?S。
[0091] 在技术方案中,所述低烙点聚合物的纺丝液中的纺丝溶剂的种类范围与上述技术 方案所述纺丝溶剂的种类范围一致,在此对低烙点聚合物的纺丝液中的纺丝溶剂的种类不 再寶述。在本发明中,所述低烙点聚合物的纺丝液中低烙点聚合物的质量分数优选为3%~ 50%,更优选为5%~35%,最优选为10%~20%。
[0092]本发明将高烙点聚合物烙融,得到高烙点聚合物的烙体。在本发明中,所述高烙点 聚合物的烙体中优选还包括无机纳米粒子。在技术方案中,所述高烙点聚合物烙体中的无 机纳米粒子与上述技术方案所述无机纳米粒子的种类范围一致,在此对高烙点聚合物烙体 中的无机纳米粒子的种类不再寶述;所述无机纳米粒子在高烙点聚合物烙体中的质量分数 优选为0. 01%~30%,更优选为0. 05%~25%,最优选为1%~20〇/〇。
[0093] 本发明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。在本发明 中,所述低烙点聚合物的纺丝液中优选还包括无机纳米粒子。在技术方案中,所述低烙点聚 合物的纺丝液中的无机纳米粒子与上述技术方案所述无机纳米粒子的种类范围一致,在此 对低烙点聚合物的纺丝液中的无机纳米粒子的种类不再寶述;所述无机纳米粒子在低烙点 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%~ 20〇/〇。
[0094] 得到高烙点聚合物的烙体后,本发明将所述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。本发明在高烙点聚合物的烙体进行烙喷纺丝前,优选测 定得到的高烙点聚合物烙体的烙融指数,验证是否满足上述高烙点聚合物的烙体的烙融指 数要求。
[0095] 在本发明中,所述高烙点聚合物的烙体进行烙喷纺丝采用的烙喷纺丝的装置与上 述技术方案中所述低烙点聚合物的烙体进行烙喷纺丝时采用的烙喷纺丝的装置一致,在此 不再寶述。在本发明中,所述高烙点聚合物的烙体进行烙喷纺丝时要求的实验参数与上述 技术方案所述低烙点聚合物的烙体进行烙喷纺丝时要求的实验参数可W-致,所述高烙点 聚合物的烙体进行烙喷纺丝时要求的实验参数也可W与低烙点聚合物的烙体进行烙喷时 要求的实验参数不一致,本发明对此没有特殊的限制。在本发明中,所述高烙点聚合物的烙 体进行烙喷时要求的实验参数范围与上述技术方案所述低烙点聚合物的烙体进行烙喷时 要求的实验参数范围一致,在此对所述高烙点聚合物的烙体进行烙喷纺丝时要求的实验参 数范围不再寶述。
[0096] 得到低烙点聚合物的纺丝液后,本发明将所述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膜。本发明在进行静电纺丝前,优选测定得到的低烙点聚 合物的纺丝液的粘度,验证是否满足上述低烙点聚合物的纺丝液的粘度要求。
[0097] 在本发明中,所述低烙点聚合物的纺丝液进行静电纺丝时采用的静电纺丝的装置 与上述技术方案所述高烙点聚合物的纺丝液进行静电纺丝时采用的静电纺丝的装置一致; 在本发明中,所述低烙点聚合物的纺丝液进行静电纺丝时要求的实验参数与上述技术方案 所述高烙点聚合物的纺丝液进行静电纺丝时要求的实验参数可W-致,所述低烙点聚合物 的纺丝液进行静电纺丝时要求的实验参数也可W与高烙点聚合物的纺丝液进行静电纺丝 时要求的实验参数不一致,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 纺丝液进行静电纺丝时要求的实验参数范围与上述技术方案所述高烙点聚合物的纺丝液 进行静电纺丝时要求的实验参数范围一致,在此对所述低烙点聚合物的纺丝液进行静电纺 丝时要求的实验参数范围不再寶述。
[0098] 在本发明中,所述烙喷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烙喷纺高烙点聚合物纤维膜应用的技术领域不 同,选择合适的烙喷纺高烙点聚合物纤维膜的层数。本发明提供的烙喷纺高烙点聚合物纤 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; 烙喷纺高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lOnm~4. 0ym,最最优选为20nm~3. 0ym;烙喷纺高烙点聚合物纤维膜中的纤维 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。
[0099] 在本发明中,所述静电纺低烙点聚合物纤维膜可W为一层,也可W为多层,本发明 对此没有特殊的限制,本领域技术人员可根据静电纺低烙点聚合物纤维膜应用的技术领域 不同,选择合适的静电纺低烙点聚合物纤维膜的层数。本发明提供的静电纺低烙点聚合 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;所述静电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;所述静电纺低烙点聚合物 纤维膜中纳米纤维的直径优选为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。
[0100] 得到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后,本发明将所述 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进行热压,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进行热压,静电纺低烙点聚合物微融化之 后与烙喷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。
[0101] 本发明优选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。在本发明中,所述烙喷纺高烙点聚 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.Olh~比,更优选为0. 0化~0. 9h,最优选为0.比~0.她。
[0102] 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,所述热压模具可W是加热的钢漉与橡胶漉的 组合设备,可W是钢棍与橡胶板的组合设备,可W是橡胶漉与加热板的组合设备,也可W是 加热板与橡胶板的组合设备;其中,所述热压模具中加热的部分是钢漉或加热板,柔软的部 分是橡胶漉或橡胶板。
[0103]本发明优选将具有复合智能材料的膜与所述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后进行热压,得到纳米纤维复合膜;其中,所述复合智能材料 是指含有温敏性智能材料,如;温度敏感的智能凝胶材料;具有形状记忆的聚氨醋材料;能 对不同的温度做出反应的膜材料。在本发明中,所述具有复合智能材料的膜与所述烙喷纺 高烙点聚合物纤维膜和静电纺低烙点聚合物纤维膜复合后进行热压的温度优选为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。
[0104] 完成所述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处 理后,本发明优选将得到的纳米纤维复合湿膜恒压降温冷却至室温后进行第四干燥,得到 纳米纤维复合膜。本发明可W在模具内恒压降温或去掉模具恒压降温,本发明对所述恒压 降温的方式没有特殊的限定。本发明对所述第四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的技术方案即可。在本发明中,所述第四干燥优选为真空干燥,所述第 四干燥的温度优选为50°C~200°C,更优选为55°C~190°C,最优选为60°C~180°C,最最 优选为65°C~150°C;所述第四干燥的时间优选为比~20h,更优选为化~1化,最优选为 3h~18h〇
[0105] 本发明对得到的纳米纤维复合膜进行力学性能测试,具体过程如下:
[0106]
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