一种高吸附性能纳米纤维及其生产工艺的制作方法

本发明涉及一种高吸附性能纳米纤维及其生产工艺，属于纳米纤维制备技术领域。

背景技术：

纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的具有一定长径比的线状材料，此外，将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维也称为纳米纤维，依靠其特殊的化学结构，可应用于吸油毡、吸油索、膜材料等领域。

纳米纤维的吸附性是产品质量的一项重要性能，改善纳米纤维的本身的吸附性可以提高纳米纤维成膜后对颗粒的阻隔率，并提高水和空气通量，由于纳米纤维材料为无机碳或活性氧化铝材料，可塑性和任性较差，难以进行成网加工，且以苯并恶嗪单体与混纺聚合物复合等为原材料配方，存在制成的纳米纤维比表面积和孔隙率较低的问题，同时采用普通的熔融纺丝方法，难以提高纳米纤维吸附性，且加工效率低下。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种高吸附性能纳米纤维及其生产工艺，以提高纳米纤维吸附性和加工效率。

本发明是通过如下的技术方案予以实现的：

一种高吸附性能纳米纤维，其组成成分的质量配比为高分子纳米纺丝原液：聚合物溶液=5:2；

其中，高分子纳米纺丝原液的组成成分按质量份数计为如下：

聚四氢呋喃醚二醇 25~45份

乙二醇二甲基丙烯酸酯 15~30份

γ-氨丙基三乙氧基硅烷 5~13份

纳米银 20~35份

纳米氧化锌 8~14份

抗静电剂 3~5份；

聚合物溶液的组成成分按质量份数计为如下：

聚阴离子纤维素 12~22份

异丙醇 16~23份

聚乙烯醇 3~9份

阻燃剂 1~2份。

上述一种高吸附性能纳米纤维，其中，所述抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐或纳米氧化锑锡。

上述一种高吸附性能纳米纤维，其中，所述阻燃剂为阻燃剂TBC或阻燃剂XPS。

一种高吸附性能纳米纤维的制备方法，其制备方法如下：

（1）按质量分数计取25~45份聚四氢呋喃醚二醇分散于20~35份纳米银中，加入15~30份乙二醇二甲基丙烯酸酯和5~13份γ-氨丙基三乙氧基硅烷，边搅拌边反应3~4h，反应过程中冲入氮气保护，随后加入8~14份纳米氧化锌和3~5份抗静电剂搅拌混合30~50min，制得高分子纳米纺丝原液；

（2）将高分子纳米纺丝原液熔融后置于静电纺丝机中，由静电纺丝机多个喷枪吐丝制成静电纺丝；

（3）按质量分数计取16~23份异丙醇，依次加入12~22份聚阴离子纤维素、3~9份聚乙烯醇和1~2份阻燃剂，搅拌混合40~60min，制得聚合物溶液；

（4）将静电纺丝通过传送机构，按质量配比高分子纳米纺丝原液：聚合物溶液=5:2，将聚合物溶液经涂覆机构涂覆于静电纺丝上，再于70~80℃下干燥10~15h，制得纳米纤维成品。

上述一种高吸附性能纳米纤维的制备方法，其中，步骤（1）搅拌速率280~350r/min。

上述一种高吸附性能纳米纤维的制备方法，其中，步骤（3）搅拌速率150~210r/min。

本发明的有益效果为：

以聚四氢呋喃醚二醇改性纳米银，并与乙二醇二甲基丙烯酸酯以γ-氨丙基三乙氧基硅烷交联剂改性高分子纳米纺丝原液，并加入纳米氧化锌和抗静电剂提高高分子纳米纺丝原液的抗菌性和抗静电性，便于提升静电纺丝的可塑性、抗拉伸性和吸附性；以聚合物溶液涂覆于静电纺丝表面，填覆孔隙，保证纳米纤维比表面积和孔隙率较优，且辅助提高纳米纤维性能，提高纳米纤维吸附性能。

本发明工艺上改进了工艺路线，并采用特别的生产装置，方便充分将聚合物溶液涂覆于静电纺丝表面，利于缩短工艺流程和生产周期，提高加工效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明涂覆机构上盘仰视图。

图3为本发明传送机构俯视图。

（其中，传送机构24，涂覆机构25，储液罐26，第一辊轴27、第二滚轴28、第三辊轴29，履带30，安装板31，安装槽32，伺服电机33，支撑盘34，第一转齿35,第二转齿36,第一导槽37,第二导槽38,旋转电机1，导料槽2，第一涂覆盘3，第二涂覆盘4，转轴5，凸头6，法兰盘7，第一连接螺栓8，支撑架9，第一刮板10，第二刮板11，投液口12，导液口13，第一导液管14，上盘15，下盘16，第二连接螺栓17，通孔18，上导液流道19，下导液流道20，涂覆槽21，吸附垫22，第二导液管23，输液泵39,输液管40，截止阀41）。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。

一种制备高吸附性能纳米纤维的装置，包括传送机构、涂覆机构和储液罐，其中，所述传送机构包括第一辊轴、第二滚轴、第三辊轴和履带，所述第一辊轴、第二滚轴和第三辊轴相互交错设置，所述第一辊轴和第二辊轴之间，第二滚轴和第三辊轴之间均设有安装板，所述安装板上设有安装槽，所述第二滚轴和第三辊轴顶部置于安装槽内，所述第一辊轴顶部穿过安装板，且设有伺服电机；

所述第一辊轴、第二滚轴和第三辊轴底部均设有支撑盘，所述第一辊轴外设有第一转齿，所述第三辊轴外设有第二转齿，所述履带分别与第一转齿和第二转齿外部配合，所述第一辊轴、第二滚轴和第三辊轴上均设有第一导槽和第二导槽；

所述涂覆机构包括包括旋转电机、导料槽、第一涂覆盘和第二涂覆盘，其中，所述旋转电机底部设有转轴，所述转轴底部依次穿过导料槽、第一涂覆盘和第二涂覆盘，且设有凸头，所述导料槽、第一涂覆盘和第二涂覆盘与转轴之间均设有法兰盘，所述法兰盘上设有若干第一连接螺栓；

所述导料槽一侧设有支撑架，所述支撑架上设有第一刮板和第二刮板，所述第一刮板和第二刮板分别与第一涂覆盘和第二涂覆盘位置对应设置，所述导料槽顶部设有投液口，所述导料槽底部设有导液口，所述导料槽与第一涂覆盘之间设有第一导液管，所述第一导液管置于转轴外部，且分别与导液口和第一涂覆盘连通；

所述第一涂覆盘包括上盘和下盘，所述上盘上设有若干第二连接螺栓，若干第二连接螺栓绕上盘一周设置，所述第二连接螺栓穿过上盘与下盘相连，所述上盘上设有通孔和若干上导液流道，若干上导液流道绕通孔一周设置，且与通孔连通，所述下盘顶部设有若干下导液流道，所述下导液流道与上导液流道配合，所述下盘侧壁上设有涂覆槽，所述涂覆槽与下导液流道连通，所述涂覆槽顶部设有吸附垫；

所述第二涂覆盘与第一涂覆盘结构一致，所述第二涂覆盘与第一涂覆盘之间设有第二导液管，所述第二导液管置于转轴外部，且分别与第二涂覆盘和第一涂覆盘连通；

所述第一导槽和第二导槽分别第一涂覆盘和第二涂覆盘位置对应设置，所述储液罐上设有输液泵，所述输液泵上设有输液管，所述输液管与投液口相连，所述输液管上设有截止阀。

本发明的工作方式为：

通过伺服电机带动第一辊轴旋转，带动第一辊轴上的履带旋转，从而带动第三辊轴旋转，静电纺丝经第一辊轴、第二辊轴和第三辊轴折料张紧后输送至第一涂覆盘和第二涂覆盘，通过输液泵将储液罐内的聚合物溶液投入投液口，聚合物溶液经导液口流至第一涂覆盘和第二涂覆盘的若干上导液流道和下导液流道，流至涂覆槽，通过旋转电机控制转轴旋转，带动第一涂覆盘和第二涂覆盘旋转，对经过涂覆槽的静电纺丝实现聚合物溶液充分涂覆，并由第一刮板和第二刮板刮去多余溶液，实现高吸附性能纳米纤维制备。

聚四氢呋喃醚二醇购自于济宁泰诺化工有限公司，聚阴离子纤维素（PAC-LV）购自于文安县中德化工有限公司，纳米氧化锑锡（ATO）购自于沪本新材料科技（上海）有限公司，纳米氧化锌购自于南京天行新材料有限公司，γ-氨丙基三乙氧基硅烷购自于济南英处化工科技有限公司，纳米银购自于宇瑞（上海）化学有限公司，乙二醇二甲基丙烯酸酯购自于广州永屹化工有限公司，异丙醇苏州市绿森化工有限公司 ，聚乙烯醇购自于广州市淇盛化工有限公司，阻燃剂TBC购自于湖南民合化工有限公司，阻燃剂XPS购自于湖南民合化工有限公司，十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐购自于济南翱翔化工有限公司。

实施例1

一种高吸附性能纳米纤维的制备方法，其制备方法如下：

（1）按质量分数计取35份聚四氢呋喃醚二醇分散于22份纳米银中，加入18份乙二醇二甲基丙烯酸酯和12份γ-氨丙基三乙氧基硅烷，边搅拌边反应3.5h，搅拌速率330r/min，反应过程中冲入氮气保护，随后加入10份纳米氧化锌和5份十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐搅拌混合40min，制得高分子纳米纺丝原液；

（2）将高分子纳米纺丝原液熔融后置于静电纺丝机中，由静电纺丝机多个喷枪吐丝制成静电纺丝；

（3）按质量分数计取22份异丙醇，依次加入15份聚阴离子纤维素、6份聚乙烯醇和2份阻燃剂TBC，搅拌混合40min，搅拌速率200r/min，制得聚合物溶液；

（4）将静电纺丝通过传送机构，按质量配比高分子纳米纺丝原液：聚合物溶液=5:2，将聚合物溶液经涂覆机构涂覆于静电纺丝上，再于75℃下干燥12h，制得纳米纤维成品。

实施例2

一种高吸附性能纳米纤维的制备方法，其制备方法如下：

（1）按质量分数计取41份聚四氢呋喃醚二醇分散于35份纳米银中，加入16份乙二醇二甲基丙烯酸酯和7份γ-氨丙基三乙氧基硅烷，边搅拌边反应3h，搅拌速率280r/min，反应过程中冲入氮气保护，随后加入13份纳米氧化锌和4份纳米氧化锑锡搅拌混合50min，制得高分子纳米纺丝原液；

（2）将高分子纳米纺丝原液熔融后置于静电纺丝机中，由静电纺丝机多个喷枪吐丝制成静电纺丝；

（3）按质量分数计取20份异丙醇，依次加入13份聚阴离子纤维素、4份聚乙烯醇和1份阻燃剂TBC，搅拌混合50min，搅拌速率170r/min，制得聚合物溶液；

（4）将静电纺丝通过传送机构，按质量配比高分子纳米纺丝原液：聚合物溶液=5:2，将聚合物溶液经涂覆机构涂覆于静电纺丝上，再于80℃下干燥12h，制得纳米纤维成品。

实施例3

一种高吸附性能纳米纤维的制备方法，其制备方法如下：

（1）按质量分数计取31份聚四氢呋喃醚二醇分散于23份纳米银中，加入15份乙二醇二甲基丙烯酸酯和6份γ-氨丙基三乙氧基硅烷，边搅拌边反应3h，搅拌速率290r/min，反应过程中冲入氮气保护，随后加入10份纳米氧化锌和4份纳米氧化锑锡搅拌混合40min，制得高分子纳米纺丝原液；

（2）将高分子纳米纺丝原液熔融后置于静电纺丝机中，由静电纺丝机多个喷枪吐丝制成静电纺丝；

（3）按质量分数计取18份异丙醇，依次加入14份聚阴离子纤维素、6份聚乙烯醇和1份阻燃剂XPS，搅拌混合50min，搅拌速率190r/min，制得聚合物溶液；

（4）将静电纺丝通过传送机构，按质量配比高分子纳米纺丝原液：聚合物溶液=5:2，将聚合物溶液经涂覆机构涂覆于静电纺丝上，再于80℃下干燥10h，制得纳米纤维成品。

本发明工艺上改进了工艺路线，并采用特别的生产装置，方便充分将聚合物溶液涂覆于静电纺丝表面，利于缩短工艺流程和生产周期，提高加工效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。