[发明专利]一种多层夹心式静电纺聚合物纳米纤维复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于静电纺丝技术领域，特别是一种多层夹心式静电纺聚合物纳米纤维复合膜的制备方法。

背景技术

静电纺丝技术是由Formhals于1934年首次提出。近年来，有关技术人员运用静电纺丝技术已成功制备出结构多样的纳米纤维材料，尤其是在制备纳米复合材料方面取得了显著效果。图1为一种目前常用的静电纺丝装置示意图。如图1所示，这种静电纺丝装置包括注射器1、注射泵2、聚合物纺丝液储罐3、接收滚筒4、电机5和高压电源6；其中；接收滚筒4以可转动的方式水平设置；电机5的输出轴与接收滚筒4的一端相连，用于驱动接收滚筒4转动；注射器1安装在接收滚筒4的上方，且针头向下，内部用于容纳由聚合物和溶剂组成的聚合物纺丝液；注射泵2连接在注射器1上端和聚合物纺丝液储罐3之间的管路上，用于将聚合物纺丝液储罐3内的聚合物纺丝液提供给注射器1；高压电源6的正极与注射器1上喷嘴相连，负极与接收滚筒4的一端相接，同时接收滚筒4接地。其工作原理是由注射泵2将聚合物纺丝液储罐3内的聚合物纺丝液提供给注射器1并从针头向下喷出，形成稳定的细流，然后溶剂挥发，纤维逐渐变细，最后在作为接收装置的接收滚筒4上收集并固化，形成超细纤维杂乱无章排列的薄层。其核心是使带电聚合物熔体或溶液在电场中流动变形牵伸，然后冷却固化，得到纤维状物质。

但目前制备静电纺丝纳米复合膜的方法大多是在配制纺丝液时将多种原料混合，然后将混合纺丝液通过静电纺的方式制得纳米复合膜。这种方法虽简单易实现，但存在一些不足。例如，纳米粒子大多包埋在纤维基体中，因此无法发挥出纳米粒子超高比表面积和独特的结构优势。其次，溶剂的选择也会严重受限，既要考虑聚合物在溶剂中的溶解性，同时还要考虑纳米粒子在溶剂中的分散性，否则会导致多种材料在溶液中分散不均，进而影响纤维细度及成丝效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种产品结构稳定且性能较好的多层夹心式静电纺聚合物纳米纤维复合膜的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供的多层夹心式静电纺聚合物纳米纤维复合膜的制备方法包括按顺序进行的下列步骤：

1）采用传统的静电纺丝方法制备出单层纤维膜或采用商品纤维膜作为第一层纤维膜；

2）将配置好的由无机纳米颗粒和溶剂配制成的喷涂液加入到喷涂装置中，然后将喷涂装置的喷口对准上述第一层纤维膜的表面，启动喷涂装置开始喷涂，以形成第一层喷涂层；

3）在上述第一层喷涂层的表面采用传统的静电纺丝方法制备出单层纤维膜，或将商品纤维膜附着在第一层喷涂层的表面而作为第二层纤维膜；

4）根据实际需要可选择性重复步骤2）—3），制得多层夹心式静电纺聚合物纳米纤维复合膜；

5）将上述多层夹心式静电纺聚合物纳米纤维复合膜加温干燥；

6）将上述干燥后的多层夹心式静电纺聚合物纳米纤维复合膜放在热压机上进行热压即可制成多层夹心式静电纺聚合物纳米纤维复合膜。

所述的聚合物纺丝液中的聚合物选自聚酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯腈和聚偏氟乙烯中的至少一种；溶剂选自水、三氯甲烷、二氯甲烷、无水乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和丙酮中的至少一种。

所述的静电纺丝聚合物溶液的浓度为0.05～0.2g/ml。

所述的喷涂液中的无机纳米颗粒选自碳纳米管、石墨烯、二氧化钛纳米颗粒、蒙脱土纳米片和氧化石墨烯中的至少一种；溶剂选自水、三氯甲烷、二氯甲烷、无水乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和丙酮中的至少一种。

所述的喷涂液的浓度为0.1～10mg/ml，喷涂装置为喷枪或静电喷涂装置。

所述的步骤5）中干燥温度为30～60℃，干燥时间为24～48h。

所述的步骤6）中热压温度为40～130℃，压力为4～10MPa，热压时间为1～20min。