[发明专利]一种耐高温纳米纤维复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米纤维复合膜制备领域，尤其涉及一种耐高温纳米纤维复合膜及其制备方法。

背景技术

高纯二氧化锆为白色粉末，熔点高达2680℃，导热系数、热膨胀系数、摩擦系数低，化学稳定性高，抗蚀性能优良，尤其具有抗化学侵蚀和微生物侵蚀的能力。氧化锆纤维的主要制备方法有前驱体载体溶液浸渍法、共混纺丝法、熔胶凝胶法和静电纺丝法等。氧化锆纤维最突出的性能是优异的耐高温和隔热性能,作为聚合物基、金属基或陶瓷基复合材料的增强纤维，广泛应用于航空航天和国防军事等领域。

聚醚砜树脂(PES)是一种综合性能优异的热塑性高分子材料，它具有优良的耐热性能、物理机械性能、绝缘性能，水解稳定性高，抗氧化性能和抗氯性能十分显著，特别是具有可以在高温下连续使用和在温度急剧变化的环境中仍能保持性能稳定等突出优点，是重要的膜材料之一，在静电纺丝成形中具有广泛应用。

气泡静电纺丝是通过力学原理和数学方法提出来的纺丝技术，气泡形成的聚合物液膜(膜的厚度在几千纳米左右)在静电或气流的作用下被拉伸，厚度会降到原厚度的1/4～1/10，气泡破裂后在不均匀的电场和气流场的作用下进一步拉伸形成纳米纤维。由于液膜或气泡很容易批量产生，因此气泡纺技术非常适合于纳米纤维的大批量生产，而且气泡纺技术是克服气泡的表面张力完成纺丝，其表面张力与溶液的性质无关，仅与气泡的大小与内外气体压差有关。它不仅能够克服传统静电纺丝方法的易堵塞、难清洗，多针头静电干扰等的缺点，而且还能够允许溶液中存在微粒等颗粒状添加物，并且在一定程度上能够实现纳米纤维的批量化生产。

因此，为了解决上述现有技术中存在的问题，用旋转气泡纺丝设备纺制有分散剂来均匀分散的二氧化锆(ZrO2)纳米颗粒添加物的聚醚砜(PES)溶液，将得到的纳米纤维膜用超声波复合无纺布之后，得到耐高温的纳米纤维复合膜顺应市场需要，解决了现有技术的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供用旋转气泡纺丝方法制备出来的以二氧化锆(ZrO₂)纳米颗粒为添加物的聚醚砜(PES)耐高温纳米纤维复合膜及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种耐高温纳米纤维复合膜，所述耐高温纳米纤维复合膜包括上下两层基布以及位于上下两层基布之间的耐高温纳米纤维膜组成，所述上下两层基布层为无纺布，所述耐高温纳米纤维膜由旋转气泡纺丝得到。

为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：

一种耐高温耐高温纳米纤维复合膜的制备方法，其包括步骤：

S1：首先将分散剂颗粒与聚醚砜聚合物颗粒按质量比混合，将混合物按质量比例加入到有机溶剂中，然后加入到水浴锅中搅拌成完全溶液状态，再将一定量的二氧化锆纳米颗粒加入到刚才所得的溶液中，用超声波搅拌器搅拌均匀，成为最终胶体溶液；

S2：将最终胶体溶液加入到旋转气泡纺丝的纺丝溶液槽中，同时将纺丝圆环连接高压电源进行旋转气泡纺丝，经过纺丝圆环上气泡进行纺丝，获得凝胶纳米纤维膜，对凝胶纳米纤维膜进行干燥和高温煅烧，最后得到耐高温纳米纤维膜；

S3：将得到的耐高温纳米纤维膜与上下两层无纺布超声波复合之后，得到耐高温纳米纤维复合膜。

优选的，在上述耐高温纳米纤维复合膜的制备方法中，所述S1中，分散剂颗粒与聚醚砜(PES)颗粒的质量比为2:1。

优选的，在上述耐高温纳米纤维复合膜的制备方法中，所述S1中，将混合物加入有机溶剂的质量比例为15％～30％。

优选的，在上述耐高温纳米纤维复合膜的制备方法中，所述S1中，在水浴锅中搅拌的温度为20℃～90℃，搅拌时间依据温度而定，到完全溶解为止。

优选的，在上述耐高温纳米纤维复合膜的制备方法中，所述S1中，加入二氧化锆纳米颗粒的质量比为完全溶解溶液的0.4％～5.0％。

优选的，在上述耐高温纳米纤维复合膜的制备方法中，所述S1中，用超声波搅拌器搅拌的搅拌时间为10min～4h。

优选的，在上述耐高温纳米纤维复合膜的制备方法中，所述S2中，纺丝圆环连接高压15KV～40KV进行纺丝，接收位置距离纺丝环10cm～40cm。