[发明专利]热塑性聚合物纳米纤维及其制造方法

说明书

本发明公开了一种热塑性聚合物纳米纤维及其制造方法纳米纤维，其组份包括100％热塑性聚合物，所述的热塑性聚合物为聚丙烯、聚乙烯，聚羟基烷酸酯、聚酯、聚酰胺、聚乳酸、热塑性聚胺基甲酸酯、聚丙烯接枝马来酸酐及乙烯/乙烯醇共聚物中的一种或几种的共混物。其制备方法为以热塑性聚合物与热塑性PVA基体混掺复合体，混掺复合体为两相不互溶，再将该混掺复合体以双螺杆挤压机熔融纺丝，纺制热塑性聚合物与热塑性PVA基体混掺复合体纤维，在熔融纺丝及延伸过程，热塑性聚合物会在PVA基体内形成纳米纤维，将该混掺复合体纤维溶解在室温水中，溶解去除PVA可以形成聚合物纳米纤维纳米纤维。该方法简单、高效率、可大量生产及不使用溶剂。

技术领域

本发明属于聚合物纳米纤维及其制造领域，特别是涉及一种热塑性聚合物纳米纤维及其制造方法。

背景技术

纳米纤维是指直径小于100nm的纤维，然而在纤维领域人们将纤维直径小于1000nm的纤维统称为纳米纤维。由于纳米纤维有高比表面积及特殊的微纳米尺度效应，具有广泛应用领域和巨大商业价值，已引起研究者广泛重视及兴趣。

制备纳米纤维的方法有：化合物蒸气沉积法、模版聚合法、纺丝加工法等。化合物蒸气沉积法主要应用于制备无机及金属纳米纤维；模版聚合法是制备纳米纤维的新型方法，但效率较低；纺丝加工法是可以规模化制备聚合物纳米纤维最有前景的方法，纺丝加工法主要包括静电纺丝法、熔喷法、及海岛型复合纺丝法等。

静电纺丝法是目前制备纳米纤维最常用的方法。惟，静电纺丝法主要系针对高分子溶液纺丝体系，对于高分子溶液特性和加工参数要求较严格。熔融静电纺丝虽然可以不受溶剂的限制，但由于高分子聚合物在熔融时的粘度高导致以熔融静电纺丝，所能获得的纤维直径不易小于500nm。

而熔喷法则可制备混合微米和超微米尺寸的超细纤维，纤维质静一般在1至4μm范围，主要以不织布的形式收集。随着市场对纳米纤维的需求，期待具高产量、低成本及环境友好的纳米纤维制造技术。

因此，有许多改进方法被提出。诸如:

日本东丽公司于2008年申请中国专利CN100363541C，揭示一种纳米纤维集合体、聚合物合金纤维、混合纤维、纤维结构体以及它们的制造方法，其特征系为采用海岛型复合纺丝技术制备纳米纤维，主要以聚酰胺、聚酯等为“岛”组分，并以聚酯为“海”组分，通过碱溶除的技术将“海”组分溶解后即可获得所设计的纳米纤维。

2016年中国台湾专利I546115揭示一种复合纳米纤维的制法、其制得的复合纳米纤维、滤层体及具有该滤层体的口罩，其技术特征为一种复合纳米纤维的制法系利用静电纺丝形成多个纳米纤维，该静电纺溶液包括聚甲基丙烯酸甲酯或其衍生物、几丁聚醣、一寡聚体吸附剂及一溶剂，且该溶剂包括甲酸。该复合纳米纤维，其纤维直径小于250nm。

2016年中国台湾专利I541398揭示一种聚酰胺纳米纤维及藉由电纺技术制备聚酰胺纳米纤维之方法，其技术特征为以电纺技术制备聚酰胺纳米纤维之方法，其中该方法为使用多喷头装置之多喷头电纺法，或使用无喷头装置之无喷头电纺技术，包含下列步骤，其中施加一高电压；并将含有一聚合物与一溶剂之聚合物溶液进料至该多喷头装置或无喷头装置中，并在高电压作用下转换为带电荷之喷射流；该喷射流系沈积于基板上或以收集器收集；以及该喷射流中的聚合物会固化，因而形成纳米纤维。

2009年中国专利CN101553607A及2012年美国专利US8105682揭示一种热塑性聚合物微纤维、纳米纤维以及复合材料，其技术特征为将热塑性聚合物与基体混合形成混合物，其中所述热塑性聚合物和基体材料(醋酸丁酸纤维素)是热力学上不混溶的；随后将所述混合物在足以形成微原纤复合材料的条件下挤出，其中所述复合材料包含很多嵌入所述基体材料中的热塑性聚合物微纤维和/或纳米纤维。再以丙酮溶剂对上述微纤维和纳米纤维通过除去周围的基体材料而分离出。