[发明专利]一种高性能立构复合聚乳酸静电纺丝纳米纤维膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种高性能立构复合聚乳酸静电纺丝纳米纤维膜及其制备方法，该方法的制备步骤如下：(1)将质量比为6:4～4:6的左旋聚乳酸和右旋聚乳酸参照现有技术静电纺丝方法制得聚乳酸静电纺丝纳米纤维膜，并室温下干燥；(2)将步骤(1)干燥后的聚乳酸静电纺丝纳米纤维膜在温度80～100℃下退火至少15分钟；(3)将步骤(2)退火处理后的聚乳酸静电纺丝纳米纤维膜在压力0.5～5.0MPa、温度170～210℃下界面结晶0.1～4小时。本发明极大地提升了聚乳酸静电纺丝纳米纤维膜的力学性能、耐水解性能以及耐溶剂性能，使纤维膜在分离应用中能保持结构完整，并可重复使用。

技术领域

本发明属于高分子材料及其制备技术领域，具体涉及一种高性能立构复合聚乳酸静电纺丝纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术

近年来，聚合物纳米纤维膜由于具有孔隙率高、比表面积大等优点而被广泛应用于组织工程支架、储能器件、传感器、水处理、气体分离等领域。目前，静电纺丝已快速发展成为一种制备形态可控的聚合物纳米纤维膜的简单高效的加工方法，相比于其他聚合物纳米纤维的制备方法，静电纺丝纳米纤维膜具有更高的通量和更低的操作压力，在过滤和分离领域有着巨大的潜在应用价值。

聚乳酸(PLA)是一种极具发展潜力的生物基可生物降解的绿色高分子材料，具有生物相容性好、生物降解性良、力学强度和模量高等优点，在诸多领域均有望广泛替代传统的石油基聚合物材料。近几年来，伴随着全球水污染的日益严重，聚乳酸纳米纤维膜在过滤和油水分离领域的应用引起了众多学者的关注。但是，聚乳酸纳米纤维膜仍存在力学性能差、相邻纤维间粘接强度低、耐溶剂性不佳等缺点，极大地限制了其作为过滤和分离材料的商业化应用。因此，急需开发一种既能有效增强聚乳酸纳米纤维膜的性能又能保持其多孔形态和高孔隙率的新技术。

立构复合技术为聚乳酸纳米纤维膜性能的改善提供了一条简单而有效的途径。通过将左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)共混可形成高熔点的立构复合聚乳酸(sc-PLA)，立构复合聚乳酸具有的立构复合晶体(sc)熔点比纯左旋聚乳酸或纯右旋聚乳酸的单组份晶体(hc)高出约50℃，并且还具有更加优异的力学性能、耐水解性能、耐溶剂性能等。然而，通过现有技术(P.Zhang,R.P.Tian,B.Na,R.H.Lv,Q.X.Liu.Polymer,2015,60,221-227)制备的立构复合聚乳酸纳米纤维膜中，虽然单根纤维因其所具有的立构复合晶在物理、化学性能方面表现非常优异，但因纤维间的粘接强度表现太低，导致纤维膜本身的力学强度和耐溶剂性均无法满足实际应用需求，例如在过滤或油水分离领域应用中表现出易破损且无法重复利用的现象。因此，开发一种纤维间具有强的相互作用的高性能立构复合聚乳酸纳米纤维膜对推动聚乳酸应用具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，首先提供一种纤维间具有强的相互作用的高性能立构复合聚乳酸静电纺丝纳米纤维膜的制备方法。该方法是通过界面结晶后处理促使左旋聚乳酸与右旋聚乳酸分子链在紧密接触的相邻纤维界面上相互扩散，并共结晶形成新的立构复合晶体，进而将相邻纤维之间通过立构复合晶体紧密地粘接在一起，极大地提升纤维膜的力学性能、耐水解性能以及耐溶剂性能，使纤维膜在分离应用中能保持结构完整，并可重复使用。

本发明的另一目的是提供一种由上述方法制备的高性能立构复合聚乳酸静电纺丝纳米纤维膜。

本发明提供的一种高性能立构复合聚乳酸静电纺丝纳米纤维膜的制备方法，该方法的制备步骤和条件如下：

(1)将质量比为6:4～4:6的左旋聚乳酸和右旋聚乳酸参照现有技术静电纺丝方法制得聚乳酸静电纺丝纳米纤维膜，并室温下干燥；

(2)将步骤(1)干燥后的聚乳酸静电纺丝纳米纤维膜在温度80～100℃下退火至少15分钟；

(3)将步骤(2)退火处理后的聚乳酸静电纺丝纳米纤维膜在压力0.5～5.0MPa、温度170～210℃下界面结晶0.1～4小时。