[实用新型]一种由纳米连续多孔结构的聚乳酸纤维构成的薄膜

说明书

技术领域

本实用新型涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种具有纳米连续多孔结构的聚乳酸薄膜。

背景技术

聚合物多孔薄膜在油水分离等方面具有广泛应用。常用的分离薄膜多由静电纺丝等方式制备，由静电纺丝纤维构成的无纺布中，纤维与纤维之间的空隙构成孔机构，即在上述薄膜中有且只有一级微米尺寸的孔结构。而油水分离中的主要指标：效率和通量，主要由两个方面的因素控制：一方面，薄膜表面亲疏水性质的差异为分离提供驱动力，较大的差异有利于分离的进行；另一方面，多孔薄膜的孔隙率、孔径分布及其构成的微观通道直接影响其分离效果。因此，在静电纺丝的纤维上，构建贯通的纳米孔结构将在提高表面亲疏水性质差异的同时，为流体提供额外的纳米孔通道，必将大大提高油水分离的效率和通量。因此，发展一种含有阶层式孔结构的油水分离薄膜是十分必要和迫切的。

同时，聚乳酸是一种公认的环境友好材料，且具有良好的热稳定性以及抗拉强度等优势。因此，本实用新型从阶层式多孔聚乳酸的制备入手，提供了一种通过含结晶性聚合物混合液静电纺丝制备同时具有纳米和微米通道的多孔薄膜材料，并有望在分离等多个行业应用。

发明内容

本实用新型的一个目的是针对现有技术的不足，提供一种由纳米连续多孔结构的聚乳酸纤维构成的薄膜。

本实用新型的聚乳酸纤维薄膜为10～300微米厚度的薄膜，材质为聚乳酸，该薄膜具有阶层式多孔结构，由纤维交互形成的孔以及纤维内无规则分布的、连续贯穿的贯通孔构成，其中各纤维间形成的孔为100纳米～100微米，纤维内贯通孔的孔径为3～200纳米。各纤 维的直径为50纳米～5微米。

本实用新型的有益效果：

本实用新型聚乳酸薄膜具有较好的延展性，断裂伸长率可达到120％以上；

本实用新型聚乳酸多孔纤维薄膜在保证较高的孔隙率下，具有较好的机械性能，其拉伸强度可达到5MPa；

本实用新型聚乳酸阶层式多孔薄膜薄膜具有较高的通量，表现在聚乳酸/聚环氧乙烷(2:1wt)薄膜经刻蚀形成的薄膜在重力驱动石油醚通量可达到1.3×10⁴L/m²h；

本实用新型聚乳酸多孔纤维薄膜，具有三维网络结构，通过改变聚乳酸和聚环氧乙烷的质量比，可调控聚乳酸纤维内部纳米孔的结构，孔的直径为3～200nm。

附图说明

图1为聚乳酸多孔纤维薄膜的阶层式多孔结构示意图；

图2为聚乳酸多孔纤维薄膜的纤维局部结构示意图；

图3为实施例6压汞检测结果，制备的样品聚乳酸多孔纤维薄膜的孔径分布曲线图；

图4为实施例6聚乳酸多孔纤维薄膜力学性能曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式详细阐述本实用新型，但并不将本实用新型限制在所诉的具体实施方式的范围中。

本实用新型具有多级通孔结构聚乳酸纤维薄膜的制备方法，具体步骤如下：

步骤(1).将聚乳酸和聚环氧乙烷按一定的质量比混合，置于两者的共溶剂中，搅拌6小时成透明均一，质量分数为6～20％的聚合物溶液；

聚乳酸和聚环氧乙烷的共溶剂为氯仿或二氯甲烷，其中溶液的质量分数为6～20％。

作为优选，在步骤(1)中，聚乳酸在聚合物(聚乳酸和聚环氧 乙烷总质量)的质量含量为20～80％。

步骤(2).将步骤(1)制备得到的聚合物溶液，利用静电纺丝装置，制备成具有双相连续结构的聚乳酸/聚环氧乙烷纤维薄膜。静电纺丝电压为8～20千伏，推进速度为0.01～0.5毫升/小时，金属箔片接收，接收距离是5～20厘米，纺丝环境温度为10～35℃。

作为优选，步骤(2)的电压为15千伏，推进速度为0.1～0.2毫升/小时；

步骤(3).将步骤(2)制备得到的聚乳酸/聚环氧乙烷纤维薄膜，在常温条件下放置15分钟后，直接浸泡在聚环氧乙烷刻蚀溶剂中24小时，刻蚀纤维中的聚环氧乙烷相；

聚环氧乙烷刻蚀溶剂为蒸馏水或次氯酸钠溶液。

作为优选，步骤(3)使用高于常温的聚环氧乙烷刻蚀溶剂进行刻蚀，可大大缩短刻蚀时间；