[发明专利]一种聚偏氟乙烯超细纳米纤维膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚偏氟乙烯超细纳米纤维膜及其制备方法.包括以下步骤:(1)将PVDF、TBAC溶于DMF和丙酮中先加热搅拌3‑4h，再不加热搅拌18‑20h，获得PVDF溶液；(2)将PVDF溶液放入10ml一次性针管中，之后置于静电纺丝机上进行静电纺丝；(3)调节工艺参数，进行静电纺丝，并将纺丝得到的PVDF纳米膜放在烘箱干燥后即得到聚偏氟乙烯高纳米占比纤维膜。本发明得到的聚偏氟乙烯超细纳米纤维膜纤维均匀，直径较细，分布面积广泛，纤维直径普遍在1‑100nm,可用于空气过滤，防尘防霾等领域。

技术领域

本发明属于超细纳米膜领域.具体涉及一种聚偏氟乙烯超细纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术

近年来,非织造发展迅速，其中静电纺纳米纤维膜越来越受人们关注，在多个领域都有所应用，增长速度极快。静电纺纳米纤维膜在当前生活中的应用无处不在,如口罩生产、空气净化器滤芯、面膜布、纳米纤维膜净水器、防霾窗等,已为我们提供了无数的便利.静电纺聚偏氟乙烯(PVDF)纤维膜具有比表面积大、孔隙率高和电解液润湿性好、耐酸碱性好等优点，但由于聚偏氟乙烯本身材料和纺丝工艺的不同，现有的聚偏氟乙烯膜很少有大面积达到纳米级，使得聚偏氟乙烯纳米膜在空气过滤、防尘防霾等领域中受到阻碍。

对于纳米纤维来说是指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料，广义上讲包括纤维直径为纳米量级的超细纤维，还包括将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维。也就是纳米纤维主要包括两个概念：一是严格意义上的纳米纤维，是指纤维直径小于100nm的超细纤维。另一概念是将纳米粒子填充到纤维中，对纤维进行改性。而将纳米级(即小于100nm)粉末填充物的纤维主要是很多企业为了商品的宣传效果，并不是纳米纤维。

对于有机纳米纤维来讲，主要分为两种制备方式：复合纺丝法和静电纺丝法。复合纺丝技术是日本东丽公司于1970年开发的一种用于制造人造麂皮的超细纤维的方法，该方法利用不同组分的聚合物在熔融状态下特殊分配，然后通过喷丝孔拉伸挤出成型，制得海岛型纤维，纤维中的一种组分充当为“海”，另一种组分则为“岛”，在利用这种纤维制成成品后，将“海”的成分溶解掉即可得到纳米纤维。虽然已经有公司用这个方法做出了直径小于100nm的纳米纤维，但是这个方法比较复杂，不太好操控。

静电纺丝技术即聚合物喷射静电拉伸纺丝法，是一种完全不同于常规纺丝的新型纤维制备技术。基本原理为，当外加电场作用于毛细管液体表面时，使得聚合物熔体或者溶液带有大量的静电电荷，随着电场力的增大，聚合物熔体或者溶液克服其表面张力形成喷射细流。在喷射过程中，溶剂不断挥发、固化，最终在接收装置上形成细纤维集合体，因操作简单，适用较广，成本低廉，使得静电纺丝法在纳米纤维纺丝领域成为研究热点。虽然在理论上静电纺丝法是适于制备超细纤维的方法，然而在实际操作中却往往难以控制以实现完全的超细纤维的制备，即使可以得到一些较细的纳米蛛网，但网状结构是随机分布的，分布很不均匀，也不连续，网状的覆盖性比较差，很难实现空气过滤、防尘防霾的需求，因此如何开发一种连续性、全覆盖、网状超细的聚偏氟乙烯纳米膜己成为聚偏氟乙烯膜的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚偏氟乙烯超细纳米纤维膜的制备方法,首生将聚偏氟乙烯(PVDF)和四丁基氯化铵(TBAC)一起放在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮中，然后放入一次性针管中，置于静电纺丝机上，通过调节一系列工艺参数，纺出聚偏氟乙烯超细纳米纤维膜，通过增加电导率和改变工艺参数这两个方面共同作用赋予聚偏氟乙烯膜具有三维立体超细纳米纤维结构，通过该方法制备的聚偏氟乙烯超细纳米纤维膜可适用于空气过滤、防尘防霾等领域。

本发明采用的技术方案如下：

一种聚偏氟乙烯超细纳米纤维膜的制备方法，包括如下步骤:

(1)将PVDF、TBAC溶于DMF和丙酮中，加热到70℃搅拌3-4h,使得PVDF粉末更容易溶解，然后不加热搅拌18-20h，充分搅拌后获得PVDF溶液；

(2)将PVDF溶液放入一次性针管中，之后置于静电纺丝机上进行静电纺丝；