一种聚烯烃纳米纤维膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚烯烃纳米纤维膜，所述聚烯烃纳米纤维膜具有交织错落的纳米纤维网络结构；所述聚烯烃纳米纤维膜的孔隙率为50％～58％。本发明专利技术以聚烯烃为原料，得到了一种具有交织错落的纳米纤维网络结构的聚烯烃纳米纤维膜，具有均一分布的纳米纤维网络结构，因而能够形成均匀分布孔隙。而且本发明专利技术提供的制备方法简单，条件温和，有利于工业化实现。

Polyolefin nanofiber membrane and preparation method thereof

The invention provides a polyolefin nanofiber membrane, wherein the polyolefin nanofiber membrane has a nanofiber network structure interlaced with each other, and the porosity of the polyolefin nanofiber membrane is 50% to 58%. The present invention polyolefin as raw material, obtained a nano fiber network structure consisting of nano fiber woven polyolefin film, with uniform distribution of nano fiber network structure, which can form a uniform pore size distribution. Moreover, the preparation method provided by the invention is simple, the condition is mild, and the invention is favorable for industrialized realization.

【技术实现步骤摘要】
一种聚烯烃纳米纤维膜及其制备方法
本专利技术涉及纤维膜材料
，尤其涉及一种聚烯烃纳米纤维膜及其制备方法。
技术介绍
分离膜是一种具有选择性透过能力的膜型材料。通常按分离机理和适用范围可分为微滤膜，超滤膜，纳滤膜，反渗透膜，渗透蒸发膜，离子交换膜等。纳米膜分离技术是近年来发展起来的膜分离技术，是指膜的纳米级分离过程，其截留物料的粒径大约在0.3～100纳米之间，进行分离、纯化，也是一种以压力为驱动的膜分离过程。由于纳米膜分离技术的截断物质相对分子量范围比反渗透大，而比部分超滤小，因此，纳米膜分离技术可以截留能通过超滤膜的部分溶质，而让不能通过反渗透膜的物质通过，从而有助于降低目的截留溶质的损失。这种技术具有操作方便、处理效率高、无污染、安全以及节能等诸多优点，得到了领域内的广泛重视。纳米纤维多孔膜则更是一种新型的多孔膜材料，纳米纤维多孔膜由于具有较高的比表面积和孔隙率、较大的孔径、较好的透气性、原料来源丰富等优点，被广泛用于海水淡化、药物提纯、建筑保护膜及户外防护服等领域。行业内，制备纳米纤维多孔膜的常规方法是静电纺丝法。静电纺丝技术是利用高分子溶液或熔体在高压电场作用下发生极化，在电场力的驱动下，克服溶液表面张力，从喷丝嘴中喷射而出形成射流。射流在电场中发生不稳定运动如裂化和细化，继而在接受器上形成薄膜，再经溶剂挥发或熔体冷却凝固过程，最终形成纤维无纺布。但是通过静电纺丝制备的纳米纤维网状多孔膜整体力学强度不高，不能用于对材料力学强度要求较高的领域，例如海水淡化等。而且原料价格昂贵也是制约其进一步发展的桎梏。近些年随着石油化工的发展，聚烯烃产量突飞猛进，尤其是聚乙烯，产量占到塑料总产量的四分之一，聚烯烃原料来源广泛而且价格便宜。但由于静电纺丝技术对于纺丝溶液的导电性和粘度要求较高，更不适用于聚烯烃类纤维多孔膜的制备。如果能充分利用廉价易得的聚烯烃原料制备出纳米纤维多孔膜，必将大大降低纳米纤维多孔膜的制备成本。目前虽然也有其他的方法制备聚烯烃多孔膜，但其网络粗细分布不均匀，不能形成均一分布的网络，也不能满足应用要求。因此，如何得到一种适宜的工艺简单的制备方法，制备聚烯烃纳米膜，而且还能形成均一分布的纳米纤维网络膜结构，已成为诸多具有前瞻性的研究人员共同关注的焦点之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种聚烯烃纳米纤维膜及其制备方法，本专利技术制备的聚烯烃纳米膜，是一种聚烯烃纳米纤维膜，具有均一分布的纳米纤维网络结构，而且制备方法简单，有利于工业化实现。本专利技术提供了一种聚烯烃纳米纤维膜，所述聚烯烃纳米纤维膜具有交织错落的纳米纤维网络结构；所述聚烯烃纳米纤维膜的孔隙率为50％～58％。优选的，所述纳米纤维为粗细均匀的纳米纤维；所述纳米纤维网络结构为纳米纤维均匀分布的网络结构。优选的，所述聚烯烃纳米纤维膜的厚度为5～30μm；所述聚烯烃纳米纤维膜的孔径为18～25nm；所述纳米纤维的直径20～200nm；所述聚烯烃纳米纤维膜的纵向断裂强度为100～150MPa；所述聚烯烃纳米纤维膜的横向断裂强度为80～100MPa。本专利技术还提供了一种聚烯烃纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：A)将聚烯烃原料和溶剂混合后，经熔融挤出流延法制膜后，得到流延油膜；B)将上述步骤得到的流延油膜经双向拉伸和热定型后，得到半成品；所述双向拉伸的纵向拉伸比为5～8；所述双向拉伸的横向拉伸比为5～8；所述双向拉伸的温度为90～120℃；C)将上述步骤得到的半成品经过萃取后，得到的聚烯烃纳米纤维膜。优选的，所述聚烯烃原料包括超高分子量聚烯烃原料；所述聚烯烃原料与所述溶剂的质量比为1：(1.5～4)；所述溶剂包括白油、大豆油、花生油、橄榄油和甘油酯中的一种或多种。优选的，所述聚烯烃原料分子量为30～80万；所述聚烯烃包括聚乙烯和/或聚丙烯。优选的，所述混合后还包括预热步骤；所述预热的温度为90～120℃。优选的，所述熔融挤出的温度为220～235℃；所述流延的温度为15～30℃；所述热定型的温度为90～120℃；所述热定型的时间为3～5min。优选的，所述双向拉伸的方式包括双向异步和/或同步拉伸；所述双向拉伸的拉伸速率为1～5mm/s。优选的，所述萃取为定型萃取；所述萃取的萃取剂包括正己烷、二氯甲烷、戊烷、庚烷、四氯化碳和二氧五环中的一种或多种；所述萃取包括超声萃取。本专利技术提供了一种聚烯烃纳米纤维膜，所述聚烯烃纳米纤维膜具有交织错落的纳米纤维网络结构；所述聚烯烃纳米纤维膜的孔隙率为50％～58％。与现有技术相比，本专利技术针对现有的静电纺丝技术不适用于聚烯烃类纤维多孔膜的制备。而且其他的方法制备聚烯烃多孔膜，但其网络粗细分布不均匀，不能形成均一分布的网络，也不能满足应用要求的诸多限制。本专利技术以聚烯烃为原料，制备得到了一种具有交织错落的纳米纤维网络结构的聚烯烃纳米纤维膜，具有均一分布的纳米纤维网络结构，因而能够形成均匀分布孔隙。而且本专利技术提供的制备方法简单，条件温和，有利于工业化实现。实验结果表明，本专利技术制备的聚烯烃纳米纤维膜，纵向断裂强度能够达到100～150MPa；所述聚烯烃纳米纤维膜的横向断裂强度能够达到80～100MPa。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的聚烯烃纳米纤维膜的SEM图；图2为对比例1中市售的双拉聚乙烯薄膜的SEM图。具体实施方式为了进一步了解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术专利要求的限制。本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术所有原料，对其纯度没有特别限制，本专利技术优选采用分析纯或膜材料领域常规的纯度即可。本专利技术提供了一种聚烯烃纳米纤维膜，所述聚烯烃纳米纤维膜具有交织错落的纳米纤维网络结构；所述聚烯烃纳米纤维膜的孔隙率为50％～58％。本专利技术对所述聚烯烃纳米纤维膜的定义没有特别限制，以本领域技术人员熟知的纳米纤维膜的定义即可，本专利技术所述聚烯烃纳米纤维膜相比多孔膜，具有交织错落的纳米纤维网络结构，而形成均匀的孔径分布。本专利技术所述聚烯烃纳米纤维膜的孔隙率优选为50％～58％，更优选为51％～57％，更优选为52％～56％，更优选为53％～55％。本专利技术对所述聚烯烃纳米纤维膜的纤维分布没有特别限制，以本领域技术人员熟知的纳米纤维膜的定义即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本专利技术所述纳米纤维为粗细均匀的纳米纤维。本专利技术对所述聚烯烃纳米纤维膜的纳米纤维的参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的纳米纤维参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本专利技术所述聚烯烃纳米纤维膜中，纳米纤维的直径优选为20～200nm，更优选为50～180nm，更优选为70～150nm，最优选为100～120nm。本专利技术对所述纳米纤维网络结构的具体结构没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本专利技术所述纳米纤维网络结构优选为纳米纤维均匀分布的网络结构。本专利技术对所述聚烯烃纳米纤维膜的孔径没有特别限制，以本领域技术人员熟知的纳米膜的孔径即可，本领域技术人员可以根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚烯烃纳米纤维膜，其特征在于，所述聚烯烃纳米纤维膜具有交织错落的纳米纤维网络结构；所述聚烯烃纳米纤维膜的孔隙率为50％～58％。

【技术特征摘要】
1.一种聚烯烃纳米纤维膜，其特征在于，所述聚烯烃纳米纤维膜具有交织错落的纳米纤维网络结构；所述聚烯烃纳米纤维膜的孔隙率为50％～58％。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米纤维为粗细均匀的纳米纤维；所述纳米纤维网络结构为纳米纤维均匀分布的网络结构。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚烯烃纳米纤维膜的厚度为5～30μm；所述聚烯烃纳米纤维膜的孔径为18～25nm；所述纳米纤维的直径20～200nm；所述聚烯烃纳米纤维膜的纵向断裂强度为100～150MPa；所述聚烯烃纳米纤维膜的横向断裂强度为80～100MPa。4.一种聚烯烃纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将聚烯烃原料和溶剂混合后，经熔融挤出流延法制膜后，得到流延油膜；B)将上述步骤得到的流延油膜经双向拉伸和热定型后，得到半成品；所述双向拉伸的纵向拉伸比为5～8；所述双向拉伸的横向拉伸比为5～8；所述双向拉伸的温度为90～120℃；C)将上述步骤得到的半成品经过萃取后，得到的聚烯烃纳米纤维膜。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良彬，万彩霞，孟令蒲，张文华，陈晓伟，吕飞，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34