一种在微纳尺寸上形成粘连结构的静电纺丝纤维膜的制备方法技术

本发明专利技术提供一种在微纳尺寸上形成粘连结构的静电纺丝纤维膜的制备方法。将构成粘结材料的组分在混合溶剂中均匀分散，制备相应的纺丝溶液，与另一种聚合物的纺丝溶液同时纺丝，形成在微纳结构上相互粘结的两种纤维丝膜：一)粘结材料形成相对独立的纤维丝，与另一种聚合物纤维丝相互贯穿，构成互穿网络结构；二)粘结材料包覆在另一种聚合物纤维丝外围，形成复合型纤维丝膜。粘结材料在微纳尺寸上发生部分粘连，使得相邻的纤维丝之间发生粘结作用。本发明专利技术的效果和益处为：通过粘结材料在微纳尺寸上形成粘连结构，强化相邻纤维丝之间的作用力，提升纤维膜强度。同时，还能促进不同聚合物纤维丝之间协同发挥作用，获得多功能聚合物纤维复合膜。

Method for preparing electrospun fiber film with adhesive structure formed on micro nano size

The invention provides a method for preparing an electrospun fiber membrane to form an adhesion structure on a micro nano scale. Will constitute a bonding material component dispersed in the mixed solvent system, spinning solution to prepare spinning with the spinning solution, while another polymer, formed in two kinds of micro nano fiber membrane bonding structure: a) adhesive material to form filaments relatively independent, interpenetrating and another polymer fibers, composed of interpenetrating network structure; two) adhesive material coated on another polymer fiber periphery, forming a composite fiber membrane. The adhesive material has partial adhesion on the micro nano size, which results in bonding between adjacent fiber filaments. The effect and the advantage of the invention are that the adhesive structure is formed on the micro nano size through the adhesive material, the force between the adjacent fiber filaments is strengthened, and the strength of the fiber film is raised. At the same time, it can also promote the synergistic effect between different polymer fiber filaments, and obtain multi-functional polymer fiber composite membrane.

【技术实现步骤摘要】
一种在微纳尺寸上形成粘连结构的静电纺丝纤维膜的制备方法
本专利技术涉及一种在微纳尺寸上形成粘连结构的静电纺丝纤维膜的制备方法，属于静电纺丝领域。
技术介绍
Formhals等人于1934年设计了第一个利用强电场喷射聚合物溶液进行静电纺丝加工的装置；到20世纪60年代，电纺丝开始应用到纺丝工业中，用于生产各种聚合物纤维无纺布。20世纪90年代，Reneker等人通过静电纺丝技术得到直径为亚微米到纳米级的纤维，所得材料具有比表面积大、孔隙率高等特点，从而引起人们的高度关注，被广泛应用于生物医药、催化、能源、环境、光电、食品工程、化妆品等领域的应用研究。通过静电纺丝得到的无取向纤维膜通常是通过纤维丝之间的随机搭接形成，纤维丝之间缺少较强作用力，从而使得纤维膜强度不够，限制了其应用性能和范围；对于通过不同的收集装置而获得的高度取向纤维膜，也存在同样的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种在微纳尺寸上形成粘连结构的静电纺丝纤维膜的制备方法。本专利技术的技术方案为：一种在微纳尺寸上形成粘连结构的静电纺丝纤维膜的制备方法，将构成粘结材料的组分在混合溶剂中均匀分散，制备相应的纺丝溶液，与另一种聚合物的纺丝溶液同时纺丝，形成在微纳结构上相互缠结的两种纤维丝膜。一)粘结材料形成相对独立的纤维丝，与另一种聚合物纤维丝相互贯穿，构成互穿网络结构；二)粘结材料包覆在另一种聚合物纤维丝外围，形成复合型纤维丝膜。粘结材料所形成的纤维丝能够发生部分粘连，使得相邻的纤维丝之间产生粘结作用。具体包括以下步骤：第一步，将20～180重量份数苯乙烯系热塑弹性体A、20～180重量份数增粘剂、30～60重量份数增塑剂及1～5重量份数抗氧剂，在混合溶剂1中充分溶解，制备固体浓度为5～35wt％的纺丝溶液。其中弹性体A和增粘剂的质量比为9:1～1:9。第二步，将50～150重量份数聚合物B及1～5重量份数抗氧剂，在混合溶剂2中充分溶解，制备固体浓度为5～40wt％的纺丝溶液。第三步，将两种纺丝溶液按下述三种方法中任何一种方法纺丝，得到在微纳尺寸上形成粘连结构的静电纺丝纤维膜：①将两种纺丝溶液分别装入注射器中，同时置于静电纺丝设备上进行多针纺丝。其中装有粘结材料溶液的注射器数量与装有聚合物B溶液的注射器的数量的比例为1:6～6:1。粘结材料纤维丝与聚合物B纤维丝相互贯穿，并在微纳尺寸上形成互穿的粘连结构。纺丝收集方式为平板收集或转鼓收集，接收平板或转鼓的表面贴有背衬材料。静电纺丝参数：静电纺丝电压10～25kv，纺丝速度0.3～2ml/h，接收距离8～25cm，相对湿度为20～50％，温度为10℃到25℃。②将两种纺丝溶液连接同轴针头，粘结材料纺丝溶液连接外轴注射针筒，聚合物B纺丝溶液连接内轴注射针筒，置于静电纺丝设备上进行纺丝，制备由粘结材料纤维丝包覆在外的复合型纤维膜，复合型纤维丝在微纳尺寸上相互粘连。纺丝收集方式为平板收集或转鼓收集，接收平板或转鼓的表面贴有背衬材料。静电纺丝参数：静电纺丝电压10～25kv，纺丝速度0.3～2ml/h，接收距离8～25cm，相对湿度为20～50％，温度为10℃到25℃。③将两种纺丝溶液均匀混合，置于静电纺丝设备上进行单针纺丝，制备由粘结材料与聚合物B构成的在微纳尺寸上相互粘连的复合纤维丝膜。纺丝收集方式为平板收集或转鼓收集，接收平板或转鼓的表面贴有背衬材料。静电纺丝参数：静电纺丝电压10～25kv，纺丝速度0.3～2ml/h，接收距离8～25cm，相对湿度为20～50％，温度为10℃到25℃。所述的苯乙烯系热塑弹性体A为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、它们的氢化改良型嵌段共聚物(SEBS、SEPS)以及这四种弹性体的接枝和嵌段聚合物中的一种或几种组成。所述增粘剂为石油树脂、萜烯树脂、松香或其组合物。所述增塑剂为液体石蜡、白油或其组合物。所述的混合溶剂1为甲苯、己烷、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、环己烷、正己烷、汽油、醋酸乙烯酯、油脂中的一种或几种组成。所述聚合物B为尼龙、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯氰、聚醚醚酮、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚吡咯烷酮、聚乳酸、聚环氧乙烷、水性丙烯酸脂、水性聚氨酯、聚乙二醇、聚己内酯、多糖或其组合物或其共聚物。所述的混合溶剂2为甲苯、己烷、四氢呋喃、乙酸、甲酸、N,N-二甲基甲酰胺、环己烷、汽油、醋酸乙烯酯、油脂中的一种或几种组成。所述抗氧剂为N,N-二丁基氨基二硫代甲酸锌、橡胶促进剂或其组合物。本专利技术的效果和益处为：通过粘结材料纤维丝在微纳尺寸上形成粘连结构，强化相邻纤维丝之间的作用力，提升纤维膜强度。同时，还能促进不同聚合物纤维丝之间协同发挥作用，获得多功能聚合物纤维复合膜。附图说明图1为SIS基压敏胶纤维膜的扫描电镜图。图2为聚苯乙烯纤维膜的扫描电镜图。图3为多针纺丝制备聚苯乙烯和SIS压敏胶复合纤维膜的扫描电镜图。图4为单针纺丝制备聚苯乙烯和SBS压敏胶复合纤维膜的扫描电镜图。图5为同轴针头纺丝制备聚环氧乙烷和SEBS压敏胶复合纤维膜的扫描电镜图。图6为多针纺丝制备聚己内酯和SEPS压敏胶复合纤维膜的扫描电镜图。图7为多针纺丝制备聚碳酸酯和SEPS压敏胶复合纤维膜的扫描电镜图。具体实施方式以下根据具体实施方式对本专利技术做进一步说明。实施例1SIS压敏胶纤维膜的制备作为对照试验，直接使用SIS树脂制备SIS压敏胶纤维膜，具体如下：将80重量份数SIS热塑弹性体、80重量份数石油树脂、30重量份数白油及2重量份数N,N-二丁基氨基二硫代甲酸锌，在甲苯和四氢呋喃混合溶剂(甲苯与四氢呋喃的质量比为40:60)中充分溶解，制备固体浓度为15wt％的纺丝溶液，置于静电纺丝设备上进行纺丝，制备SIS压敏胶纳米纤维丝膜，其微纳结构如附图1所示。静电纺丝电压15kv，纺丝速度1ml/h，接收距离15cm，相对湿度为25％，温度为16℃～22℃。实施例2聚苯乙烯纤维膜的制备作为对照试验，直接使用聚苯乙烯树脂制备纯聚合物纤维膜，具体如下：将100重量份数聚苯乙烯树脂及5重量份数N,N-二丁基氨基二硫代甲酸锌，在甲苯和四氢呋喃混合溶剂(甲苯与四氢呋喃的质量比为40:60)中充分溶解，制备溶液浓度为15wt％的纺丝溶液，置于静电纺丝设备上进行纺丝，制备聚苯乙烯树脂纤维膜,其微纳结构如附图2所示。静电场电压15kv，纺丝速度1ml/h，接收距离15cm，相对湿度为25％，温度为16℃～22℃。实施例3多针纺丝制备聚苯乙烯和SIS压敏胶复合纤维膜将80重量份数SIS热塑弹性体、80重量份数石油树脂、30重量份数白油及2重量份数N,N-二丁基氨基二硫代甲酸锌，在甲苯和四氢呋喃混合溶剂(甲苯与四氢呋喃的质量比为40:60)中充分溶解，制备固体浓度为15％的纺丝溶液；将100重量份数聚苯乙烯树脂及5重量份数N,N-二丁基氨基二硫代甲酸锌，在甲苯和四氢呋喃混合溶剂(甲苯与四氢呋喃的质量比为40:60)中充分溶解，制备溶液浓度为15wt％的纺丝溶液。将两种溶液同时装入注射器进行多针纺丝，制备复合纤维膜。其中装有SIS压敏胶溶液注射器的数量与装有聚苯乙烯溶液注射器的数量比为2:5，其结构如附图3所示。静电场电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在微纳尺寸上形成粘连结构的静电纺丝纤维膜的制备方法，其特征在于以下步骤：第一步，将20～180重量份数苯乙烯系热塑弹性体A、20～180重量份数增粘剂、30～60重量份数增塑剂及1～5重量份数抗氧剂，在混合溶剂1中充分溶解，制备固体浓度为5～35wt％的纺丝溶液；其中弹性体A和增粘剂的质量比为9:1～1:9；第二步，将50～150重量份数聚合物B及1～5重量份数抗氧剂，在混合溶剂2中充分溶解，制备固体浓度为5～40wt％的纺丝溶液；第三步，将两种纺丝溶液按下述三种方法中任何一种方法纺丝，得到在微纳尺寸上形成粘连结构的静电纺丝纤维膜：①将两种纺丝溶液分别装入注射器中，同时置于静电纺丝设备上进行多针静电纺丝，粘结材料纤维丝与聚合物B纤维丝相互贯穿，并在微纳尺寸上形成粘连结构；纺丝收集方式为平板收集或转鼓收集，接收平板或转鼓的表面贴有背衬材料；所述的装有粘结材料纺丝溶液的注射器数量与聚合物B纺丝溶液的注射器的数量比例为1:6～6:1；②将两种纺丝溶液连接同轴针头，粘结材料纺丝溶液连接外轴注射针筒，聚合物B纺丝溶液连接内轴注射针筒，置于静电纺丝设备上进行静电纺丝，制备由粘结材料纤维丝包覆在外的复合型纤维膜，复合型纤维丝在微纳尺寸上相互粘连；纺丝收集方式为平板收集或转鼓收集，接收平板或转鼓的表面贴有背衬材料；③将两种纺丝溶液均匀混合，置于静电纺丝设备上进行单针静电纺丝，制备由粘结材料与聚合物B构成的在微纳尺寸上相互粘连的复合纤维丝膜；纺丝收集方式为平板收集或转鼓收集，接收平板或转鼓的表面贴有背衬材料。...

【技术特征摘要】
1.一种在微纳尺寸上形成粘连结构的静电纺丝纤维膜的制备方法，其特征在于以下步骤：第一步，将20～180重量份数苯乙烯系热塑弹性体A、20～180重量份数增粘剂、30～60重量份数增塑剂及1～5重量份数抗氧剂，在混合溶剂1中充分溶解，制备固体浓度为5～35wt％的纺丝溶液；其中弹性体A和增粘剂的质量比为9:1～1:9；第二步，将50～150重量份数聚合物B及1～5重量份数抗氧剂，在混合溶剂2中充分溶解，制备固体浓度为5～40wt％的纺丝溶液；第三步，将两种纺丝溶液按下述三种方法中任何一种方法纺丝，得到在微纳尺寸上形成粘连结构的静电纺丝纤维膜：①将两种纺丝溶液分别装入注射器中，同时置于静电纺丝设备上进行多针静电纺丝，粘结材料纤维丝与聚合物B纤维丝相互贯穿，并在微纳尺寸上形成粘连结构；纺丝收集方式为平板收集或转鼓收集，接收平板或转鼓的表面贴有背衬材料；所述的装有粘结材料纺丝溶液的注射器数量与聚合物B纺丝溶液的注射器的数量比例为1:6～6:1；②将两种纺丝溶液连接同轴针头，粘结材料纺丝溶液连接外轴注射针筒，聚合物B纺丝溶液连接内轴注射针筒，置于静电纺丝设备上进行静电纺丝，制备由粘结材料纤维丝包覆在外的复合型纤维膜，复合型纤维丝在微纳尺寸上相互粘连；纺丝收集方式为平板收集或转鼓收集，接收平板或转鼓的表面贴有背衬材料；③将两种纺丝溶液均匀混合，置于静电纺丝设备上进行单针静电纺丝，制备由粘结材料与聚合物B构成的在微纳尺寸上相互粘连的复合纤维丝膜；纺丝收集方式为平板收集或转鼓收集，接收平板或转鼓的表面贴有背衬材料。2.根据权利要求1所述的一种在微纳尺寸上形成粘连结构的静电纺丝纤维膜的制备方法，其特征在于，第三步①②③中所述的静电纺丝参数为：静电纺丝电压10～25kv，纺丝速度0.3～2ml/h，接收距离8～25cm，相对湿度为20～50％,温度为10℃～25℃。3.根据权利要求1或2所述的一种在微纳尺寸上形成粘连结构的静电纺丝纤维膜的制备方法，其特征在于，所述的苯乙烯系热塑弹性体A为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、它们的氢化改良型嵌段共聚物以及这四种弹性体的接枝和嵌段聚合物中的一种或几种。4.根据权利要求1或2所述的一种在微纳尺寸上形成粘连结构的静电纺丝纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物B为尼龙、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯、聚酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵忠夫，张岩东，张春庆，鲁金明，刘伟，刘沛莹，孟繁志，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21