制备聚合物无纺管的方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料领域，公开了一种制备聚合物无纺管的方法，该方法采用一种静电纺丝设备进行；所述静电纺丝设备包括：进料单元、静电发生器、收集辊、动力机构、第一传动装置和第二传动装置；所述方法包括：(1)在静电压的作用下，使所述料液容器中的聚合物溶液通过所述圆孔构件飞向所述收集辊上形成聚合物纤维，并逐渐形成无纺管坯；所述静电压为1-30kV，所述收集辊的旋转速度为10-300转/分钟；(2)对所述无纺管坯进行后处理，得到聚合物无纺管。本发明专利技术能够将多种常见的无纺布原料制成无纺管，操作简便，且产品的机械性能良好，满足作为管式膜和中空纤维膜的支撑材料的使用要求，可应用在高分子分离膜制备领域。在高分子分离膜制备领域。在高分子分离膜制备领域。

【技术实现步骤摘要】
制备聚合物无纺管的方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料领域，具体地，涉及一种制备聚合物无纺管的方法。

技术介绍

[0002]无纺布是一种不需要纺纱织布而形成的织物，其只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。无纺布不是由一根一根的纱线交织、编结在一起，而主要是将纤维直接通过物理方法粘合在一起。无纺布具有工艺流程短、生产速率快、产量高、成本低、用途广、原料来源多等特点。
[0003]无纺布适用于农用薄膜、制鞋、制革、床垫、子母被、装饰、化工、印刷、汽车、建材、家具等行业，以及服装衬布、医疗卫生一次性手术衣、口罩、帽、床单、酒店一次性台布，美容、桑拿乃至当今时尚的礼品袋、精品袋、购物袋、广告袋等等，用途非常广泛。除此之外，近年来，无纺布还常被作为高分子分离膜的支撑材料使用。
[0004]但是，受制于现有的制造工艺，无纺布多为片状，当作为高分子分离膜的支撑材料时，只能用于生产平板膜。如果能制备管状的无纺布材料，即无纺管，则可以用来作为管式膜或中空纤维膜的支撑材料。因此，有研究人员对可用于中空纤维膜支撑材料的无纺管制备方法进行了研究。例如，CN101239281A公开了一种无纺管增强型聚偏氟乙烯中空纤维膜的制备方法，其中包括使用涤纶增强无纺管的制备，包括：(1)将涤纶分散到聚丙烯酰胺溶液中，得到纤维浆料，通过管型模具制成无纺管坯；(2)将无纺管坯置于两平板间，内插圆棒，进行碾压干燥，制得无纺管；(3)将步骤(2)无纺管浸入聚氨酯粘合剂中，取出、干燥，得到增强的无纺管；(4)将增强的无纺管进行热处理，得到二次增强无纺管。该方法中，能够通过管型模具成型得到管坯的材料种类非常有限，且制备无纺管的步骤较繁琐。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的无纺管制备困难的问题，针对该问题，本专利技术的专利技术人在研究中发现：在一种静电纺丝设备中，当可纺丝的聚合物溶液在较高的静电压(1-30kV)下通过细孔飞向另一电极时，会形成直径为数百纳米的纤维，并在终点处以随机方向堆积，而如果在终点电极处设置导电的收集辊，并使收集辊以一定的速度旋转(10-300转/分钟)，可以成功制得无纺管坯。基于该发现，提出一种制备聚合物无纺管的方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种制备聚合物无纺管的方法，该方法采用一种静电纺丝设备进行；所述静电纺丝设备包括：进料单元、静电发生器、收集辊、动力机构、第一传动装置和第二传动装置；其中，
[0007]所述进料单元包括料液容器和圆孔构件，所述圆孔构件由导电材料制成，所述收集辊为表面导电的圆柱体；所述静电发生器的电极与所述圆孔构件连接，所述收集辊的表面接地；在所述动力机构的作用下，所述收集辊由所述第一传动装置带动而绕其轴旋转，所述料液容器由所述第二传动装置牵引而沿平行于所述收集辊的轴线方向作往复直线运动；
[0008]所述方法包括以下步骤：
[0009](1)在静电压的作用下，使所述料液容器中的聚合物溶液通过所述圆孔构件飞向所述收集辊上形成聚合物纤维，并逐渐形成无纺管坯；
[0010]所述静电压为1-30kV，所述收集辊的旋转速度为10-300转/分钟；
[0011](2)对所述无纺管坯进行后处理，得到聚合物无纺管。
[0012]通过上述技术方案，本专利技术能够将多种常见的无纺布原料制成无纺管，操作简便，且产品的机械性能良好，满足作为管式膜和中空纤维膜的支撑材料的使用要求，纤维直径和无纺管孔隙率可调，可应用在高分子分离膜制备领域。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的一种静电纺丝设备的示意图。
[0014]图2是本专利技术的静电纺丝设备中两种实施方式的进料单元示意图。
[0015]附图标记说明
[0016]1：收集辊；2：第一传动装置；3：第二传动装置；4：静电发生器；5a：料液容器；5b：圆孔构件；5c：活塞；5d：定速推进装置；5e：恒流泵；5f：管线；6：动力机构；7：电刷；8：升降装置；9：激光器。
具体实施方式
[0017]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0018]本专利技术提供了一种制备聚合物无纺管的方法，该方法采用一种静电纺丝设备进行。如图1所示，所述静电纺丝设备包括：进料单元、静电发生器4、收集辊1、动力机构6、第一传动装置2和第二传动装置3；其中，所述进料单元包括料液容器5a和圆孔构件5b，所述圆孔构件5b由导电材料制成，所述收集辊1为表面导电的圆柱体；所述静电发生器4的电极与所述圆孔构件5b连接，所述收集辊1的表面接地，例如通过电刷7接地；在所述动力机构6的作用下，所述收集辊1由所述第一传动装置2带动而绕其轴旋转，所述料液容器5a由所述第二传动装置3牵引而沿平行于所述收集辊1的轴线方向作往复直线运动。
[0019]根据本专利技术，所述制备聚合物无纺管的方法包括以下步骤：
[0020](1)在静电压的作用下，使所述料液容器5a中的聚合物溶液通过所述圆孔构件5b飞向所述收集辊1上形成聚合物纤维，并逐渐形成无纺管坯；所述静电压为1-30kV，所述收集辊1的旋转速度为10-300转/分钟；
[0021](2)对所述无纺管坯进行后处理，得到聚合物无纺管。
[0022]本专利技术对所述聚合物溶液中的聚合物、溶剂的类型没有特别的要求，只要是可通过溶液纺丝法制成化学纤维的聚合物及其对应的溶剂均可。
[0023]通常地，所述聚合物可以选自聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈和再生纤维素中的至少一种。本专利技术适合纺丝的所述聚合物均可通过商购获得。
[0024]通常地，所述溶剂可以选自水、丙酮、脂肪醇、脂肪族烃、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、苯、甲苯、二甲苯、间甲酚、六氟丙烷、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的至少一种。
[0025]优选地，所述聚合物溶液中的聚合物含量为2-15重量％。
[0026]根据本专利技术，优选地，所述第一传动装置2为可拆式轴连接器，以便拆下所述收集辊1。
[0027]根据本专利技术，所述进料单元可定量输送所述聚合物溶液。
[0028]按照一种实施方式，如图2(a)所示，所述圆孔构件5b以凸起方式设在所述料液容器5a上；所述进料单元包括定速推进装置5d和设在所述料液容器5a内的活塞5c，通过所述定速推进装置5d推动所述活塞5c，以将所述聚合物溶液经所述圆孔构件5b输送到所述收集辊1上。
[0029]按照另一种实施方式，如图2(b)所示，所述圆孔构件5b为导电针管，所述进料单元包括恒流泵5e，所述料液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备聚合物无纺管的方法，该方法采用一种静电纺丝设备进行；所述静电纺丝设备包括：进料单元、静电发生器、收集辊、动力机构、第一传动装置和第二传动装置；其中，所述进料单元包括料液容器和圆孔构件，所述圆孔构件由导电材料制成，所述收集辊为表面导电的圆柱体；所述静电发生器的电极与所述圆孔构件连接，所述收集辊的表面接地；在所述动力机构的作用下，所述收集辊由所述第一传动装置带动而绕其轴旋转，所述料液容器由所述第二传动装置牵引而沿平行于所述收集辊的轴线方向作往复直线运动；所述方法包括以下步骤：(1)在静电压的作用下，使所述料液容器中的聚合物溶液通过所述圆孔构件飞向所述收集辊上形成聚合物纤维，并逐渐形成无纺管坯；所述静电压为1-30kV，所述收集辊的旋转速度为10-300转/分钟；(2)对所述无纺管坯进行后处理，得到聚合物无纺管。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚合物溶液中，聚合物选自聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈和再生纤维素中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述聚合物溶液中的聚合物含量为2-15重量％。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述圆孔构件以凸起方式设在所述料液容器上；所述进料单元包括定速推进装置和设在所述料液容器内的活塞，通过所述定速推进装置推动所述活塞，使所述聚合物溶液经所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王镭，宋小飞，安婷婷，钟林，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：