一种高粘附纳米纤维滤材的制备方法及其静电纺丝装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高粘附纳米纤维滤材的制备方法及其静电纺丝装置，所述方法包括以下步骤：(1)N

【技术实现步骤摘要】
一种高粘附纳米纤维滤材的制备方法及其静电纺丝装置


[0001]本专利技术涉及一种滤材的制备方法及其静电纺丝装置，尤其涉及一种高粘附纳米纤维滤材的制备方法及其静电纺丝装置。

技术介绍

[0002]静电纺丝技术是制备纳米纤维最高效简便的技术之一，它是将聚合物熔体或溶液在高压静电场作用下克服表面张力形成喷射细流，进一步拉伸、劈裂、固化或者溶剂挥发，最终沉积在接收板上形成纤维的过程。静电纺丝设备可根据不同的配方生产出不同尺寸分布的纳米纤维。由于静电纺丝生产的纳米纤维厚度薄、质地较软、机械性能差，因而需要设置衬底进行支撑。静电纺丝纳米纤维的衬底通常为PP无纺布、PET等高分子聚合物衬底。静电纺丝技术中的纤维在电场中运动的距离有限，无法形成较大的速度，因而与PP无纺布、PET等高分子聚合物衬底的结合力较小，纳米纤维易从衬底上脱落。
[0003]专利CN110478980A公开了一种纳米纤维过滤材料，纳米纤维过滤材料层由聚合物纳米纤维材料制成，聚合物与所述溶剂的质量比为(5～40):100，通过无针往复式静电纺丝方法直接纺丝于第一纺粘过滤材料层，再压合连接一层第二纺粘过滤材料层，形成一种三明治结构的纳米纤维过滤材料，仅仅通过调整纺丝溶液配方并利用直接压合的方式使使纺粘过滤材料层连接，纳米纤维过滤材料的滤层间粘结性差。
[0004]现有方法制备的纳米纤维过滤材料，其纳米纤维和衬底的粘附性差、过滤效果不好。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的提供一种高粘附、高滤效的纳米纤维滤材的制备方法。本专利技术的另一目的提供一种纳米纤维滤材的制备方法专用的静电纺丝装置。
[0006]技术方案：本专利技术的纳米纤维滤材的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)N
’
N
‑
二甲基甲酰胺中加入聚合物，聚合物充分溶解后，加入丙烯酸和催化剂，得到纺丝溶液；
[0008](2)乙醇中加入衣康酸，衣康酸充分溶解后，得到喷涂液；
[0009](3)将步骤(2)所述的喷涂液喷涂到衬底上，得到处理后的衬底；
[0010](4)将纺丝溶液注入静电纺丝装置中的供液系统内，调节纺丝工艺参数进行纺丝，步骤(3)所述的处理后的衬底置于静电纺丝装置中的负电极板上，衬底横向匀速移动；
[0011](5)纳米纤维膜沉积在匀速移动的衬底上，衬底表面的衣康酸与纳米纤维中的丙烯酸聚合，得到粘附力增强的纳米纤维滤材。
[0012]衬底表面的衣康酸和纺丝溶液中的丙烯酸，二者均含含有碳碳双键，在催化剂和加热的作用下能够迅速交联，形成聚合的粘结结构。
[0013]进一步地，所述步骤(1)中，聚合物为PVDF、PEO、PAN中的一种。
[0014]进一步地，所述步骤(1)中，热塑性聚合物的加入质量为DMF的8～30％，丙烯酸的
加入质量为DMF的0.5％～1％。
[0015]进一步地，所述步骤(1)中，聚合物的溶解温度为30～60℃，时间为4～8h。
[0016]进一步地，所述步骤(3)中，所述衬底由PP、PET、PE中的一种或多种制成。
[0017]进一步地，所述步骤(3)中，衣康酸的溶解温度为30～60℃，时间为2～3h。
[0018]进一步地，所述步骤(4)中，纺丝工艺参数为正电压为+40～+70kV纺丝电压，负电压为
‑
20～
‑
50kV的纺丝电压。
[0019]进一步地，所述步骤(5)中，对纳米纤维吹气，使纳米纤维加速沉积在匀速移动的衬底上。
[0020]进一步地，所述步骤(5)中，电极丝和电极板之间的距离为60～100cm，衬底的行进速度为0.5～5m/min。
[0021]进一步地，，还包括步骤(6)，烘烤纳米纤维滤材，烘烤温度为70～100℃，时间为10～30min。
[0022]上述纳米纤维滤材制备方法专用的一种静电纺丝装置包括，供液系统、正高压、负高压、连接正高压的电极丝、连接负高压的电极板，其特征在于，电极丝正上方置有一绝缘板，所述绝缘板上面开有长条孔洞，长条孔洞周边分布有气孔，绝缘板侧边装有气管，气管一端与气孔连通，气管另一端与气泵连接。
[0023]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：(1)过滤效率高，对0.3μm@32L/min的颗粒的过滤效率可达94％以上；(2)机械性能好，纳米纤维滤材经过4次水洗后，对0.3μm@32L/min的颗粒的过滤效率仍维持在85％以上。
附图说明
[0024]图1为实施例1的纤维网层扫描式电子显微镜照片。
[0025]图2为实施例1的静电纺丝装置
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0027]实施例1
[0028](1)配制纺丝溶液：取1kg的聚偏氟乙烯(PVDF)，溶解在4kg的N
’
N
‑
二甲基甲酰胺中(DMF)中，加热并搅拌使溶液充分溶解，加热温度为30℃，搅拌时间为8小时，溶解后的溶液呈亮黄色透明状；当PVDF充分溶解在DMF后，混合溶液中加入20g的丙烯酸单体，同时加入催化剂偶氮二异丁腈(AIBN)，催化剂的加入物质量为丙烯酸的0.1％，并搅拌使混合溶液充分溶解，溶解后的溶液颜色无较大变化。
[0029](2)配制喷涂液：取一定量的衣康酸溶解于乙醇中，配置衣康酸的摩尔浓度为0.5M的衣康酸
‑
乙醇混合液，并在60℃下搅2小时，使其充分溶解；
[0030](3)衬底预处理：衬底为PET材料制成，将喷涂液加入喷头中对衬底进行喷涂，1平米的衬底上喷涂量为50mL，分多次均匀喷涂，喷涂后不需加热，直接在室温中晾干即可。
[0031](4)静电纺丝：如图1所示，将纺丝溶液注入静电纺丝装置中的供液系统1内，利用静电纺丝装置，调节纺丝工艺参数进行纺丝；静电纺丝装置包括正高压2、负高压3、电极丝4、电极板5，正高压2与电极丝4连接，负高压3与电极板5连接，其中电极丝4正上方置有一绝
缘板6，所述绝缘板6上面开有长条孔洞，长条孔洞周边分布有气孔8，绝缘板侧边装有气管7，气管7一端与气孔8连通，气管7另一端与气泵9连接，气泵9向气管7输入空气，空气通过气孔8均匀吹出；正高压2与电极丝4相连，负高压3与电极板5相连，在正负之间形成了电场，纳米纤维可以在电场的作用下，向负电极行进，纳米纤维穿过绝缘板6的长条空洞，落在电极板5上；纳米纤维在穿越绝缘板的长条空洞时，在绝缘板6内气孔8的气流作用下，纳米纤维落到衬底上速度加快，与衬底的粘附性增强。静电纺丝装置的纺丝工艺参数为正极电压值为+70kV，负极电压值为
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30kV，正负极之间的距离为60cm，接收板的行进速度为0.5m/min。
[0032](5)纳米纤维膜沉积在匀速移动的衬底上，衬底表面的衣康酸与纳米纤维中的丙烯酸聚合，得到粘附性增强的纳米纤维滤材；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高粘附纳米纤维滤材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)N
’
N
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二甲基甲酰胺中加入聚合物，聚合物充分溶解后，加入丙烯酸和催化剂，得到纺丝溶液；(2)乙醇中加入衣康酸，衣康酸充分溶解后，得到喷涂液；(3)将步骤(2)所述的喷涂液喷涂到衬底上，得到处理后的衬底；(4)将纺丝溶液注入静电纺丝装置中的供液系统内，调节纺丝工艺参数进行纺丝，步骤(3)所述的处理后的衬底置于静电纺丝装置中的负电极板上，衬底横向匀速移动；(5)纳米纤维膜沉积在匀速移动的衬底上，衬底表面的衣康酸与纳米纤维中的丙烯酸聚合，得到纳米纤维滤材。2.根据权利要求1所述的纳米纤维滤材的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，聚合物为PVDF、PEO、PAN中的一种。3.根据权利要求1所述的纳米纤维滤材的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，热塑性聚合物的加入质量为DMF的8～30％，丙烯酸的加入质量为DMF的0.5％～1％，催化剂为偶氮二异丁腈。4.根据权利要求1所述的纳米纤维滤材的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，聚合物的溶解温度为30～60℃，时间为4～8h。...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛雯婷，
申请(专利权)人：江苏盛开高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：