多层交错膜和其制造方法技术

本发明专利技术提供一种多层交错膜，所述多层交错膜包含：至少一个衬底层(10)，其包括多个第一聚合物基微纤维；至少一个纳米纤维层(11)，其包括多个第二聚合物基纳米纤维，其中所述纳米纤维中的每一者具有一个或多个纳米分支；至少一个交错层(12)，其包括多个第三聚合物基亚微米纤维，其中所述亚微米纤维中的每一者具有一个或多个纳米分支，和多个第四聚合物基纳米纤维，其中所述纳米纤维中的每一者具有一个或多个纳米分支，其中所述第三聚合物基亚微米纤维与所述第四聚合物基纳米纤维交错；至少一个亚微米纤维层(13)，其包括多个第五聚合物基亚微米纤维，其中所述亚微米纤维中的每一者具有一个或多个纳米分支。所述纳米纤维层(11)位于所述衬底层(10)上；所述交错层(12)位于所述纳米纤维层(11)上；所述亚微米纤维层(13)位于所述交错层(12)上。交错层(12)上。交错层(12)上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多层交错膜和其制造方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2019年7月25日提交的美国临时专利申请序列号62/878,738的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。


[0002]本专利技术提供多层交错膜和其制造方法。明确地说，多层交错膜包含衬底层、纳米纤维层、交错层和微纤维层。

技术介绍

[0003]在过去十年，用于制造直径在数奈米到数微米范围内之聚合物纤维之电纺丝技术得到迅速发展，这归因于聚合物纤维的独特物理、化学和生物性质。此外，具有大表面积和小可控孔隙尺寸优点的由电纺丝纤维构成的单层或多层膜已经广泛地用于药物递送、医疗装置、过滤和复合材料强化中。然而，在膜层数或膜厚度增加的情况下，由电纺丝纤维制成的现有膜的主要限制在于不同层之间的粘合微弱并且当达到某些厚度时其容易分层。
[0004]鉴于由电纺丝纤维制成的现有膜的缺点，需要提供不仅在不同层之间具有强力粘合而且具有电纺丝纤维的物理和功能特点的膜。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的第一方面提供多层交错膜，所述多层交错膜包含：至少一个衬底层，其包括多个第一聚合物基微纤维；至少一个纳米纤维层，其包括多个第二聚合物基纳米纤维，其中所述纳米纤维中的每一者具有一个或多个纳米分支；至少一个交错层，其包括多个第三聚合物基亚微米纤维，其中所述亚微米纤维中的每一者具有一个或多个纳米分支，和多个第四聚合物基纳米纤维，其中所述纳米纤维中的每一者具有一个或多个纳米分支，其中所述第三聚合物基亚微米纤维与所述第四聚合物基纳米纤维交错；和至少一个亚微米纤维层，其包括多个第五聚合物基亚微米纤维，其中所述亚微米纤维中的每一者具有一个或多个纳米分支。示例性地，纳米纤维层被定位成与衬底层相邻，交错层被定位成与纳米纤维层相邻，并且亚微米纤维层被定位成与交错层相邻。
[0006]在本专利技术的一个实施例中，第一聚合物基微纤维包含一种或多种选自以下的聚合物：聚酯、尼龙、聚乙烯、聚氨酯、纤维素、聚丁烯、对苯二甲酸酯、聚碳酸酯、聚甲基戊烯、聚苯乙烯。
[0007]在本专利技术的另一个实施例中，第二聚合物基纳米纤维、第三聚合物基亚微米纤维、第四聚合物基纳米纤维和第五聚合物基亚微米纤维包含一种或多种选自以下的聚合物：胶原蛋白、弹性蛋白、明胶、纤维蛋白原、纤维蛋白、藻酸盐、纤维素、丝纤蛋白、壳聚糖和几丁质、透明质酸、右旋糖苷、小麦麸质、聚羟基烷酸酯、层粘连蛋白、尼龙、聚丙烯酸(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚氨酯(PU)、聚乙烯乙酸乙烯酯(PEVA)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚(乳酸
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共
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乙醇酸)(PLGA)、聚丙烯腈(PAN)、聚苯乙
烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)、乙酸纤维素(CA)、聚氧化乙烯(PEO)、聚偏二氟乙烯(PVDF)。
[0008]在本专利技术的另一个实施例中，第三聚合物基亚微米纤维和第四聚合物基纳米纤维来自相同聚合物溶液。
[0009]在本专利技术的另一个实施例中，第一聚合物基微纤维具有约10μm到30μm的直径；第二聚合物基纳米纤维具有约10nm到100nm的直径；第三聚合物基亚微米纤维具有约100nm到1000nm的直径；第四聚合物基纳米纤维具有约10nm到100nm的直径；第五聚合物基亚微米纤维具有约100nm到1000nm的直径。
[0010]在本专利技术的另一个实施例中，衬底层具有约50μm到150μm的厚度；纳米纤维层具有约5μm到15μm的厚度；交错层具有约5μm到15μm的厚度；亚微米纤维层具有约5μm到15μm的厚度。
[0011]在本专利技术的另一个实施例中，提供包含本专利技术的多层交错膜的制品。这类制品可以具有小到40nm的微粒过滤功能和总微粒的至少96.3％的过滤效率。
[0012]在另一个方面中，本专利技术提供制造多层交错膜的方法，所述方法包括(1)提供浓度为约1％wt.到20％wt.的包含一种或多种聚合物的第一聚合物溶液；(2)对第一聚合物溶液进行电纺丝以形成包含直径为约10nm到100nm的纳米纤维的纳米纤维层，并且纳米纤维中的每一者具有直径为约10nm到100nm的纳米分支，并将纳米纤维层电纺丝到衬底层上；(3)提供浓度为约1％wt到20％wt的包含一种或多种聚合物的第二聚合物溶液；(4)对第二聚合物溶液进行电纺丝以形成包含直径为约100nm到1000nm的亚微米纤维和直径为约10nm到100nm的纳米纤维的交错层，并且纳米纤维中的每一者具有直径为约10nm到100nm的纳米分支，并将交错层电纺丝到纳米纤维层上；(5)提供浓度为约1％wt到20％wt的包含一种或多种聚合物的第三聚合物溶液；和(6)对第三聚合物溶液进行电纺丝以形成包含直径为约100nm到1000nm的亚微米纤维的亚微米纤维层，并且亚微米纤维中的每一者具有直径为约10nm到100nm的纳米分支，并将亚微米纤维层电纺丝到交错层上。
[0013]在本专利技术的另一个实施例中，第一聚合物溶液、第二聚合物溶液和第三聚合物溶液中的任何一者或全部包括至少两种选自二甲基甲酰胺、环己酮、柠檬烯和1
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丁醇的溶剂，并且所述溶剂中的两者之间的比率为1:9到9:1。
[0014]在本专利技术的另一个实施例中，溶剂的表面张力为约20mN/m到40mN/m。
[0015]在本专利技术的又另一个实施例中，本专利技术方法中的所述电纺丝中的任一者可以重复进行以形成纳米纤维层、交错层和/或亚微米纤维层中的超过一者以便形成多层交错膜。
[0016]在一个优选实施例中，纳米分支中的每一者的直径为约10nm到30nm。
[0017]还提供通过本专利技术方法制造的多层交错膜。
附图说明
[0018]本专利技术的实施例在下文参看图式加以更详细地描述，其中：
[0019]图1绘示包括衬底层、纳米纤维层、交错层和亚微米纤维层的多层交错膜。
[0020]图2绘示根据本专利技术的一个实施例的交错层的SEM图像，所述交错层具备与多个具有纳米分支的亚微米纤维交错的多个具有纳米分支的纳米纤维。
[0021]图3绘示根据本专利技术的另一个实施例的交错层的SEM图像，所述交错层具备与多个具有纳米分支的亚微米纤维交错的多个具有纳米分支的纳米纤维。
[0022]图4绘示根据本专利技术的另一个实施例的交错层的SEM图像，所述交错层具备与多个具有纳米分支的亚微米纤维交错的多个具有纳米分支的纳米纤维。
[0023]图5绘示根据本专利技术的另一个实施例的交错层的SEM图像，所述交错层具备与多个具有纳米分支的亚微米纤维交错的多个具有纳米分支的纳米纤维。
[0024]图6绘示根据本专利技术的另一个实施例的交错层的SEM图像，所述交错层具备与多个具有纳米分支的亚微米纤维交错的多个具有纳米分支的纳米纤维。定义
[0025]本说明书中提及“一个实施例(one embodiment/an embodiment)”、“一个例示性实施例”等指示所描述实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多层交错膜，其包含：至少一个衬底层，其包含多个第一聚合物基微纤维；至少一个纳米纤维层，其包括多个第二聚合物基纳米纤维，其中所述纳米纤维中的每一者具有一个或多个纳米分支；至少一个交错层，其包含多个第三聚合物基亚微米纤维，其中所述亚微米纤维中的每一者具有一个或多个纳米分支，和多个第四聚合物基纳米纤维，其中所述纳米纤维中的每一者具有一个或多个纳米分支；和至少一个亚微米纤维层，其包含多个第五聚合物基亚微米纤维，其中所述亚微米纤维中的每一者具有一个或多个纳米分支；其中所述纳米纤维层被定位成与至少一个衬底层相邻；所述交错层被定位成与至少一个纳米纤维层相邻；所述第三聚合物基亚微米纤维与所述第四聚合物基纳米纤维交错；所述亚微米纤维层被定位成与至少一个交错层相邻，并且其中所述纳米分支中的每一者具有约10nm到约100nm的直径和约100nm到约300nm的长度。2.根据权利要求1所述的多层交错膜，其中所述第一聚合物基微纤维是通过纺粘法生产的。3.根据权利要求1所述的多层交错膜，其中所述第二聚合物基纳米纤维、所述第三聚合物基亚微米纤维、所述第四聚合物基纳米纤维和所述第五聚合物基亚微米纤维是通过自由表面电纺丝生产的。4.根据权利要求1所述的多层交错膜，其中所述第一聚合物基微纤维包含一种或多种选自以下的聚合物：聚酯、尼龙、聚乙烯、聚氨酯、纤维素、聚丁烯、对苯二甲酸酯、聚碳酸酯、聚甲基戊烯、聚苯乙烯。5.根据权利要求1所述的多层交错膜，其中所述第二聚合物基纳米纤维包含一种或多种选自以下的聚合物：胶原蛋白、弹性蛋白、明胶、纤维蛋白原、纤维蛋白、藻酸盐、纤维素、丝纤蛋白、壳聚糖和几丁质、透明质酸、右旋糖苷、小麦麸质、聚羟基烷酸酯、层粘连蛋白、尼龙、聚丙烯酸(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚氨酯(PU)、聚乙烯乙酸乙烯酯(PEVA)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚(乳酸
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乙醇酸)(PLGA)、聚丙烯腈(PAN)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)、乙酸纤维素(CA)、聚氧化乙烯(PEO)和/或聚偏二氟乙烯(PVDF)。6.根据权利要求1所述的多层交错膜，其中所述第三聚合物基亚微米纤维包含一种或多种选自以下的聚合物：胶原蛋白、弹性蛋白、明胶、纤维蛋白原、纤维蛋白、藻酸盐、纤维素、丝纤蛋白、壳聚糖和几丁质、透明质酸、右旋糖苷、小麦麸质、聚羟基烷酸酯、层粘连蛋白、尼龙、聚丙烯酸(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚氨酯(PU)、聚乙烯乙酸乙烯酯(PEVA)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚(乳酸
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乙醇酸)(PLGA)、聚丙烯腈(PAN)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)、乙酸纤维素(CA)、聚氧化乙烯(PEO)和/或聚偏二氟乙烯(PVDF)。7.根据权利要求1所述的多层交错膜，其中所述第四聚合物基纳米纤维包含一种或多种选自以下的聚合物：胶原蛋白、弹性蛋白、明胶、纤维蛋白原、纤维蛋白、藻酸盐、纤维素、丝纤蛋白、壳聚糖和几丁质、透明质酸、右旋糖苷、小麦麸质、聚羟基烷酸酯、层粘连蛋白、尼
龙、聚丙烯酸(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚氨酯(PU)、聚乙烯乙酸乙烯酯(PEVA)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚(乳酸
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乙醇酸)(PLGA)、聚丙烯腈(PAN)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)、乙酸纤维素(CA)、聚氧化乙烯(PEO)和/或聚偏二氟乙烯(PVDF)。8.根据权利要求1所述的多层交错膜，其中所述第五聚合物基亚微米纤维包含一种或多种选自以下的聚合物：胶原蛋白、弹性蛋白、明胶、纤维蛋白原、纤维蛋白、藻酸盐、纤维素、丝纤蛋白、壳聚糖和几丁质、透明质酸、右旋糖苷、小麦麸质、聚羟基烷酸酯、层粘连蛋白、尼龙、聚丙烯酸(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚氨酯(PU)、聚乙烯乙酸乙烯酯(PEVA)、聚己内酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚(乳酸
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乙醇酸)(PLGA)、聚丙烯腈(PAN)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐滈宏，梁宇恒，余智恒，陈咏敏，
申请(专利权)人：纳米及先进材料研发院有限公司，
类型：发明
国别省市：