【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米纤维膜，尤其涉及一种聚氨酯纳米纤维膜、制备系统及制备方法。
技术介绍
1、通过静电纺丝或者高速湍流辅助纺丝制备的聚氨酯纳米纤维膜分离过滤和防护领域具有广泛的应用前景来，其过滤和防护效率主要决定于纤维的粗细，一般来说，降低纤维尺寸具有更高的过滤和防护效率。要得到超细的纤维要求纺丝的溶液处于一定的粘度，一般来说粘度越低纤维越细，但是粘度太低可能得不到连续的纤维或者纤维机械强度较差。传统聚氨酯纳米纤维膜制备方法有溶剂法和热熔融法。热熔融法由于粘度太大，通过静电纺丝制备的纤维较粗，在微米级，难以达到高的过滤或者防护效率。溶剂法利用机溶剂溶解聚氨酯，可以通过调节溶剂的浓度来降低溶液粘度，以制备几十到几百纳米级的纤维，具有高的过滤和防护效果，但是存在易燃易爆和污染环境的风险。
2、利用无溶剂的多元醇和异氰酸酯及添加剂通过直接反应或者半预聚后再反应进行纺丝是一种克服可以避免使用溶剂实现纺丝的方法。目前没有直接将多元醇和异氰酸酯及添加剂直接混合进行混合纺丝的报道，主要是由于该体系反应过程迅速，粘度调控难度大。为了克服粘度大的问题，cn 104532367 a公开了一种无溶剂静电纺丝制备聚氨酯微纳米纤维的方法，提出利用在半预聚降反应时将-nco/-oh比例设定到1.1-2.1之间，然后再和扩链剂等反应，以扩链剂作为稀释剂降低粘度来进行静电纺丝，但是该方法所得到的纤维尺寸粗，只能达到微米级且纤维非常不均匀。一个原因是由于该反应体系的粘度提高速度先慢后快，当体系达到一定粘度开始纺丝后，体系粘度极速增长；第二个原因是由于静
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中基于机溶剂体系纺丝存在溶剂起火爆炸以及环境污染的风险；以及文献报道基于半预聚后反应的无溶剂体系纺丝存在纤维尺寸大且不均匀，粘度不可控等问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种聚氨酯纳米纤维膜、制备系统及制备方法。
3、本专利技术的第一个目的是提供一种聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将异氰酸酯和多元醇a进行反应，得到组分a；-nco/-oh的比例大于2.5；所述组分a包括异氰酸酯100份和多元醇a 20-55份；
5、将多元醇b、扩链剂、催化剂和功能添加剂混合，得到组分b；所述功能添加剂选自阻燃剂、防润湿剂、防静电剂和增强剂中的一种或多种；
6、s2、通过毛细供液管将s1所述的组分a和组分b输送到微通道混合反应器并进行反应，得到混合液；所述毛细供液管的内径为0.5mm-3mm；所述微通道的内径为0.5mm-3mm，总长度为8cm-20cm；
7、s3、对s2所述的混合液进行纺丝、固化，得到所述的聚氨酯纳米纤维膜。
8、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，以质量份计，所述组分b包括多元醇b 20-60份、扩链剂5-15份、催化剂0.05-1份、功能添加剂0.5-5份。
9、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述异氰酸酯选自异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；所述多元醇a选自聚四氢呋喃醚二醇和/或聚己内酯二醇。
10、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述阻燃剂选自异丙基磷酸三苯酯、氧化铝、磷酸甲苯二苯酯、聚磷酸铵和氢氧化铝中的一种或多种；所述防润湿剂选自氟化丙烯酸酯、氟化聚氨酯、硅油改性丙烯酸酯、硅油改性聚氨酯、聚二甲基硅氧烷和气相二氧化硅中的一种或多种；所述防静电剂选自三甲基铵硫酸甲酯盐、导电碳黑、硬脂酸酰胺丙基二甲基羟乙基铵硝酸盐和石墨烯中的一种或多种；所述增强剂选自碳纳米管、炭黑和钛白粉中的一种或多种。
11、在本专利技术的一个实施例中，在s1中，所述多元醇b选自聚乙二醇和/或聚丙二醇；扩链剂选自乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇和二缩三乙二醇中一种或多种；催化剂选自二月桂酸二丁基锡、羧酸锌或辛酸亚锡。
12、进一步地，所述聚乙二醇的分子量为1000-3000；聚丙二醇的分子量为1000-3000。
13、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，组分a和组分b的供液速度比为1-3：1。
14、在本专利技术的一个实施例中，在s2中，微通道混合反应器的微通道的构型为s型。
15、本专利技术的第二个目的是提供一种所述的制备方法制备的聚氨酯纳米纤维膜。
16、在本专利技术的一个实施例中，所述聚氨酯纳米纤维膜的纤维直径为50nm-1000nm。
17、本专利技术的第三个目的是提供一种聚氨酯纳米纤维膜的制备系统，利用所述的聚氨酯纳米纤维膜的制备方法制备聚氨酯纳米纤维膜，制备系统包括：
18、第一搅拌罐，用于制备组分a，所述第一搅拌罐的出口与第一布液管的进口相连通，经第一布液管输送至若干第一毛细供液管，经第一毛细供液管的组分a送入微通道混合反应器；
19、第二搅拌罐，用于制备组分b，所述第二搅拌罐的出口与第二布液管的进口相连通，经第二布液管输送至若干第二毛细供液管，经第二毛细供液管的组分b送入微通道混合反应器；
20、组分a和组分b在微通道混合反应器内进行反应，从微通道混合反应器出来的混合物进入纺丝喷头进行纺丝。
21、本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
22、本专利技术所述的制备方法原料上采用-nco/-oh的比例大于2.5异氰酸酯和多元醇，来稀释和调控体系粘度，预聚后得到含异氰酸酯基的半预聚体和异氰酸酯单体的混合物，以多余的异氰酸酯单体可以作为有机溶剂的角色，降低体系的黏度。再将组分a与组分b分别通过毛细供液管送入到微通道混合反应器，利用毛细供液管进行微量供液，利用微通道混合反应器的折线结构促进ab两种反应体系快速混合充分混匀，在合适粘度下短程即时进入纺丝喷头，因而可以经过充分拉伸和细化得到超细纤维，同时超短程和超微量的混合和供液方案保证了已经混合反应的微量的溶液快速被消耗，不会因为溶液滞留而存在高粘度、不均匀的溶液，从而获得均匀和粘度可控纺丝溶液，实现真正环境友好的无溶剂的聚氨酯纳米纤维的生产。
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1.一种聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，在S1中，以质量份计，所述组分B包括多元醇B 20-60份、扩链剂5-15份、催化剂0.05-1份、功能添加剂0.5-5份。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，在S1中，所述异氰酸酯选自异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；所述多元醇A选自聚四氢呋喃醚二醇和/或聚己内酯二醇。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，在S1中，所述多元醇B选自聚乙二醇和/或聚丙二醇；扩链剂选自乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇和二缩三乙二醇中一种或多种；催化剂选自二月桂酸二丁基锡、羧酸锌或辛酸亚锡。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，在S1中，所述阻燃剂选自异丙基磷酸三苯酯、氧化铝、磷酸甲苯二苯酯、聚磷酸铵和氢氧化铝中的一种或多种；所述防润湿剂选自氟化丙烯酸酯、氟化聚氨酯、硅油
6.根据权利要求1所述的聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，在S2中，组分A和组分B的供液速度比为1-3：1。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，在S2中，微通道混合反应器的微通道的构型为S型。
8.一种权利要求1-7任一项所述的制备方法制备的聚氨酯纳米纤维膜。
9.根据权利要求8所述的聚氨酯纳米纤维膜，其特征在于，所述聚氨酯纳米纤维膜的纤维直径为50nm-1000nm。
10.一种聚氨酯纳米纤维膜的制备系统，其特征在于，利用如权利要求1-7中任意一项所述的聚氨酯纳米纤维膜的制备方法制备聚氨酯纳米纤维膜，制备系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，在s1中，以质量份计，所述组分b包括多元醇b 20-60份、扩链剂5-15份、催化剂0.05-1份、功能添加剂0.5-5份。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，在s1中，所述异氰酸酯选自异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种；所述多元醇a选自聚四氢呋喃醚二醇和/或聚己内酯二醇。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，在s1中，所述多元醇b选自聚乙二醇和/或聚丙二醇；扩链剂选自乙二醇、一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇和二缩三乙二醇中一种或多种；催化剂选自二月桂酸二丁基锡、羧酸锌或辛酸亚锡。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，在s1中，所述阻燃剂选自异丙基磷酸三苯酯、氧化铝、磷酸甲苯二苯酯、聚磷酸铵...
【专利技术属性】
技术研发人员：张少锋，罗永健，
申请(专利权)人：苏州中科纳威新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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