一种聚合物纳微纤维非织造布的制备方法技术

本发明专利技术公开一种聚合物纳微纤维非织造布的制备方法，该制备方法先将至少一种聚合物溶解在至少一种溶剂中，制成纺丝溶液；再将纺丝溶液供应到含有一系列喷丝孔的喷丝板，使纺丝溶液从喷丝板的喷丝孔中挤出，形成纺丝溶液细流；然后利用至少一股高速喷射气流拉伸细化纺丝溶液细流，同时加速溶剂挥发，形成纳微纤维；最后利用高速气流和抽吸气流将纳微纤维收集在网帘上即得；所述的聚合物为成纤聚合物；溶剂是指可溶解成纤聚合物并具有挥发性的溶剂；高速气流的喷射角为15-60度，且喷射速度比纺丝溶液细流的挤出速度至少高50倍；纺丝溶液中的聚合物质量浓度为2-50％；纺丝溶液在纺丝温度下的粘度为10-100,000mP·s。

Preparation method of polymer nano micro fiber nonwoven cloth

The invention discloses a method for preparing nano polymer microfiber nonwovens, the preparation method comprises the following steps: at least one polymer dissolved in at least one solvent, made of spinning solution; then the spinning solution supplied to the spinneret plate containing a series of spinneret hole, the spinning solution extruded from the spinneret hole injection wire board, the formation of spinning flow; then using at least a high-speed air jet stretch spinning flow, while accelerating the solvent to form the nano micro fiber; finally by high-speed airflow and the suction stream will be collected in the micro fiber net curtain is obtained; the polymer fiber polymer solvent; refers to the soluble fiber forming polymer and a volatile solvent; high speed air jet angle is 15-60 degrees, and the injection speed of extrusion speed of at least 50 times higher than the spinning flow; spinning solution of Poly The mass concentration of the compound is 2-50%; the viscosity of spinning solution at spinning temperature is 10-100000mP. S.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳微纤维制备技术，具体为一种利用聚合物纺丝溶液经高速气流喷射 直接制备聚合物纳微纤维非织造布的方法。
技术介绍
纳微纤维泛指直径在5微米以下乃至纳米级的超细纤维。由于直径小、比表面积 大等优点，纳微纤维被认为是一种高性能、高附加值纤维产品，在过滤材料、保暖材料、吸油 材料、医疗卫生材料、电池隔板以及隔音材料等领域应用广泛，对于纳微纤维和由纳微纤维 制成的非织造布存的需求不断增长。熔喷法是已实现商业化、最具有规模的纳微纤维非织造布的制造方法，有许多相 关专利技术文献。代表性的专利文献是韦伯(Weber等人的3，959，421号美国专利和米利 根(Milligan)等人的5，075，068号美国专利。该技术是将熔融聚合物经过一系列小喷丝 孔挤到高速气流场中，经过高速气流的牵伸和冷却，最终形成直径分布在5 μ m(微米)以下 自粘性超细纤维非织造布。基于其工艺原理，熔喷法仅适用于热塑性原料，且要求原料在加 工温度下具有较高的熔体流动性，通常要求熔融指数在800g/10min以上。由于对原料熔 体流动性能要求较高，因此熔喷法目前仅限于聚丙烯、聚酯、聚乳酸等少数几种聚合物的加 工，而对于大多数聚合物如聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、纤维素、淀粉、壳聚糖等则因熔体流动性 差、易高温分解、非热塑性等原因而无法加工。中国专利ZL 01132547. X揭示了一种利用溶解于氧化胺溶剂中的纤维素溶液经 熔喷工艺制备微旦纤维素纤维的方法。该方法中纤维素的氧化胺溶液受挤压通过喷丝板， 纤维素溶液细流在高速喷射气流作用下变细、冷却，收集在一个干燥表面上后，进入凝固 浴，形成纤维网。该方法利用了氧化胺溶剂熔点较高、以此为溶剂的纤维素溶液在常温下为 固态和纤维素的氧化胺溶液具有类热塑性树脂的特性。但由于氧化胺溶剂的溶解性具有局 限性，仅能溶解纤维素等少数聚合物，因此该方法不具有普遍适用性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种聚合物纳微纤维非 织造布的制备方法，该制备方法不局限于高熔融指数的聚丙烯等热塑性材料，具有普遍适 用性，且加工流程短，工艺简单，条件容易控制，生产效率高，可规模化生产。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，设计该制备方法先将至少一种聚合物 溶解在至少一种溶剂中，制成纺丝溶液；再将纺丝溶液供应到含有一系列喷丝孔的喷丝 板，使纺丝溶液从喷丝板的喷丝孔中挤出，形成纺丝溶液细流；然后利用至少一股高速喷 射气流拉伸细化所述的纺丝溶液细流，同时加速纺丝溶液中溶剂挥发，形成纳微纤维；最 后利用高速气流和抽吸气流将所述纳微纤维收集在网帘上，形成聚合物纳微纤维非织造 布；所述聚合物为成纤聚合物；所述溶剂是指可溶解成纤聚合物并具有挥发性的溶剂；所 述高速喷射气流的喷射角为15-60度，且喷射速度比纺丝溶液细流的挤出速度至少高50倍；所述纺丝溶液中的聚合物质量浓度为2-50% ；所述纺丝溶液在纺丝温度下的粘度为 IOmP · s-100, OOOmP · S。与现有熔喷技术相比，本专利技术制备方法以不限定的聚合物溶液为加工对象，可克 服现有熔喷技术对原料的热塑性和高熔体流动性的要求，具有普遍适用性；利用高速喷射 气流处理聚合物纺丝溶液，实现聚合物溶液细流的细化和溶剂的挥发，使聚合物溶液细流 成形，获得纳微纤维或纳微纤维非织造布，加工流程短，工艺简单，条件容易控制，可规模化 生产；所制得非织造布的纳微纤维平均直径范围为0. 01-3 μ m,小于常规聚丙烯熔喷非织 造布的纤维直径，性能优良。附图说明图1是本专利技术聚合物纳微纤维非织造布制备方法一种实施例示意图。图2是本专利技术聚合物纳微纤维非织造布的制备方法一种实施例制备的聚氨酯纳 微纤维非织造布扫描电镜照片图。图3是本专利技术聚合物纳微纤维非织造布的制备方法一种实施例制备的聚丙烯腈 纳微纤维非织造布扫描电镜照片图。图4是本专利技术聚合物纳微纤维非织造布的制备方法一种实施例制备的聚(环氧乙 烷)纳微纤维非织造布扫描电镜照片图。图5是本专利技术聚合物纳微纤维非织造布的制备方法一种实施例制备的含纳米银 的纤维素纳微纤维非织造布扫描电镜照片图。图6是本专利技术聚合物纳微纤维非织造布的制备方法一种实施例制备的聚丙烯腈/ 聚氨酯(以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂)纳微纤维非织造布扫描电镜照片图。图7是本专利技术聚合物纳微纤维非织造布的制备方法一种实施例制备的聚丙烯腈/ 聚氨酯(以N，N-二甲基甲酰胺/ 二甲基亚砜为溶剂)纳微纤维非织造布扫描电镜照片图。图8是本专利技术聚合物纳微纤维非织造布的制备方法一种实施例制备的醋酸纤维 素纳微纤维非织造布扫描电镜照片图。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术设计的聚合物纳微纤维非织造布的制备方法(简称制备方法，参见图1)， 先将一种以上的聚合物溶解在一种以上的溶剂中，制得纺丝溶液(纺丝液)。所述纺丝溶液 从储罐1通过压力以lmL/min-5000mL/min的流动速度输送到喷丝板2处，经由喷丝板2的 喷丝孔21中挤出，形成纺丝溶液细流。所述喷丝孔21的直径小于或等于1mm。设计高速喷 射气流从环绕喷丝孔21并倾斜一定角度(喷射角)的气隙22中喷出，吹向挤出纺丝溶液细 流。当溶液细流从喷丝孔21中挤出时，所述高速喷射气流将带动溶液细流快速运动，实现 对溶液细流的牵伸，同时促使溶液中的溶剂快速挥发，进而使纳微纤维成形。所述高速喷射 气流的喷射角(即气隙22的中心线相对于垂直向下挤出的溶液细流轴线的倾斜角)优选 15-60度，实施例优选30度。所述高速喷射气流的喷射速度应当比从喷丝板2中输出纺丝 溶液细流的挤出速度至少高50倍，喷射速度与挤出速度的比值优选1，000-30, 000倍。所 述高速喷射气流的“气”为泛指，包括空气、氮气和蒸汽。气流的温度根据纺丝溶液所用溶剂的挥发性确定，对于易挥发溶剂如N，N-二甲基甲酰胺可控制喷射气流温度为25-35°C， 而对于水性溶剂则需要提高喷射气流温度至50-85°C ；喷射气流温度可根据需要由温度控 制器5进行加热或冷却控制。成形的纳微纤维收集在网帘4上。循环运动的网帘4由多孔 材料(实施例为尼龙网或金属筛网)制成。多孔材料可使抽风机7通过真空室6从所述网 帘4的下方抽真空。抽风机7通过真空室6的真空抽吸有利于溶剂的挥发和纳微纤维在网 帘4上的凝聚。在喷丝板2和网帘4之间安装一个筒状干燥室3。在干燥室3内有利于溶 液细流的高速牵伸和溶剂挥发。挥发的溶剂主要经由真空室6被抽风机7抽走，实现溶剂 的回收利用和避免污染环境。真空室6横截面可以是等直径的圆形或多边形，也可以是变 直径的筒状。本专利技术所述的聚合物是指任何可形成纤维的聚合物(成纤聚合物)，包括纤维素、 甲壳素、壳聚糖、淀粉、海藻酸(钠)、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、聚 乳酸、聚(甲基)丙烯酸酯，聚烯烃，聚苯乙烯基聚合物和共聚物，乙烯基聚合物和共聚物， 聚丙烯腈及丙烯腈共聚物、含氟聚合物，含硅聚合物，聚酯和共聚物，聚氨酯，聚酰胺，聚烯 烃，芳族聚酰胺，热塑性聚合物，液晶聚合物，工程聚合物，可生物降解聚合物，生物基聚合 物，天然聚合物和蛋白质聚合物。本专利技术制备方法是将聚合物溶解于适当溶剂中，而溶剂挥 发后，聚合物就会聚集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物纳微纤维非织造布的制备方法，该制备方法先将至少一种聚合物溶解在至少一种溶剂中，制成纺丝溶液；再将纺丝溶液供应到含有一系列喷丝孔的喷丝板，使纺丝溶液从喷丝板的喷丝孔中挤出，形成纺丝溶液细流；然后利用至少一股高速喷射气流拉伸细化所述的纺丝溶液细流，同时加速纺丝溶液中溶剂挥发，形成纳微纤维；最后利用高速气流和抽吸气流将所述纳微纤维收集在网帘上，形成聚合物纳微纤维非织造布；所述聚合物为成纤聚合物；所述溶剂是指可溶解成纤聚合物并具有挥发性的溶剂；所述高速喷射气流的喷射角为１５－６０度，且喷射速度比纺丝溶液细流的挤出速度至少高５０倍；所述纺丝溶液中的聚合物质量浓度为２－５０％；所述纺丝溶液在纺丝温度下的粘度为１０ｍＰ·ｓ－１００，０００ｍＰ·ｓ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄旭品，程博闻，关克田，康卫民，焦晓宁，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：12