專利名稱：一種三維納米纖維復合膜及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種三維納米纖維復合膜及其制備方法，屬于紡織材料領域。
背景技術：
隨著納米材料技術的飛速發(fā)展，納米纖維技術已成為纖維科學的前沿和研究熱點，并在電子，機械生物醫(yī)學，化工，紡織等產(chǎn)業(yè)領域得到一定的應用，納米纖維技術在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的應用必將提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。而納米纖維膜由于其特殊的物理形態(tài)結構，使其在以下幾方面表現(xiàn)出特殊性能表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應以及宏觀量子的陽隧道效應等。這就使得納米纖維廣泛應用在服裝、食品、醫(yī)藥、能源、電子、造紙、航空等領域。此外， 納米纖維膜還可用于化工、醫(yī)藥等產(chǎn)品的提純、過濾等。目前，納米纖維膜的制備方法主要利用靜電紡絲裝置噴出納米尺度的絲束，通過改變納米絲束的噴出方向，是最終落在接收裝置的上的納米纖維束形成非織造布狀的纖維氈，即納米纖維膜。但是，由于采用靜電紡絲來制備納米纖維膜的方法主要適用于可進行溶液紡絲的高聚物，這就使得用該方法制備納米纖維的時候在材料的選擇上具有很大的局限性，另外用靜電紡絲方法制備的納米纖維膜力學性能差，不易單獨使用，但是又由于經(jīng)靜電紡絲方法制備的納米纖維膜是由連續(xù)長纖維組成，而且其厚度難以控制，若將其附在基材面料上進行使用，在纖維膜的均勻性以及與基材面料的粘連性上又會有很大缺陷，影響使用效果，同時用靜電紡絲方法制備納米纖維膜也難以實現(xiàn)工業(yè)化，由此導致了該方法制備的納米纖維膜在應用領域上的局限性。目前對靜電紡絲技術制備納米纖維膜的報道已經(jīng)有了很多，但是將經(jīng)多組分共混相分離法制備的納米纖維制成漿液在基材面料上進行表面涂層來制備納米纖維膜的方法還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在問題，本發(fā)明的目的是在于提供一種應用領域廣泛的新型三維納米纖維復合膜材料及其制備方法，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術解決方案為一種三維納米纖維復合膜，所述三維納米纖維復合膜由基材面料和表面膜層構成，表面膜層是通過在基材面料上進行表面刮涂而形成的熱塑性聚合物納米纖維膜，所述的基材面料為機織面料或針織面料或無紡布中的一種?！N三維納米纖維復合膜的制備方法，制備方法按以下步驟進行A將熱塑性聚合物納米纖維與溶劑按質量比O. 5-2 98-99. 5的比例在室溫下經(jīng)乳化機以10000轉/分的轉速乳化6-10分鐘得到納米纖維乳液；B將A步驟中所制備的納米纖維乳液在基材面料表面通過刮涂的工藝在常溫下進行表面涂層，待干燥之后得到三維納米纖維復合膜，其中納米纖維乳液在基材面料上的涂覆厚度為1-3毫米。所述步驟A中的溶劑為去離子水和異丙醇或甲酸或乙酸其中一種的混合物。 所述步驟A中的熱塑性聚合物納米纖維為聚對苯二甲酸乙二醇酯PET納米纖維或聚己內(nèi)酰胺PA6納米纖維或聚丙烯PP納米纖維或聚乳酸PLA或聚乙二醇PVA與聚乙烯PE 的共聚物PVA-co-PE納米纖維中的一種。由于采用了以上技術方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明的三維納米纖維復合膜的制備方法，采用的納米纖維是熱塑性聚合物納米纖維，其原因在于該熱塑性聚合物納米纖維可以經(jīng)共混體系相分離方法來制備，該方法有工藝簡單的特點，易于實現(xiàn)納米纖維的工業(yè)化生產(chǎn)；選擇的溶劑可以使得該熱塑性納米纖維在乳化機的作用下能均勻并穩(wěn)定的分散于該溶劑當中，用該熱塑性納米纖維在對應的溶劑中用利用乳化機制成漿液，可以使納米纖維以短纖維的形式均勻并穩(wěn)定的分散于溶劑中，這使得在下一步工藝中用上述漿液對基材面料進行表面涂層的時候，一方面均勻分散在溶劑中的熱塑性聚合物納米纖維可以很均勻的分布在基材面料上，另一方面由于納米纖維是以短纖維形式存在于漿液當中，在表面涂層之后很容易隨溶劑滲入到基材面料內(nèi)部， 這樣待干燥后的納米纖維膜與基材面料就具有更緊密的粘連性，解決了納米纖維膜由于其力學性能差而難以單獨使用的難題。由本發(fā)明的制備方法制備出的三維納米纖維膜具有厚度均勻、分散性好、力學性能好、比表面積大的優(yōu)點，可廣泛應用于清潔材料、生物醫(yī)藥、傳感器、防輻射等多個領域。本發(fā)明的制備方法工藝簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式一種三維納米纖維復合膜，所述三維納米纖維復合膜由基材面料和表面膜層構成，表面膜層是通過在基材面料上進行表面刮涂而形成的熱塑性聚合物納米纖維膜。一種三維納米纖維復合膜的制備方法，制備方法按以下步驟進行A將熱塑性聚合物納米纖維與溶劑按質量比O. 5-2 98-99. 5的比例在室溫下經(jīng)乳化機以10000轉/分的轉速乳化6-10分鐘得到均勻并穩(wěn)定分散的納米纖維乳液；其中， 熱塑性聚合物納米纖維為聚對苯二甲酸乙二醇酯PET納米纖維或聚己內(nèi)酰胺PA6納米纖維或聚丙烯PP納米纖維或聚乳酸PLA或聚乙二醇PVA與聚乙烯PE的共聚物PVA-co-PE納米纖維中的一種，然而根據(jù)不同的熱塑性聚合物納米纖維，所選擇應用的溶劑也不同，為去離子水和異丙醇或甲酸或乙酸其中一種的混合物。B將A步驟中所制備的納米纖維乳液在不同的基材面料表面通過刮涂的工藝在常溫下進行表面涂層，待干燥之后得到三維納米纖維復合膜，其中乳液在基材面料上的涂覆厚度為1-3毫米，基材面料包括機織面料、針織面料以及無紡布面料。下面結合具體實施例對本發(fā)明三維納米纖維復合膜的制備方法作進一步詳細描述。實施例I納米纖維采用聚己內(nèi)酰胺納米纖維，溶劑選用去離子水與甲酸的混合液，其中納米纖維在混合液中的質量分數(shù)為O. 5%，基材面料選用無紡布面料。將100克聚己內(nèi)酰胺納米纖維加入19900克去離子水與甲酸的混合液中，在室溫下經(jīng)乳化機以10000轉/分的轉速乳化10分鐘后得到均勻并穩(wěn)定分散的聚己內(nèi)酰胺納米纖維乳液，其中混合液中去離子水與甲酸的質量比為40 60，將乳化后的聚己內(nèi)酰胺納米纖維乳液在無紡布上進行表面涂層，涂覆厚度為1mm，干燥后即可獲得三維聚己內(nèi)酰胺納米纖維/無紡布復合膜材料。
實施例2納米纖維采用聚對苯二甲酸乙二醇酯納米纖維，溶劑選用去離子水與乙酸的混合液，其中納米纖維在混合液中的質量分數(shù)為I. 5%，基材面料選用機織面料。將150克聚對苯二甲酸乙二醇酯納米纖維加入9850克去離子水與乙酸的混合液中，在室溫下經(jīng)乳化機以10000轉/分的轉速乳化9分鐘后得到均勻并穩(wěn)定分散的聚對苯二甲酸乙二醇酯納米纖維乳液，其中混合液中去離子水與乙酸的質量比為30 70，將乳化后的聚對苯二甲酸乙二醇酯納米纖維乳液在機制面料上進行表面涂層，涂覆厚度為2mm，干燥后即可獲得三維聚對苯二甲酸乙二醇酯納米纖維/機織面料復合膜材料。實施例3納米纖維采用聚丙烯納米纖維，溶劑選用去離子水與異丙醇的混合液，其中納米纖維在混合液中的質量分數(shù)為I %，基材面料選用針織面料。將200克聚丙烯納米纖維加入19800克去離子水與異丙醇的混合液中，在室溫下經(jīng)乳化機以10000轉/分的轉速乳化8分鐘后得到均勻并穩(wěn)定分散的聚丙烯納米纖維乳液，其中混合液中去離子水與異丙醇的質量比為50 50，將乳化后的聚丙烯納米纖維乳液在針織面料上進行表面涂層，涂覆厚度為2mm，干燥后即可獲得三維聚丙烯納米纖維/針織面料復合膜材料。實施例4納米纖維采用聚乳酸納米纖維，溶劑選用去離子水與異丙醇的混合液，其中納米纖維在混合液中的質量分數(shù)為2%，基材面料選用針織面料。將200克聚乳酸納米纖維加入9800克去離子水與異丙醇混合液中，在室溫下經(jīng)乳化機以10000轉/分的轉速乳化7分鐘后得到均勻并穩(wěn)定分散的聚乳酸納米纖維乳液，其中混合液中異丙醇與甲酸的質量比為40 60，將乳化后的聚乳酸納米纖維乳液在無紡布上進行表面涂層，涂覆厚度為3mm，干燥后即可獲得三維聚乳酸納米纖維/無紡布復合膜材料。實施例5納米纖維采用聚乙二醇與聚乙烯的共聚物納米纖維，溶劑選用去離子水與異丙醇的混合液，其中納米纖維在混合液中的質量分數(shù)為I. 5%，基材面料選用無紡布面料。將150克聚乙二醇與聚乙烯的共聚物納米纖維加入9850克去離子水與異丙醇的混合液中，在室溫下經(jīng)乳化機以10000轉/分的轉速乳化6分鐘后得到均勻并穩(wěn)定分散的聚乙二醇與聚乙烯的共聚物納米纖維乳液，其中混合液中去離子水與甲酸的質量比為 40 60，將乳化后的聚乙二醇與聚乙烯的共聚物納米纖維乳液在無紡布上進行表面涂層， 涂覆厚度為1mm，干燥后即可獲得三維聚乙二醇與聚乙烯的共聚物納米纖維/無紡布復合膜材料。實施例6納米纖維采用聚己內(nèi)酰胺納米纖維，溶劑選用去離子水與甲酸的混合液，其中納米纖維在混合液中的質量分數(shù)為I. 5%，基材面料選用無紡布面料。將300克聚己內(nèi)酰胺納米纖維加入19700克去離子水與甲酸的混合液中，在室溫下經(jīng)乳化機以10000轉/分的轉速乳化10分鐘后得到均勻并穩(wěn)定分散的聚己內(nèi)酰胺納米纖維乳液，其中混合液中去離子水與甲酸的質量比為40 60，將乳化后的聚己內(nèi)酰胺納米纖維乳液在無紡布上進行表面涂層，涂覆厚度為2mm，干燥后即可獲得三維聚己內(nèi)酰胺納米纖維/無紡布復合膜材料。實施例7納米纖維采用聚乙二醇與聚乙烯的共聚物納米纖維，溶劑選用去離子水與異丙醇的混合液，其中納米纖維在混合液中的質量分數(shù)為2%，基材面料選用無紡布面料。將200克聚乙二醇與聚乙烯的共聚物納米纖維加入9800克去離子水與異丙醇的混合液中，在室溫下經(jīng)乳化機以10000轉/分的轉速乳化6分鐘后得到均勻并穩(wěn)定分散的聚乙二醇與聚乙烯的共聚物納米纖維乳液，其中混合液中去離子水與甲酸的質量比為 40 60，將乳化后的聚乙二醇與聚乙烯的共聚物納米纖維乳液在無紡布上進行表面涂層， 涂覆厚度為O. 5mm，干燥后即可獲得三維聚乙二醇與聚乙烯的共聚物納米纖維/無紡布復合膜材料。實施例8納米纖維采用聚乳酸納米纖維，溶劑選用去離子水與異丙醇的混合液，其中納米纖維在混合液中的質量分數(shù)為I %，基材面料選用針織面料。將100克聚乳酸納米纖維加入9900克去離子水與異丙醇混合液中，在室溫下經(jīng)乳化機以10000轉/分的轉速乳化7分鐘后得到均勻并穩(wěn)定分散的聚乳酸納米纖維乳液，其中混合液中異丙醇與甲酸的質量比為40 60，將乳化后的聚乳酸納米纖維乳液在無紡布上進行表面涂層，涂覆厚度為2mm，干燥后即可獲得三維聚乳酸納米纖維/無紡布復合膜材料。
權利要求
1.一種三維納米纖維復合膜，其特征在于所述三維納米纖維復合膜由基材面料和表面膜層構成，表面膜層是通過在基材面料上進行表面刮涂而形成的熱塑性聚合物納米纖維膜，所述的基材面料為機織面料或針織面料或無紡布中的一種。
2.—種三維納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于制備方法按以下步驟進行A將熱塑性聚合物納米纖維與溶劑按質量比O. 5-2 98-99. 5的比例在室溫下經(jīng)乳化機以10000轉/分的轉速乳化6-10分鐘得到納米纖維乳液；B將A步驟中所制備的納米纖維乳液在基材面料表面通過刮涂的工藝在常溫下進行表面涂層，待干燥之后得到三維納米纖維復合膜，其中納米纖維乳液在基材面料上的涂覆厚度為1-3毫米。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種三維納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于所述步驟A中的溶劑為去離子水和異丙醇或甲酸或乙酸其中一種的混合物。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種三維納米纖維復合膜的制備方法，其特征在于所述的熱塑性聚合物納米纖維為聚對苯二甲酸乙二醇酯PET納米纖維或聚己內(nèi)酰胺PA6納米纖維或聚丙烯PP納米纖維或聚乳酸PLA或聚乙二醇PVA與聚乙烯PE的共聚物PVA-co-PE納米纖維中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維納米纖維膜及其制備方法，屬于紡織材料領域。三維納米纖維復合膜由基材面料和表面膜層構成，表面膜層是通過在基材面料上進行表面刮涂而形成的熱塑性聚合物納米纖維膜，基材面料采用機制面料、針織面料或無紡布面料。由本發(fā)明的制備方法制備出的三維納米纖維膜具有厚度均勻、分散性好、力學性能好、比表面積大的優(yōu)點，可廣泛應用于清潔材料、生物醫(yī)藥、傳感器、防輻射等多個領域。另外，本發(fā)明的制備方法工藝簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號B32B27/12GK102602092SQ201210057220
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權日2012年3月6日
發(fā)明者孫剛, 王凱, 王棟, 黃祖基 申請人:昆山匯維新材料有限公司