[發明專利]一種抗靜電且高β晶體含量的聚偏氟乙烯納米復合纖維膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310508197.5
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103556234A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 李勇進;管繼鵬;邢晨陽;趙麗萍
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: D01D1/02
• 分類號: D01D1/02;D04H1/728;D04H1/42
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于靜電紡絲技術領域，涉及一種利用靜電紡絲設備制備出高β晶體含量且具備抗靜電性能的聚偏氟乙烯納米復合纖維膜及其制備方法，尤其涉及一種通過離子液體來實現高β晶體含量且具備抗靜電性能的聚偏氟乙烯納米復合纖維膜及其制備方法。

背景技術

自1974年聚偏氟乙烯(PVDF)壓電材料首次作為元件，應用于聲電轉換技術以來，其研究和應用都有極大的發展。PVDF壓電薄膜具有柔性好、機械強度高、聲阻抗易匹配、額響范圍寬、能抗化學和油性腐蝕等優良特性，且可加工成大面積和復雜形狀的薄膜使用，為壓電材料的應用開辟了一個新的領域。PVDF壓電薄膜的用途很廣泛，可制成多種換能器應用于工業生產、醫療行業、日常生活以及軍事領域等，特別是在高科技領域，如機器人的觸覺傳感器、智能材料以及醫療儀器領域(脈象儀，血流速率、血壓、心音、足底壓力和人體心率檢測儀，胎心音探測器以及宮縮監視儀、人造敏感皮膚、齒科檢測膜、B超用超聲探頭等)。PVDF的壓電性等獨特性質主要是由極性的β晶型所決定的，這主要取決于β-PVDF中所有的F原子都排列在分子鏈的同一側，呈現出zig-zag的構象，進而顯示出非常強的極性，為壓電性提供了必要條件。目前，得到PVDF的β晶型的方法主要有三類：溶液法，機械拉伸法和納米填料加入法。例如：中國專利(申請號：201210228203.7)公開了一種通過離子液體和碳納米管的協同作用獲得高β晶體含量的聚偏氟乙烯復合材料及制備方法。中國專利(申請號：201210372386.X)公開了一種通過十六烷基三甲基溴化銨(CATB)來獲得高極性晶體含量的聚偏氟乙烯復合材料及其制備方法。中國專利(申請號：201310222786.7)公開了一種通過離子液體并以溶液法的方式獲得具有β晶體的聚偏氟乙烯多孔膜及其制備方法。然而，上述公開報道的專利中，聚偏氟乙烯的復合材料都是薄膜結構，限制了其在其它領域的應用。

靜電紡絲方法是制備納米結構材料的簡便有效方法，近年來頗受關注，采用這種方法，可以很方便地通過高壓電場的作用，從聚合物(復合)溶液中獲得有機高分子，高分子/無機，高分子/高分子，無機等多種納米(復合)纖維及薄膜材料，在納米傳感材料、過濾以及個體防護、自清潔以及催化載體、能源與光電磁、復合增強和食品工程等領域得到了廣泛的應用。目前，有關聚偏氟乙烯的納米纖維報道如下：中國專利(申請號：200810244343.7)公開了一種可用于鋰離子電池隔膜的聚偏氟乙烯/二氧化硅納米纖維膜以及制備方法。中國專利(申請號：201010231664.0)公開了一種聚吡咯/聚偏氟乙烯納米電阻型薄膜氣敏元件及其制備方法。中國專利(申請號：201110450301.0)公開了一種可用在光催化和過濾領域的聚偏氟乙烯/二氧化鈦納米纖維膜。中國專利(申請號：201210228422.5)公開了一種導電性高、柔韌性好的聚偏氟乙烯/碳納米管納米纖維膜。但是，上述納米纖維膜相關專利中，并未涉及獲得聚偏氟乙烯極性晶體的相關研究。

發明內容

本發明的一個目的是針對現有技術的不足，提供一種高β晶體含量且具備抗靜電性能的聚偏氟乙烯納米復合纖維膜。

一種高β晶體含量且具備抗靜電性能的聚偏氟乙烯納米復合纖維膜為共混物，該共混物包括聚偏氟乙烯、離子液體；聚偏氟乙烯與離子液體的質量比為100：0.5～50；

作為優選，一種高β晶體含量且具備抗靜電性能的聚偏氟乙烯納米復合纖維膜中聚偏氟乙烯與離子液體的質量比為100：2～20；

本發明的另一個目的是提供該高β晶體含量且具備抗靜電性能的聚偏氟乙烯納米復合纖維膜的制備方法。

本發明方法具體是：

步驟(1).將聚偏氟乙烯和離子液體分別在80～110℃下真空干燥24～48h；

步驟(2).將聚偏氟乙烯、離子液體、N,N-二甲基甲酰胺按質量比為100：0.5～50：200～300混合，70～85℃下水浴加熱磁力攪拌4～12h。待聚偏氟乙烯完全溶解后，向上述聚偏氟乙烯的溶液中，加入丙酮，其中聚偏氟乙烯與丙酮的質量比為100：200～300，待溶液攪拌均勻后，得到靜電紡絲的前驅體溶液；

步驟(3).常溫下，先將配制好的前軀體溶液吸入注射器針筒中，將高壓電源正極連在紡絲不銹鋼針頭上，負極接鋁箔，鋁箔放在不銹鋼針頭水平方向處15厘米處作為收集板，提供15～16千伏電壓即可在鋁箔上收集到聚偏氟乙烯納米纖維薄膜；靜電紡絲結束，關閉電源。

N,N-二甲基甲酰胺和丙酮在本發明中均作為溶劑使用，前驅體溶液在靜電紡絲過程中這兩種溶劑完全揮發。