[發明專利]靜電紡絲法制備納米熔噴無紡布的方法

有效

• 申請號: 201510000101.3
• 申請日: 2015-01-02
• 公開（公告）號: CN105803668B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 張迎晨;吳紅艷
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: D04H1/4291
• 分類號: D04H1/4291;D04H1/728;D04H1/732
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司41125
• 代理人: 張紹琳,孫詩雨

技術領域

本發明屬于納米無紡布材料制備技術領域，具體涉及一種靜電紡絲法制備納米熔噴無紡布的方法。

背景技術

納米技術是當今科研領域的研究熱點，納米纖維的制備一直是眾多科學家關心的重點，其中靜電紡絲在近10年受到比較系統的理論研究和實驗證實。靜電紡絲技術已經成為制備超細纖維和納米纖維的重要方法。但該技術存在產量極低，纖維結構單一，不能很好的實現纖維排列一致，大多數是雜亂無章，隨意性強。很難重現。

微層共擠出技術發展到現在已經有幾十年，但目前只有局部被推廣應用，更多的是處于實驗室研究階段。微層共擠技術是指將兩種或兩種以上聚合物通過共擠出形成幾十層乃至上千層交替多層復合材料，單層層厚可以薄至微納米級。微層共擠出技術可使功能填料組份在聚合物基體中的原位成纖，從而制備高性能和功能化的交替多層復合材料。

微層共擠出技術可將不同聚合物的優異性能通過交替多層復合結合起來制備功能復合材料，當復合材料層數足夠多時，單層可薄至與分子鏈尺寸相當的一維納米結構，這種獨特的微層結構將復合材料功能多樣化。對于填充型復合材料，納米級尺度層結構的出現可使填料顆粒的分布由三維簡化為二維，在研究和改善界面性質（如擴散與粘結）等方面可以不在采用復雜的三維模型分析。

彩虹膜是當前應用量較多的微層共擠技術應用典范。利用折光系數不同的兩種熱塑性透明樹脂（折光系數相差0.03），經多層復合共擠出制成30層以上,厚度方向上均勻平行的交替厚度為0.015-0.05 mm的有彩虹效果的薄膜，隨觀察角度的不同而色彩各異。其五彩斑斕的色彩效果是依據光學的折射、干涉，反射原理，在反射帶處于光的波長范圍時有彩虹現象產生，彩虹膜所反射的色彩是由反射光的波長所決定的。故此它顯現出五顏六色的絢麗色彩。制備彩虹膜還可以采用刻光珊的方法和多層鍍膜的方法來制備，但是這兩種方法制造費用高，制造的面積小，生產速度低，只適合用于防偽標識，商標等使用。而多層反射塑料復合彩虹膜制造費用低，生產規模大，一臺機組一天可以生產數萬平方米，適合大范圍的應用，如裝飾裝潢材料、印刷、包裝等方面使用。尤其在糖果、鮮花包裝上效果很好，并具有相當大的應用前景。

2005年前，微層共擠技術及彩虹膜的制備技術基本被美國Mearl公司、Angerer公司和臺灣日鶴公司等把持，其中有10多項專利覆蓋了制備技術的關鍵點，最近美國的EDI公司、北京化工學院的楊衛民、四川大學的郭少云、藍天、精誠公司等先后推出專利型技術解決了困擾薄膜阻隔性、光學性、針孔疵點、瑕疵斷裂、抗拉伸性和電學性能的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于為了克服現有技術中超高模量聚乙烯和聚丙烯納米熔噴無紡布無法制備的技術難題，利用微層共擠出技術、靜電技術與熔噴技術的合理組配，開發出靜電紡絲法超高模量聚乙烯和聚丙烯納米熔噴無紡布制備方法，滿足工業化納米纖維的社會需求。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種靜電紡絲法制備納米熔噴無紡布的方法，包括以下步驟：

（1）將原料組份A和組份B分別從螺桿擠出機的兩個螺桿喂入，所述組份A為白油與超高模量聚乙烯的混合物，白油與超高模量聚乙烯的重量比為95：5-50：50，所述組份B為熔噴用聚丙烯；（2）將所述步驟（1）中A組份和B組份在螺桿擠出機的作用下導入微層共擠裝置，經微層共擠裝置擠出30層以上的疊層料；（3）所述步驟（2）制得的疊層料進入衣架模頭，并被擠出層數大于30、厚度為50-1000μm的熔體膜；（4）所述熔體膜在牽伸系統熱氣流和靜電場協同作用下，熔體膜逐漸變薄至撕裂變成纖維；（5）將步驟（4）所述纖維經靜電接收成網系統接收，制成超高模量聚乙烯和聚丙烯納米熔噴無紡布。

所述步驟（1）中的螺桿擠出機為雙螺桿擠出機或三螺桿擠出機，優選三螺桿擠出機。

所述步驟（3）中衣架模頭為整體狹縫出口或等距間隔狹縫出口，如2毫米狹縫，相鄰狹縫間隔為2毫米。

所述原料組份A和組份B均為納米填充母粒，以便制備出相應功能的功能性納米熔噴布。

所述步驟（1）中原料組份A和組份B的比例可以調整，根據需要，層疊的層與層之間的厚度可調，可以是等厚，也可以是不等厚。

所述步驟（1）中加工超高模量聚乙烯和聚丙烯組份的纖維時，根據情況調整相應的組份與配比。

所述熔噴用聚丙烯的熔融指數為大于400g/10min。