[發明專利]由納米連續多孔結構的聚乳酸纖維構成的薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201710133402.2
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106948164A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 何美鋒;林衛健
• 申請（專利權）人: 杭州安諾過濾器材有限公司
• 主分類號: D06M11/05
• 分類號: D06M11/05;D06M11/30;D04H3/009;D04H3/011;D04H3/03;D01D5/00;B01D67/00;B01D71/48;A61L31/06;A61L31/14;D06M101/32;D06M101/30
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種由納米連續多孔結構的聚乳酸纖維構成的階層式多孔薄膜及通過靜電紡絲和結晶誘導相分離相結合從而獲得其產物的制備方法。

背景技術

鑒于聚合物多孔材料在水油分離、鋰離子電池隔膜以及藥物釋放等方面的普遍應用，其制備方法得到廣泛關注。聚合物多孔膜的制備方法包括模板法和組裝法。例如，在典型的模板法中，通常采用特殊方法將具有連續孔結構的模板中加入目標材料，之后通過選擇性刻蝕的方式，去除模板，從而獲得多孔結構。這種方法對多孔模板以及選擇性刻蝕所用溶劑等具有很高的要求，所得孔尺寸單一且受模板尺寸限制。組裝法基于特殊相互作用，可以嵌段共聚物的微相分離為例，描述如下:將含有嵌段共聚物的溶液或熔體加工成所需形狀，并將之加熱至微相分離溫度以上，通過選擇性去除其中一相的方式，制備另外一相的多孔材料。該方法對嵌段共聚物的相分離溫度以及組成等具有很高要求，且所得孔結構大多具有單一尺寸。

基于模板法和組裝法上述的缺點，因此，很有必要開發一種階層式多孔結構。

聚乳酸是一種新型的生物可降解材料，使用可再生的材料如玉米作原料制成。使用后可以被自然界的微生物完全降解成二氧化碳和水，是公認的環境友好型材料。并且聚乳酸的熱穩定性好，具有最良好的抗拉強度及延展度。因此，本發明從階層式多孔聚乳酸的制備入手，提供了一種通過含結晶性聚合物混合溶液靜電紡絲制備具有多級納米和微米通孔的纖維薄膜材料，并有望在電子電氣、分離去污及醫用器材等多個行業應用。

發明內容

本發明的一個目的是針對現有技術的不足，提供一種由納米連續多孔結構的聚乳酸纖維構成的薄膜。

本發明的聚乳酸纖維薄膜為10～300微米厚度的薄膜，該薄膜具有階層式多孔結構，即包括纖維交互形成的孔以及纖維內的貫通孔，材質為聚乳酸，纖維間形成的孔為100納米～100微米；纖維內貫通孔的孔徑為3～200納米，纖維的直徑為50納米～5微米。

本發明的另一目的是提供上述具有多級通孔(由纖維間組成的微孔及纖維上的貫通孔)結構聚乳酸纖維薄膜的制備方法。

該方法具體步驟如下：

步驟(1).將聚乳酸和聚環氧乙烷按一定的質量比混合，置于兩者的共溶劑中，攪拌6小時成透明均一，質量分數為6～20％的聚合物溶液；

聚乳酸和聚環氧乙烷的共溶劑為氯仿或二氯甲烷，其中溶液的質量分數為6～20％。

作為優選，在步驟(1)中，聚乳酸在聚合物(聚乳酸和聚環氧乙烷總質量)的質量含量為20～80％。

步驟(2).將步驟(1)制備得到的聚合物溶液，利用靜電紡絲裝置，制備成具有雙相連續結構的聚乳酸/聚環氧乙烷纖維薄膜。

靜電紡絲條件：電壓為8～80千伏，推進速度為0.01～1.5毫升/小時，金屬箔片接收，接收距離是5～20厘米，紡絲環境溫度為10～35℃。

作為優選，步驟(2)的電壓為15千伏，推進速度為0.1～0.2毫升/小時；

步驟(3).將步驟(2)制備得到的聚乳酸/聚環氧乙烷纖維薄膜，在常溫條件下放置15分鐘后，直接浸泡在聚環氧乙烷刻蝕溶劑中24小時，刻蝕纖維中的聚環氧乙烷相；

聚環氧乙烷刻蝕溶劑為蒸餾水或次氯酸鈉溶液。

作為優選，步驟(3)使用高于常溫的聚環氧乙烷刻蝕溶劑進行刻蝕，可大大縮短刻蝕時間；

步驟(4).將步驟(3)制備得到的經過刻蝕后聚乳酸纖維薄膜，置于真空烘箱中干燥6小時，去除薄膜上富集的水分，形成具有纖維間微米級、纖維內部納米級的多級通孔結構的聚乳酸纖維薄膜；

本發明制備得到的聚乳酸纖維薄膜在電子電氣、分離去污及醫用材料上的應用。

本發明的有益效果：

使用靜電紡絲裝置，通過改變條件得到不同直徑的纖維，簡單的調節纖維間空隙；聚環氧乙烷在電紡溶劑揮發的過程中結晶與聚乳酸的微區形成相互貫穿的雙連續網絡結構；

本發明聚乳酸薄膜具有較好的延展性，特別表現在聚乳酸/聚環氧乙烷薄膜經刻蝕形成的聚乳酸多孔纖維薄膜的斷裂伸長率可達到120％以上；

本發明聚乳酸多孔纖維薄膜在保證較高的孔隙率下，具有較好的機械性能，其拉伸強度可達到5MPa；

本發明聚乳酸多孔纖維薄膜，通過對比刻蝕前后的質量，聚環氧乙烷的去除率均保持在87.1％以上，確認纖維內部的多孔為納米級的連續通孔；