[發(fā)明專利]一種PTFE/CNT復(fù)合納米纖維膜及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110476652.2
• 申請(qǐng)日: 2021-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN113046927A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃岸;劉帆;彭響方;崔志香
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建工程學(xué)院
• 主分類號(hào): D04H1/728
• 分類號(hào): D04H1/728;D04H1/4291
• 代理公司: 福州君誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發(fā)明公開了一種PTFE/CNT復(fù)合納米纖維膜及其制備方法，采用靜電紡絲技術(shù)，使用PTFE懸浮分散液并結(jié)合水溶性PEO為助紡劑來制備PTFE納米纖維膜，通過在PTFE納米纖維上引入CNT，最終制備獲得具有良好力學(xué)、潤(rùn)濕性、導(dǎo)電及介電性的PTFE/CNT復(fù)合納米纖維薄膜。由于PTFE難以溶解于所有溶劑，本發(fā)明采用PTFE懸浮分散液，有利于環(huán)境保護(hù)，且加入的CNT促進(jìn)了所制備的薄膜的功能化和高性能化，使其在膜蒸餾，油水分離、電磁波吸收、電磁屏蔽等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合納米纖維膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種PTFE/CNT復(fù)合納米纖維膜及其制備方法。

背景技術(shù)

聚四氟乙烯(PTFE)是一種非極性線型晶狀聚合物，具有許多獨(dú)特的物理和化學(xué)性能，如良好的電絕緣性和熱穩(wěn)定性、優(yōu)良的耐老化性、極小的吸水率、優(yōu)秀的抗紫外輻射性能以及優(yōu)異的化學(xué)惰性等。因此，其被廣泛應(yīng)用于電子電氣、防腐減磨、機(jī)械、石油化工、紡織及航空航天領(lǐng)域。

目前商用的PTFE膜大多通過機(jī)械拉伸和制孔劑的成型工藝方法制備，這些方法在制備過程中能耗較大，污染環(huán)境而且得到的PTFE膜孔徑差異大，孔隙率低。并且，PTFE本身難溶解于各類溶劑，在熔融狀態(tài)下的熔體強(qiáng)度很大，因此也不能直接通過溶液紡絲和熔融紡絲的方法去制備PTFE膜。

此外，目前制備的大多為純PTFE納米纖維膜，其力學(xué)、介電等性能難以滿足某些領(lǐng)域的應(yīng)用，為克服上述缺點(diǎn)并拓寬PTFE納米纖維膜的應(yīng)用領(lǐng)域，添加功能性納米填料使其高性能及多功能化是目前PTFE膜領(lǐng)域亟需解決的難點(diǎn)及熱點(diǎn)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供了一種PTFE/CNT復(fù)合納米纖維膜及其制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種PTFE/CNT復(fù)合納米纖維膜的制備方法，包括以下步驟：

1)配制PEO溶液：將聚氧化乙烯(PEO)溶于去離子水中，攪拌均勻，得到PEO溶液；

2)配制PTFE/PEO混合液：將PTFE懸浮液加入到上述PEO溶液中，攪拌均勻，得到PTFE/PEO混合液；

3)配制PTFE/PEO/CNT紡絲液：將碳納米管(CNT)的水分散液加入上述PTFE/PEO混合液中，攪拌均勻，得到PTFE/PEO/CNT混合液；

4)靜電紡絲制備PTFE/CNT復(fù)合納米纖維膜：將上述PTFE/PEO/CNT混合液通過靜電紡絲制得PTFE/PEO/CNT復(fù)合納米纖維膜前驅(qū)體，經(jīng)熱處理，最終得到PTFE/CNT復(fù)合納米纖維膜。

進(jìn)一步地，步驟1)是將重均分子量為10⁵-10⁷g/mol的超高分子量PEO粉末溶解在35-45℃的水中，攪拌均勻獲得PEO溶液。

所述PEO溶液中PEO的含量為8-12wt.％，所述PTFE懸浮液中PTFE的含量為55-65wt.％。

步驟2)所述PTFE懸浮液與PEO溶液的質(zhì)量比為88:12。

所述PTFE/PEO/CNT混合液中CNT的含量為0.5wt.％-1wt.％。

步驟4)所述的靜電紡絲電壓為14-16kV，紡絲噴嘴到對(duì)置電極滾筒收集器的距離為14-16cm，紡絲流速為0.8-1.2ml/h。

步驟4)所述的熱處理是首先將PTFE/PEO/CNT復(fù)合纖維膜置于真空干燥箱中(45℃)干燥至少12h，接著在330-400℃馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，使PEO分解去除，得到PTFE/CNT復(fù)合納米纖維膜。