[發明專利]一種TPU/特氟龍AF納米纖維膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202110493022.6
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113186723B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 胡毅;許仕林;張亞茹
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: D06M15/256
• 分類號: D06M15/256;D04H1/728;D04H1/4358;D06M101/38
• 代理公司: 浙江永航聯科專利代理有限公司 33304
• 代理人: 蔡鼎

本發明涉及一種TPU/特氟龍AF納米纖維膜及其制備方法，屬于基礎纖維材料技術領域。本發明首先將TPU、特氟龍AF2400顆粒分別溶解獲得溶液，將TPU溶液經過靜電紡絲獲得TPU納米纖維，最后將其浸漬于特氟龍AF溶液中制得最終產物。本發明通過靜電紡絲的應用，熱塑性聚氨酯的制備、浸漬工藝的選擇等實現了熱塑性聚氨酯/聚四氟乙烯超疏水納米纖維的超疏水、機械性能的大幅度提升，在過濾介質、生物醫學領域具有良好潛在應用價值。

技術領域

本發明涉及一種TPU/特氟龍AF納米纖維膜及其制備方法，屬于基礎纖維材料技術領域。

背景技術

隨著紡織工業的快速發展和人們生活水平的不斷提高，功能紡織面料受到了人們的廣泛關注，尤其是用于戶外運動的防水透濕服裝更受到人們的青睞。靜電紡絲制備的納米纖維膜具有直徑小、孔隙率高、孔結構可控性強等優良特性，可用作舒適性好、防護水平高的防水透濕膜。熱塑型聚氨酯( TPU)是一種具有耐磨性強、抗張強度及斷裂伸長率高耐低溫(-35 ℃到50 ℃)及耐高溫性能(150 ℃)的兼有塑料和橡膠的特性的高分子聚合物。

聚四氟乙烯是一種以氟為主要成分的聚合物，由完全被氟原子飽和的碳原子鏈組成，這種特殊的分子結構使PTFE具有優良的化學穩定性，能耐強酸、強堿和多種化學產品的腐蝕，且可以在低溫-184℃到高溫260℃范圍內長期使用。PTFE優異的化學和物理性能是其他高分子材料難以達到的，因此PTFE在產業界有“塑料王”之稱。特氟龍AF是基于TFE（四氟乙烯）和PDD（2,2雙三氟甲基-4,5二氟-1,3二惡唑）的氟共聚物，化學式如圖1所示。特氟龍AF含氟聚合物因為其低表面能、耐化學性、熱穩定性是一種非常有用且在商業上成功的疏水性含氟聚合物。但是，特氟龍AF的靜電紡絲技術尚不成功，因為其介電常數低，難以充電，無法噴射出連續液體射流，因此未能成功實現靜電紡絲。

發明內容

本發明的目的在于提供一種TPU/特氟龍AF納米纖維膜，其具有優異的超疏水性能，具有低表面能、自清潔等優點。

本發明的另一目的在于提供所述TPU/特氟龍AF納米纖維膜的制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種TPU/特氟龍AF納米纖維膜的制備方法，該方法包括以下步驟：

（1）TPU紡絲液的制備

將TPU與有機溶劑混合，充分攪拌后得到靜電紡絲用TPU紡絲液；

（2）TPU納米纖維膜的制備

設置靜電紡絲針頭與轉筒的距離為8-25cm，電壓為10-30KV，紡絲液流量為0.3-1.8ml/h的條件下，用步驟（2）得到的TPU紡絲液進行靜電紡絲，得到TPU納米纖維膜；

（3）特氟龍AF浸漬溶液的制備

將特氟龍AF溶解于全氟溶劑，攪拌3-15天得到特氟龍AF浸漬溶液；

（4）TPU/特氟龍AF超疏水納米纖維膜制備

將TPU納米纖維膜剪成小塊（一般為6 cm×6 cm左右），放入特氟龍AF浸漬溶液中浸漬，取出擦干，置于60-80℃烘箱干燥，得到TPU/特氟龍AF超疏水納米纖維膜。

靜電紡絲法具有價格低廉、設備簡單、操作簡易、高效等優點，是目前能夠直接連續制備納米纖維唯一有效的方法。通過靜電紡絲法制得的納米纖維具有比表面積大、孔隙率高、長徑比大和力學性能好等優點。

線型聚氨酯分子鏈之間存在著許多氫鍵構成的物理交聯，氫鍵對其形態起到強化作用，從而賦予TPU許多優良的性能，如高強度，優良的耐磨性、耐化學品、耐水解性和耐髙低溫，這些良好的性能使得熱塑性聚氨酯被廣泛應用于服裝、醫藥衛生、管材、薄膜和片材等眾多領域。