一種靜電紡絲納米纖維膜及其制備方法技術

本發明專利技術屬于納米纖維材料技術領域，具體公開了一種靜電紡絲納米纖維膜及其制備方法，用于解決目前靜電紡絲復合納米纖維材料的力學強度差、使用壽命短以及纖維的均勻性、取向的一致性和纖網的穩定性差的問題。該靜電紡絲納米纖維膜是由紡絲溶液通過高壓靜電紡絲制備，所述紡絲溶液是將質量比為75

【技術實現步驟摘要】
一種靜電紡絲納米纖維膜及其制備方法


[0001]本申請實施例涉及納米纖維材料
，尤其涉及一種靜電紡絲納米纖維膜及其制備方法。

技術介紹

[0002]靜電紡絲是一種可以簡單有效地制備出大規模聚合物納米纖維的方法，其主要利用高壓產生的靜電力從聚合物溶液或者熔體中制備出靜電納米纖維。靜電紡絲納米纖維具有比表面積大、孔隙率高以及纖維連續性好等優點，已經在諸如空氣過濾、重金屬離子和/或多組分污染物吸附與脫除以及改性多元納米復合材料開發等很多領域表現出良好的性能，將逐漸替代傳統納米纖維材料應用到更廣泛的領域中。
[0003]靜電紡絲過程受到多種參數的影響，大致可分為紡絲溶液參數、過程參數和環境參數，其中，紡絲溶液參數主要包括聚合物原料的性質和紡絲溶液的濃度、電導性、分子量和溶劑；過程參數主要包括外加電壓(正負極電壓)、流速、接受距離；環境參數主要包括溫度和濕度。研究表明，所述參數不僅能夠明顯影響纖維的外貌形態，而且會相互影響，需要建立合理的配備條件以獲得理想的膜型。其中，紡絲溶液作為紡絲溶液配備的關鍵之一，利用不同的聚合物原料進行靜電紡絲制備成的納米纖維的特性不同，因而可以采用兩種以及兩種以上的聚合物原料進行靜電紡絲制備復合納米纖維，例如采用復合聚乙烯醇作為纖維載體，添加β
?
環糊精和殼聚糖為功能單體，通過高壓靜電紡絲技術制備出超細纖維膜材料之后，利用交聯劑將各種聚合物結合起來制備出復合納米纖維膜。
[0004]但是，利用兩種以及兩種以上聚合物原料溶液或者熔體進行靜電紡絲制備復合納米纖維過程中容易發生不同的聚合物原料的交聯點斷裂，從而造成復合納米纖維普遍存在如下缺點：一是復合納米纖維材料的力學強度、使用壽命短；二是紡絲成型的纖維的均勻性、取向的一致性和纖網的穩定性差。

技術實現思路

[0005]本申請實施例的目的在于提供一種靜電紡絲納米纖維膜及其制備方法，通過靜電紡絲從再生絲素蛋白、聚乙烯醇和聚乳酸的共混溶液中制備出復合納米纖維膜，有效解決了目前靜電紡絲復合納米纖維材料的力學強度差、使用壽命短以及纖維的均勻性、取向的一致性和纖網的穩定性差的問題。
[0006]為了實現上述目的，本申請實施例的技術方案是：
[0007]第一方面，本申請實施例提供了一種靜電紡絲納米纖維膜，其是利用紡絲溶液通過高壓靜電紡絲制備得到，所述紡絲溶液是將質量比為75
?
85:10
?
20:5的再生絲素蛋白、聚乙烯醇和聚乳酸溶解在體積比為7:3的三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶劑中組成的共混溶液。
[0008]結合第一方面，作為本申請實施例的進一步改進，所述紡絲溶液是將質量比為75:20:5的再生絲素蛋白、聚乙烯醇和聚乳酸溶解在體積比為7:3的三氟乙酸和二氯甲烷的混
合溶劑中組成的共混溶液。
[0009]結合第一方面，作為本申請實施例的進一步改進，所述紡絲溶液中的再生絲素蛋白、聚乙烯醇和聚乳酸的總質量分數為10
?
18w/v％。
[0010]結合第一方面，作為本申請實施例的進一步改進，所述紡絲溶液中的再生絲素蛋白、聚乙烯醇和聚乳酸的總質量分數為15w/v％。
[0011]結合第一方面，作為本申請實施例的進一步改進，所述聚乳酸為聚左旋乳酸。
[0012]結合第一方面，作為本申請實施例的進一步改進，所述聚乳酸的分子量為1.00
×
105?
1.07
×
105Mw。
[0013]結合第一方面，作為本申請實施例的進一步改進，配制所述紡絲溶液包括：
[0014]將聚乙烯醇溶解于體積比為7:3的三氟乙酸和二氯甲烷混合溶液中，80℃的溫度下水浴加熱并磁力攪拌使其充分溶解，降溫至55℃之后按照質量比加入聚乳酸和再生絲素蛋白，并在55℃的恒溫水浴中磁力攪拌共混均勻，即得紡絲溶液。
[0015]第二方面，本申請實施例還提供了一種靜電紡絲納米纖維膜的制備方法，其包括：
[0016]將所述紡絲溶液導入高壓靜電紡絲設備的注射器中，并在正極電壓為40
?
45kv，負極電壓為
?
5kv，噴射距離為15
?
18cm的條件下，制備成靜電紡絲納米纖維膜。
[0017]結合第二方面，作為本申請實施例的進一步改進，所述正極電壓為40kv，所述負極電壓為
?
5kv。
[0018]結合第二方面，作為本申請實施例的進一步改進，所述正極電壓為40kv，所述負極電壓為
?
5kv，所述噴射距離為18cm。
[0019]與現有技術相比，本申請實施例的優點或有益效果至少包括：
[0020]本申請實施例提供的靜電紡絲納米纖維膜，通過再生絲素蛋白、聚乙烯醇和聚乳酸共混紡絲，并建立合理的再生絲素蛋白、聚乙烯醇和聚乳酸的質量比參數，從而在提高絲素蛋白可紡性的同時，制備出力學性能好的靜電紡絲再生絲素蛋白/聚乙烯醇/聚乳酸復合納米纖維膜，其抗拉強度和初始模量分別為190
?
270N和29
?
50cN/tex，而且靜電紡絲再生絲素蛋白/聚乙烯醇/聚乳酸復合納米纖維膜的過濾性能得到進一步提高，過濾效率達到99.94％以上。此外，靜電紡絲再生絲素蛋白/聚乙烯醇/聚乳酸復合納米纖維膜的均勻性、取向的一致性和纖網的穩定性也均獲得明顯改善。
[0021]本申請實施例提供的靜電紡絲納米纖維膜，通過建立合理的靜電紡絲電壓和噴射距離的參數配備，從而制備出纖維取向的一致性大幅提高，且取向之后的纖維直徑分布更加均勻的靜電紡絲再生絲素蛋白/聚乙烯醇/聚乳酸復合納米纖維膜。
附圖說明
[0022]為了更清楚地說明本申請實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本申請實施例提供的納米纖維膜的過濾阻力隨正極電壓變化的柱狀圖；
[0024]圖2為本申請實施例提供的納米纖維膜的過濾效率隨正極電壓變化的曲線圖；
[0025]圖3為本申請實施例提供的納米纖維膜的過濾阻力隨接收距離變化的柱狀圖；
[0026]圖4為本申請實施例提供的納米纖維膜的過濾效率隨接收距離變化的曲線圖。
具體實施方式
[0027]下面將結合本申請實施例，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，以下所描述的實施例只是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。
[0028]為解決現有靜電紡絲復合納米纖維材料的力學強度差、使用壽命短以及纖維的均勻性、取向的一致性和纖網的穩定性差的問題，本實施例提供了一種靜電紡絲納米纖維膜及其制備方法。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種靜電紡絲納米纖維膜，其特征在于，利用紡絲溶液通過高壓靜電紡絲制備，所述紡絲溶液是將質量比為75
?
85:10
?
20:5的再生絲素蛋白、聚乙烯醇和聚乳酸溶解在體積比為7:3的三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶劑中組成的共混溶液。2.根據權利要求1所述的靜電紡絲納米纖維膜，其特征在于，所述紡絲溶液是將質量比為75:20:5的再生絲素蛋白、聚乙烯醇和聚乳酸溶解在體積比為7:3的三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶劑中組成的共混溶液。3.根據權利要求1所述的靜電紡絲納米纖維膜，其特征在于，所述紡絲溶液中的再生絲素蛋白、聚乙烯醇和聚乳酸的總質量分數為10
?
18w/v％。4.根據權利要求3所述的靜電紡絲納米纖維膜，其特征在于，所述紡絲溶液中的再生絲素蛋白、聚乙烯醇和聚乳酸的總質量分數為15w/v％。5.根據權利要求1所述的靜電紡絲納米纖維膜，其特征在于，所述聚乳酸為聚左旋乳酸。6.根據權利要求5所述的靜電紡絲納米纖維膜，其特征在于，所述聚乳酸的分子量為1.00
×
105?
1.07

【專利技術屬性】
技術研發人員：紀峰，李永超，顧峰，王清藝，惠海濤，王夢穎，劉瑩，董浩然，
申請(專利權)人：陜西環保產業研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：