一種靜電紡制備功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜的方法
【專利說明】
[0001]技術領域:
本發明具體涉及一種功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜的制備的方法，屬于紡織新材料技術領域。
【背景技術】
[0002]納米纖維膜是一種新型環保材料，由定向的或隨機的纖維而構成，具有防潮、透氣、柔韌、質輕、不助燃、容易分解、無毒無刺激性、色彩豐富、價格低廉、可循環再用等特點。由于上述特點，納米纖維膜廣泛用于生物，醫藥，能源，環境等領域。中國專利公開號CN103599752 A，公開日是2014年02月26日，發明名稱為“一種包覆有MIL-101吸附劑的無紡布石油吸附袋的制備方法”，該方法是將具有吸附作用的MIL-101通過熱壓封的方法將其封裝于無紡布口袋中，從而實現其吸附石油的功能，而且還可根據實際需要對無紡布進行基團修飾或改性。中國專利公開號CN 103469485 A，公開日是2013年12月25日，發明名稱為“一種聚偏氟乙烯壓電無紡布及其制備方法和應用”，該方法是將聚偏氟乙烯通過靜電紡制備具有良好壓電性能的納米級壓電無紡布，并將其應用于環境監測、通訊、醫藥或電器領域。中國專利公開號CN 103437071 A，公開日是2013年12月11日，發明名稱為“一種靜電紡納米纖維膜及其制備方法”，該方法是將高熔點聚合物和低熔點聚合物通過靜電紡得到納米纖維膜，其中，高熔點和低熔點聚合物幾乎囊括當前市場上幾乎所有的高分子材料，如聚苯乙烯、尼龍、聚砜、聚醚砜等。雖然現有技術公開的無紡布種類繁多，但沒有一類纖維膜或無紡布能夠滿足多種行業的需求，而且工藝復雜、孔隙率低，功能單一，成本高，最重要的是，當前技術公開的無紡布全部是由有機高分子制備而來，這在很大程度上限制了其推廣應用。
【發明內容】
[0003]針對上述問題，本發明的目的在于提供一種靜電紡制備功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜的制備方法。
[0004]為了實現上述目的，本發明的技術解決方案為，一種靜電紡制備功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜的制備方法，包括靜電紡絲制備工藝中的紡絲溶液的配制，靜電紡絲制膜，其特征在于，所述的紡絲溶液的配制是指:
按如下質量百分比:
乙烯基聚硅氧烷60~90%
功能納米粒子1~5%
有機溶劑9~35%
將乙烯基聚硅氧烷加入有機溶劑中，機械攪拌10分鐘后溶解，再加入功能納米粒子，在溫度為10~45 °0條件下超聲分散0.5~5 h，得到紡絲溶液。
[0005]所述的靜電紡絲制膜是指:
將配制的紡絲溶液進行靜電紡絲，得到功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜，其中:靜電紡絲電壓10~20 KV，紡絲口與接收裝置之間的紡絲距離為8~15 cm，進樣流速1~2 mL/h，接收裝置為接地的導電鋁箔，紡絲溫度25~40°C，相對濕度20~50%。
[0006]將制備的功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜在去離子水中浸泡0.5-2.5 h，然后干燥，即得到功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜。其中，干燥條件為:在氣壓0.02-0.16MPa，溫度為35~50 °C的真空干燥箱中低溫干燥8~12 h。
[0007]所述的乙烯基聚硅氧烷的重均分子量為Mw=5000~180000g/mol。
[0008]所述的功能納米粒子為納米四氧化三鐵或碳納米管或石墨烯或納米二氧化鈦或納米氧化鋅或納米三氧化二鋁或零價鐵或納米銀或銀納米線或納米二氧化硅或納米氧化錯或納米^02或？055或娃酸1?中的一種，其中，功能納米粒子的粒徑在0~100 nm之間。
[0009]所述的有機溶劑為甲醇或乙醇或丙醇或異丙醇或六氟異丙醇或三氟乙醇或正丁醇或乙醚或丙酮或丁酮或鹵代烴或苯酚或四氫呋喃或環己烷或二氧六環或甲苯或二甲苯或二硫化碳中的一種。
[0010]所述的功能性乙稀基聚娃氧燒納米纖維膜中纖維的直徑為50~500nm。
[0011]由于采用了以上技術方案，本發明的一種靜電紡制備功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜的方法，其有益技術效果是:
(I)本發明制備方法簡單，生產效率高，能耗低，對生態環境無污染，同時，采用該方法制備的功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜，提高了功能納米粒子在聚合物溶液中的分散性，從而確保了所得納米纖維膜的均勻性，適宜于工業化生產。
[0012](2)本發明將功能納米粒子摻雜無機/有機結構的特種聚合物，通過靜電紡制備納米纖維膜，不僅使制備的納米纖維膜具備乙烯基聚硅氧烷本身特有的性能，如超疏水性，抗紫外性能，抗污性能，油水分離性能等，還可實現納米纖維膜的導電，保健，廣譜抗菌等功效，從而實現納米纖維膜的多種功能的協同作用，可廣泛用于生物醫學、能源化工、水凈化、空氣過濾、鋰離子電池隔膜、載體材料等，也可以用于制備自清潔、防水防風、防風保暖、透濕透氣紡織品。
[0013]【具體實施方式】:
下面結合具體實施例，對本發明作進一步詳細描述。
[0014]一種靜電紡制備功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜的方法，包括靜電紡絲制備工藝中的紡絲溶液的配制，靜電紡絲制膜，其特征在于，所述的紡絲溶液的配制是指:
按如下質量百分比:
乙烯基聚硅氧烷60~90%
功能納米粒子1~5%
有機溶劑9~35%
將乙烯基聚硅氧烷加入有機溶劑中，機械攪拌10分鐘后溶解，再加入功能納米粒子，在溫度為10~45 °0條件下超聲分散0.5~5 h，得到紡絲溶液；其中:乙烯基聚硅氧烷的重均分子量為Mw = 5000-180000 g/mol ;功能納米粒子為納米四氧化三鐵或碳納米管或石墨稀或納米二氧化鈦或納米氧化鋅或納米三氧化二鋁或零價鐵或納米銀或銀納米線或納米二氧化硅或納米氧化鋯或納米￥02或POSS或硅酸鈣中的一種，其粒徑在0~100 nm之間；有機溶劑為甲醇或乙醇或丙醇或異丙醇或六氟異丙醇或三氟乙醇或正丁醇或乙醚或丙酮或丁酮或鹵代烴或苯酚或四氫呋喃或環己烷或二氧六環或甲苯或二甲苯或二硫化碳中的一種。
[0015]所述的靜電紡絲制膜是指:
將配制的紡絲溶液進行靜電紡絲，得到功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜，其中:靜電紡絲電壓10~20 KV，紡絲口與接收裝置之間的紡絲距離為8~15 cm，進樣流速1~2 mL/h，接收裝置為接地的導電鋁箔，紡絲溫度25~40°C，相對濕度20~50%。
[0016]將制備的功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜在去離子水中浸泡0.5~2.5 h，然后干燥，即得到功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜。其中，干燥條件為:在氣壓0.02-0.16MPa，溫度為35~50 °C的真空干燥箱中低溫干燥8~12 h，干燥后的功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜中纖維的直徑為50-500 nm。由于乙烯基聚硅氧烷具有超疏水性，抗紫外性能，抗污性能，油水分離性能，通過本方法制備功能性乙烯基聚硅氧烷，從而實現納米纖維膜的多種功能的協同作用；本發明制備方法簡單，生產效率高，能耗低，對生態環境無污染，適宜于工業化生產。
[0017]實施例1
一種靜電紡制備功能性乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜的方法，包括以下步驟:
將重均分子量為68000g/mol的乙烯基聚硅氧烷，平均粒徑為50nm的四氧化三鐵，質量分數為98%的甲醇溶液按質量比6.5:0.2:3.3