一種聚氨酯微球油性濾膜的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于微納米薄膜材料制備領域，特別涉及一種聚氨酯微球油性濾膜的制備方法。
【背景技術】
[0002]微納米濾膜通常是由微納米結構的材料組裝而成，具有大量且均勻的孔洞網絡，微納米濾膜材料從材料成分上可以分為兩大類:無機的微納米濾膜和有機的微納米濾膜，由于組成材料的基本性質不同而具有不同的應用特點。微納米薄膜材料已經廣泛應用于制藥、食品和生物化學等領域，如何調控濾膜的孔洞結構及濾膜的性質使其適用于不同的環境是微納米薄膜材料研究的熱點。
[0003]目前，已經用很多種商業化的濾膜，例如無機的玻璃纖維濾膜、氧化鋁陶瓷濾膜；有機的有混合纖維素濾膜、尼龍濾膜、聚醚砜濾膜和聚四氟乙烯濾膜等。這些濾膜的制備方法要么存在操作繁瑣、工藝復雜、成本高等問題，要么具有制備的濾膜結構、孔洞形貌單一等難以實現不同環境下的使用要求。因此，研究一種制備方法工藝簡單、成本低且能滿足不同孔徑過濾效果的濾膜是十分必要的。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種聚氨酯微球油性濾膜的制備方法，該方法制備工藝簡單，制備得到的聚氨酯微球油性濾膜，具有穩定的體積且具有大量的孔洞結構，可以用作藥物負載和藥物的輸運。
[0005]本發明的一種聚氨酯微球油性濾膜的制備方法，包括:
[0006](I)將聚氨酯顆粒加入到溶劑中，攪拌，然后加入電荷改性劑，攪拌，除氣泡，得到澄清透明溶液；其中澄清透明溶液中聚氨酯顆粒、溶劑和電荷改性劑的質量比為0.15?0.5:1:0.01?0.1;
[0007](2)將步驟(I)中的澄清透明溶液加入到注射器中，注射器的針頭與高壓靜電發生器一端相連，高壓靜電發生器的另一端連接鈦箔并接地，靜電霧化，得到聚氨酯微球油性濾膜。
[0008]所述步驟(I)中溶劑為經過除水的N，N_ 二甲基甲酰胺。
[0009]所述除水的方式為鈉A型分子篩除水。
[0010]所述步驟(I)中電荷改性劑為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽EMB1BF4。
[0011]所述步驟(I)中聚氨酯顆粒加入到溶劑中后的攪拌時間為I?2h。
[0012]所述步驟(I)中除氣泡的方式為將溶液置于真空烘箱中除氣泡，時間為10?20mino
[0013]所述步驟(2)中靜電霧化的時間為2?20h。
[0014]所述步驟(2)中溶液的擠出速度為0.5?1.5mL/h;注射器的針頭為平口注射針頭，內徑為0.3?0.6mm;接收器和針頭的距離為12?18cm;靜電電壓為15-18kV。
[0015]所述步驟(2)中注射器固定在推進栗上。
[0016]本發明采用高壓靜電霧化聚合物溶液的方法制備的聚氨酯微球疏水濾膜具有良好的疏水性能，濾膜由不同直徑的聚氨酯微球在高壓靜電場下組裝而成，可以通過調節添加電荷改性劑的含量來控制聚氨酯微球的大小，從而調控由微球組裝而成的濾膜孔洞結構，來滿足不同過濾物的需要。本發明制備聚氨酯微球油性濾膜方法工藝簡單、成本低，適合工業化生產，在過濾、隔膜材料有很大的應用前景，具有成為商用混合纖維素濾膜和聚偏氟乙烯濾膜的互補產品的潛在價值。
[0017]本發明的制備方法簡單，得到的聚氨酯微球油性濾膜具有較好的化學穩定性和力學性能，聚氨酯微球油性濾膜的厚度和孔隙結構可通過控制靜電霧化的溶液量和靜電霧化的電壓來控制，聚氨酯微球的體積形態可以通過1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽的含量調控，該油性濾膜具有厚度可控、結構穩定和可連續制備等優點;獲得的聚氨酯微球油性濾膜在過濾材料、隔膜材料等方面有很大的應用前景，具有替代現有混合纖維素濾膜和聚偏氟乙烯濾膜的潛在價值。
[0018]有益效果
[0019](I)本發明操作簡單，制備過程方便快速；
[0020](2)本發明制備得到的聚氨酯微球油性濾膜具有穩定的結構和性質；
[0021](3)本發明制備得到的聚氨酯微球油性濾膜具有球堆積骨架結構，并且其厚度可以通過調節聚合物溶液的量來調控，聚氨酯微球大小可通過調節1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽加入量調整，聚氨酯微球油性濾膜在過濾、隔膜材料有很大的應用前景，具有成為商用混合纖維素濾膜和聚偏氟乙烯濾膜的互補產品的潛在價值。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明中流體靜電霧化裝置示意圖；
[0023]圖2為實施例1中聚氨酯微球油性濾膜的紅外圖譜；
[0024]圖3為實施例1中聚氨酯微球油性濾膜的水接觸角圖；
[0025]圖4為實施例1中聚氨酯微球油性濾膜表面的SEM圖(1000X );
[0026]圖5為實施例1中聚氨酯微球油性濾膜的表面SEM圖(5000X );
[0027]圖6為實施例1中聚氨酯微球油性濾膜的斷面SEM圖(I500X);
[0028]圖7為實施例2中聚氨酯微球油性濾膜的SEM表面圖(5000X)。
【具體實施方式】
[0029]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0030]實施例1
[0031]在室溫下，稱取聚氨酯顆粒2g加入20mL樣品瓶，然后加入1g鈉A型分子篩除水后的N，N-二甲基甲酰胺，磁力攪拌Ih至完全溶解，然后向樣品瓶中加入1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽0.2g，然后磁力攪拌1min混合均勻，然后置于真空烘箱中除氣泡，時間為lOmin。將上述混合溶液轉移至1mL的注射器中，注射器針頭為平口，內徑為0.5mm;將注射器固定在推進栗上(如圖1所示)，推進栗的速度lmL/h，推進器與鈦箔接收器的距離為15cm，針頭和鈦箔接收器間的電壓為18kV，并將鈦箔接收器接地(裝置如圖1所示)，推進器將注射器內混合液全部擠出，靜電霧化的時間為10h，即可在鈦箔接收器表面獲得聚氨酯微球油性濾膜。獲得的聚氨酯微球油性濾膜的紅外圖譜如圖2所示，波數在3334cm—1和2936cm—1分別對應的為O-H鍵和C-H鍵，波數在1729cm—\l598cm—1和1532cm—1分別對應聚氨酯主鏈上的C = 0、(C_)NO2和N=O官能團，1221cm—1和1063cm—1對應1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽中的脂環和脂肪鏈;獲得的聚氨酯微球油性濾膜的水接觸角照片如圖3所示，水滴的體積為3yL，從圖中可以看出聚氨酯的接觸角達到141.6°，具有很好的疏水性;制備的聚氨酯微球油性濾膜的SHM圖片及其放大倍數的圖片如圖4和圖5所示，從圖4中可以清晰的看出薄膜表面具有均勻的孔洞，即表明該聚氨酯微球油性膜表面具有大量通道，可以作為濾膜使用;從圖5可以看出，該聚氨酯油性濾膜是有很多聚氨酯微球堆積而成的，球與球之間相連，具有很好的穩定性;圖6為本實例制得的聚氨酯微球油性濾膜的斷面SEM照片，可以看出其厚度約為55μπι，該濾膜的厚度可以通過靜電霧化溶液的體積來調控。用該實例聚氨酯微球油性濾膜采用砂芯過濾裝置過濾20mL大豆油，所需要的時間約為8min。
[0032]實施例2
[0033]在室溫下，稱取聚氨酯顆粒2g加入20mL樣品瓶，然后加入1g鈉A型分子篩除水后的N，N-二甲基甲酰胺，磁力攪拌Ih至完全溶解，然后向樣品瓶中加入1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽0.5g，然后磁力攪拌1min混合均勾，然后置于真空烘箱中除氣泡，時間為1min。將上述混合溶液轉移至1mL的注射器中，注射器針頭為平口，內徑為0.5_;將注射器固定在推進栗上(如圖1所示)，推進栗的速度lmL/h，推進器與鈦箔接收器的距離為15cm，針頭和鈦箔接收器間的電壓為18kV，將鈦箔接收器接地(裝置如圖1所示)，推進器將注射器內混合液全部擠出，靜電霧化的時間為10h，即可在鈦箔接收器表面獲得聚氨酯微球油性濾膜。制備的聚氨酯微球油性濾膜的SEM圖片如圖7所示，從圖中可以看出增加1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽的含量后，獲得的聚氨酯微球油性濾膜依然是由聚氨酯微球組成，對比實例I的圖5可以看出，增加1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽的含量后，聚氨酯微球的體積會增大，因此，可以通過控制1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽的含量來調節聚氨酯微球的大小，從而獲得不同孔洞結構的聚氨酯微球油性濾膜。用該實例制備的聚氨酯微球油性濾膜采用砂芯過濾裝置過濾20mL大豆油，所需要的時間約為3min。
【主權項】
1.一種聚氨酯微球油性濾膜的制備方法，包括: (1)將聚氨酯顆粒加入到溶劑中，攪拌，然后加入電荷改性劑，攪拌，除氣泡，得到澄清透明溶液;其中澄清透明溶液中聚氨酯顆粒、溶劑和電荷改性劑的質量比為0.15?0.5:1:0.01 ?0.1; (2)將步驟(I)中的澄清透明溶液加入到注射器中，注射器的針頭與高壓靜電發生器一端相連，高壓靜電發生器的另一端連接鈦箔接收器并接地，靜電霧化，得到聚氨酯微球油性濾膜。2.根據權利要求1所述的一種聚氨酯微球油性濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中溶劑為經過除水的N，N-二甲基甲酰胺。3.根據權利要求2所述的一種聚氨酯微球油性濾膜的制備方法，其特征在于，所述除水的方式為鈉A型分子篩除水。4.根據權利要求1所述的一種聚氨酯微球油性濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中電荷改性劑為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽EM頂BF4。5.根據權利要求1所述的一種聚氨酯微球油性濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中聚氨酯顆粒加入到溶劑中后的攪拌時間為I?2h。6.根據權利要求1所述的一種聚氨酯微球油性濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中除氣泡的方式為將溶液置于真空烘箱中除氣泡，時間為10?20min。7.根據權利要求1所述的一種聚氨酯微球油性濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中靜電霧化的時間為2?20h。8.根據權利要求1所述的一種聚氨酯微球油性濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中溶液的擠出速度為0.5?1.5mL/h ;注射器的針頭為平口注射針頭，內徑為0.3?0.6mm;接收器和針頭的距離為12?18cm;靜電電壓為15-18kV。9.根據權利要求1所述的一種聚氨酯微球油性濾膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中注射器固定在推進栗上。
【專利摘要】本發明涉及一種聚氨酯微球油性濾膜的制備方法，包括：將聚氨酯顆粒加入到溶劑中，磁力攪拌，然后加入電荷改性劑，攪拌，除氣泡，得到澄清透明溶液；將澄清透明溶液加入到注射器中，注射器的針頭與高壓靜電發生器一端相連，高壓靜電發生器的另一端連接鈦箔接收器并接地，靜電霧化，即得。本發明的制備方法簡單，得到的聚氨酯微球油性濾膜具有較好的化學穩定性和力學性能，具有厚度可控、結構穩定和可連續制備等優點，在過濾材料、隔膜材料等方面有很大的應用前景，具有替代現有混合纖維素濾膜和聚偏氟乙烯濾膜的潛在價值。
【IPC分類】B01D71/60, B01D69/02, B01D67/00
【公開號】CN105561815
【申請號】CN201610032085
【發明人】王宏志, 時秋偉, 李耀剛, 張青紅, 侯成義
【申請人】東華大學
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年1月18日