一種靜電紡制備乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜的方法
【專利說(shuō)明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明具體的涉及一種乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜的制備方法，屬于紡織材料加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電紡絲方法是將聚合物溶液或熔體施加以電場(chǎng)力，在靜電場(chǎng)力作用下聚合物射流被噴射出來(lái)、并在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中拉伸成納米級(jí)纖維。靜電紡絲法制備的納米纖維表現(xiàn)出非常大的比表面積，較高的柔性，超高吸附性，高表面活性以及超強(qiáng)的機(jī)械性能，這些優(yōu)異的特性使納米纖維在生物，醫(yī)藥，能源，環(huán)境，先進(jìn)制造，國(guó)防等領(lǐng)域顯示出具有非常廣闊的用途和應(yīng)用前景。
[0003]乙烯基聚硅氧烷是一類兼具無(wú)機(jī)/有機(jī)結(jié)構(gòu)的特種聚合物，其優(yōu)良的理化性能使其在電子電氣領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN 104086951 A，公開(kāi)日是2014年10月08日，發(fā)明名稱為“一種導(dǎo)電率高的有機(jī)材料”，該方法將甲基三氯硅烷，導(dǎo)熱銀粉，乙烯基聚硅氧烷，酚醛改性胺，雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂，縮水甘油醚，γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合制備一種有機(jī)材料而用于電子元器件的封裝。它的主要原理是利用導(dǎo)電銀粉提高材料的導(dǎo)電率，但由于銀粉的分散性問(wèn)題，該材料的導(dǎo)電率有待進(jìn)一步提高。中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN101935455 Α，公開(kāi)日是2011年01月05日，發(fā)明名稱為“一種LED封裝用有機(jī)硅材料及其制備方法”，該方法是將乙烯基聚硅氧烷和含氫聚硅氧烷混合后加入乙烯基MQ樹(shù)脂，乙烯基三甲氧基硅烷，鈦酸正丁酯，ΚΗ-560中的一種和幾種，再加入催化劑共混制備，最終硫化成型即得，采用該方法制備的LED封裝用有機(jī)硅材料，折光率可達(dá)1.41，硬度0-80 shore A，透光率大于98%，可操作時(shí)間大于24h，而且與支架的粘結(jié)力有較大提高。然而，乙烯基聚硅氧烷在紡織領(lǐng)域，納米材料領(lǐng)域的應(yīng)用從未報(bào)道，與之相關(guān)的一些優(yōu)異性能，如超疏水性，紫外防護(hù)性能，抗污性能，油水分離等也未被開(kāi)發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種靜電紡制備乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜的方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案為，一種靜電紡制備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:
按質(zhì)量比為60-90%:10-40%將乙烯基聚硅氧烷加入有機(jī)溶劑中，在溫度為30~45°C條件下超聲波分散2-5h，得到乙烯基聚硅氧烷紡絲溶液。
[0006]所述的靜電紡絲制膜是指:
將配制的乙烯基聚硅氧烷紡絲溶液借助靜電紡絲機(jī)進(jìn)行靜電紡絲，得到乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜。其中:靜電紡絲電壓10~20KV，紡絲口與接收裝置之間的紡絲距離為8~15cm，進(jìn)樣流速l~2mL/h，接收裝置為接地的導(dǎo)電板，紡絲溫度25~40°C，相對(duì)濕度20-50%ο
[0007]將制備的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，即得到乙烯基聚硅氧烷超細(xì)纖維膜。其中，干燥條件為:在氣壓0.02-0.16 MPa，溫度為35~50°C的真空干燥箱中低溫干燥8~12 ho
[0008]所述的乙烯基聚硅氧烷的重均分子量為Mw=5000-180000g/mol。
[0009]所述的有機(jī)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(huán)己烷或二氧六環(huán)或甲苯或二甲苯或二硫化碳中的一種。
[0010]步驟a所述將乙烯基聚硅氧烷加入有機(jī)溶劑中的同時(shí)加入電解質(zhì)氯化鈉，電解質(zhì)氯化鈉在乙烯基聚硅氧烷溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1_2%。
[0011]所述的乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜中纖維的直徑為30-500nm。
[0012]由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明的一種靜電紡制備乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜的方法，其有益技術(shù)效果是:
本發(fā)明將乙烯基聚硅氧烷作為紡絲主體，制備乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜，不僅使乙烯基聚硅氧烷本身特有的性能，如超疏水性，紫外防護(hù)性能，抗污性能，油水分離性能在納米纖維膜上得以體現(xiàn)，而且該納米纖維膜具有較大的比表面積，可用于能源化工，氣體液體過(guò)濾，環(huán)境治理，半導(dǎo)體傳感器等領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的乙烯基聚硅氧烷超細(xì)纖維能夠用于水凈化，空氣過(guò)濾，鋰離子電池隔膜，載體材料，也可以用于制備自清潔、防水、透濕透氣紡織品。同時(shí)，本發(fā)明提供的乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜的制備方法，不僅開(kāi)辟了乙烯基聚硅氧烷在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，而且整個(gè)工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，成本和能耗較低，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)污染，適宜于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0014]一種靜電紡制備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:
按質(zhì)量比為60-90%:10-40%將乙烯基聚硅氧烷加入有機(jī)溶劑中，在溫度為30~45°C條件下超聲波分散2-5h，得到乙烯基聚硅氧烷紡絲溶液。其中:乙烯基聚硅氧烷的重均分子量為MW=5000-180000g/mol ;能溶解乙烯基聚硅氧烷的溶劑是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(huán)己烷或二氧六環(huán)或甲苯或二甲苯或二硫化碳中的一種；在配制紡絲溶液時(shí)，加入電解質(zhì)氯化鈉，電解質(zhì)氯化鈉在乙烯基聚硅氧烷溶液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1_2%，目的是提高紡絲溶液的電導(dǎo)性。
[0015]所述的靜電紡絲制膜是指:
將配制的乙烯基聚硅氧烷紡絲溶液借助靜電紡絲機(jī)進(jìn)行靜電紡絲，得到乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜。其中:靜電紡絲電壓10~20KV，紡絲口與接收裝置之間的紡絲距離為8~15cm，進(jìn)樣流速l~2mL/h，接收裝置為接地的導(dǎo)電板，紡絲溫度25~40°C，相對(duì)濕度20-50%ο
[0016]將制備的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，即得到乙烯基聚硅氧烷超細(xì)纖維膜。其中，干燥條件為:在氣壓0.02-0.16 MPa，溫度為35~50°C的真空干燥箱中低溫干燥8~12 h，制備的乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜中纖維的直徑為30-500nm。該方法選擇乙烯基聚硅氧烷為紡絲主體，不僅使乙烯基聚硅氧烷本身特有的性能，如超疏水性，紫外防護(hù)性能，抗污性能，油水分離性能在納米纖維膜上得以體現(xiàn)，而且該納米纖維膜具有較大的比表面積，可廣泛應(yīng)用于氣體液體過(guò)濾，環(huán)境治理等領(lǐng)域，而且整個(gè)工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，成本和能耗較低，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)污染，適宜于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0017]實(shí)施例1
一種靜電紡制備乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜的方法，包括以下步驟:
按質(zhì)量比為6.5:3.5將重均分子量為58000g/mol的乙烯基聚硅氧烷加入到無(wú)水甲醇溶液中，并加入溶液總質(zhì)量2%的氯化鈉，在溫度為30°C下超聲波分散2.5h，將配制好的紡絲溶液借助靜電紡絲機(jī)進(jìn)行靜電紡絲，設(shè)置紡絲電壓15KV，紡絲口與接收裝置之間的紡絲距離為10cm，進(jìn)樣流速2mL/h，接收裝置為接地的導(dǎo)電板，啟動(dòng)靜電紡絲機(jī)進(jìn)行靜電紡絲，在導(dǎo)電板上收集乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜；將得到的超細(xì)纖維在去離子水中浸泡2h，然后將超細(xì)纖維在氣壓為0.08MPa，溫度為35°C的真空干燥箱中低溫干燥8h，即得到平均纖維直徑為120nm的乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜。
[0018]實(shí)施例2
一種靜電紡制備乙烯基聚硅氧烷納米纖維膜的方法，包括以下步驟:
按質(zhì)量比為7:3將重均分子量為58000g/mol的乙烯基聚硅氧烷加入到無(wú)水乙醇溶液中，并加入溶液總質(zhì)量2%的氯化鈉，在溫度為30°C下超聲波分散2.5h，將配制好的紡絲溶液借助靜電紡絲機(jī)進(jìn)行靜電紡絲，設(shè)置紡絲電壓15KV，紡絲口與接收裝置之間的紡絲距離為10cm，進(jìn)樣流速2mL/h，接收裝置為接地的導(dǎo)電板，啟動(dòng)靜電紡絲