CN101538747A - 高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法 - Google Patents
高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法，包括：(1)将高聚物溶解于室温离子液体，配制成浓度为0.02％wt～50％wt的纺丝溶液；(2)采用类干法静电纺丝法，以空气为纺丝介质，在静电作用下纺丝溶液由喷丝孔射出形成射流，并在纺程中固化，即得纤维连续的纤维毡；(3)将上述纤维毡用乙醇或水洗涤3－5次，或采用离心分离，在转速100r/min～20000r/min下持续工作2s－30min，最后经水洗干燥即可。本发明的类干法静电纺丝成形方法工艺操作简单，成本低，对环境友好，生产安全，可实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明属类干法静电纺丝的制备领域，特别是涉及高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法。
背景技术
20世纪30年代，Formhals等人首次利用静电场力的作用，实验得到聚合物丝束。直至1981年，才重新使用该技术对熔融聚合物进行静电纺丝。
通常，干法静电纺丝法所选用的溶剂多为挥发性有机溶剂，如丙酮、苯、二氯甲烷、DMF、DMAc等。这些溶剂大多有毒，在静电纺丝过程中，挥发到空气中使纤维析出成形，所以使用挥发性溶剂既影响人体健康，又造成环境污染。一旦静电纺丝投入工业生产，废气的回收和处理将成为一项重大课题。
离子液体区别于传统有机溶剂，具有一系列突出的优点，几乎没有蒸气压，不挥发，因此是一种环境友好型“绿色溶剂”，贡献于绿色化学。而且，离子液体不会形成恒沸体系，故而易于分离，有利于在纺丝过程中除去。
高聚物/离子液体系静电纺丝中，溶剂离子液体在纺丝过程中不挥发，可采用干喷湿法静电纺丝技术，即凝固浴收集的方法，使纤维成形。C.N.1712582A公布了一种以室温离子液体为纺丝溶液溶剂的湿法静电纺液晶纺丝原液及其应用。目前，已有使用室温离子液体[BMIM]BF4、[BMIM]Cl、[EMIM][BA]和[AMIM]Cl等作为溶剂，制备得到纤维素-肝磷脂、纤维素、及肝磷脂、聚间苯二甲酰间苯二胺的离子液体纺丝溶液，以有机溶剂为纺丝凝固浴，在高压下，通过静电纺丝获得微米级复合纤维。
因此，为了更好的解决传统有机溶剂带来的环境污染以及凝固浴收集的问题，本发明研究了一种高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法，本发明的类干法静电纺丝成形方法工艺操作简单，成本低，对环境友好，生产安全，可实现工业化生产。
本发明的一种高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法，包括：
(1)将高聚物溶解于室温离子液体，配制成浓度为0.02％wt～50％wt的均匀纺丝溶液；
(2)采用类干法静电纺丝法，以空气为纺丝介质，在静电作用下纺丝溶液由喷丝孔射出形成射流，控制喷丝孔直径0.05mm～2mm，接收距离为5-50cm，纺丝温度为-10-220℃，纺丝电压为1-300kV，辊筒转速为0～1500m/min，并在纺程中固化，即得纤维连续的纤维毡；
(3)将上述纤维毡用乙醇或水洗涤3-5次，或采用离心分离，在转速100r/min～20000r/min下持续工作2s～30min，最后经水洗干燥即可。
所述步骤(1)中的高聚物为各类纤维素、淀粉及其衍生物以及芳香族聚酰胺等，包括：聚间苯二甲酰间苯二胺PMIA，聚对苯二甲酰对苯二胺PPTA，聚丙烯腈，纤维素，醋酸纤维素，二醋酸纤维素，羟甲基纤维素，羟乙基纤维素，羧甲基纤维素，羧乙基纤维素，淀粉，淀粉醋酸酯，羟丙基纤维素、2-羟丁基纤维素、1-甲基-2-羟丙基纤维素、2-羟基-3-甲氧基丙基纤维素、乙酰丙基纤维素、乙烯基羟乙基纤维素、纤维素乙基邻苯二甲酸酯、羟丙基纤维素硝酸酯、对苯二甲酰对苯二甲胺或聚对苯酰胺；
所述步骤(1)中的室温离子液体的阳离子为[Amim]+(1-烯丙基-3-甲基咪唑)，[Bmim]+(1-丁基-3-甲基咪唑)，[Emim]+(1-乙基-3-甲基咪唑)，N-烷基-N-乙烯基-2-吡咯烷酮，季铵离子中的一种或几种；阴离子为CuCl2 -，Cl-，BF4 -，AlCl4 -，PF6 -，NO3 -，CF3COO-，CF3SO3 -，HSO4 -，Br-，苯甲酸根中的一种或几种。
本发明的类干法静电纺丝法是以空气为纺丝介质，在外加电场作用下，液滴在喷丝针头处形成Taylor Cone，并在锥的顶端形成纺丝射流，射流在静电纺丝过程中，溶液丝逐渐发生相分离，并在电场中出现鞭动不稳定，使射流细化，在不经任何凝固浴的情况下，最终落在收集板上，固化成纤，然后经溶剂洗涤或离心分离获得纤维。
本发明采用离子液体作为溶剂，解决了传统溶剂带来的毒性大、环境污染及易燃易爆等问题，同时根据不同的高聚物设计相应的离子液体纺丝溶液，丰富了静电纺丝的产品品种。
类干法区别于干法纺丝的地方，在于所选用的溶剂不同，干法纺丝的溶剂极易挥发，而类干法的溶剂是不挥发的，但溶于洗涤剂，最终通过洗涤，去除溶剂，克服了干法纺丝溶剂易挥发造成的种种危害；类干法区别于湿法纺丝的地方，在于收集纤维的过程不同，湿法纺丝是将纤维纺入凝固浴中成纤，通过凝固浴使聚合物溶液固化，而类干法有独特的相分离现象，因此无需凝固浴即可成形。
有益效果
本发明的类干法静电纺丝成形方法工艺操作简单，成本低，对环境友好，生产安全，可实现工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
称取1g聚间苯二甲酰间苯二胺PMIA，将其溶解于19g四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑[BMIM]BF4中，充分搅拌，使其充分溶解，得到均匀的5％PMIA/[BMIM]BF4纺丝溶液。
然后采用类干法静电纺丝方法。喷丝孔直径为1.2mm，将铝箔接收板置于纺丝介质中，保持接受距离15cm。纺丝温度控制在40℃，静电压15kV下开始静电纺丝，即获得纤维连续的纤维毡。
静电纺丝获得纤维毡用乙醇做洗涤后处理，洗涤3-5次，用真空干燥箱干燥，最后获得纤维直径约5um的纤维毡。
实施例2
称取1g纤维素，将其溶解于9g 1-烯丙基-3-甲基咪唑盐酸盐[AMIM]Cl中，充分搅拌，使其充分溶解，得到均匀的10％纤维素/[AMIM]Cl纺丝溶液。
然后采用类干法静电纺丝方法。喷丝孔直径为0.7mm，以辊筒接受器收集，保持接受距离10cm，辊筒转速500m/min。纺丝介质温度60℃，静电压40kV下开始静电纺丝，即获得纤维连续的纤维毡。
静电纺丝获得纤维毡用乙醇做洗涤后处理，洗涤3-5次，干燥后获得纤维直径约500nm的纤维毡。
实施例3
称取1g聚丙烯腈PAN，将其溶解于19g 1-乙基-3-甲基咪唑苯甲酸盐[EMIM][BA]中，充分搅拌，使其充分溶解，得到均匀的5％PAN/[EMIM][BA]纺丝溶液。
然后采用类干法静电纺丝方法。喷丝孔直径为1mm，将喷丝口以金属网接收器收集，保持接收距离20cm。纺丝介质温度50℃，静电压20kV下开始静电纺丝，即获得纤维连续的单丝聚集体。
静电纺丝获得纤维毡转移至离心管，置于离心分离机中，以1000r/min的转速持续工作10分钟，将溶剂与高聚物分离，最后获得纤维直径约5um的纤维毡。
Claims (6)
1.一种高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法，包括：
(1)将高聚物溶解于室温离子液体，配制成浓度为0.02％wt～50％wt的均匀纺丝溶液；
(2)采用类干法静电纺丝法，以空气为纺丝介质，在静电作用下纺丝溶液由喷丝孔射出形成射流，控制喷丝孔直径0.05mm～2mm，接收距离为5-50cm，纺丝温度为-10-220℃，纺丝电压为1-300kV，辊筒转速为0～1500m/min，并在纺程中固化，即得纤维连续的纤维毡；
(3)将上述纤维毡用乙醇或水洗涤3-5次，或采用离心分离，在转速100r/min～20000r/min下持续工作2s～30min，最后经真空干燥即可。
2.根据权利要求1所述的一种高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法，其特征在于：所述步骤(1)中的高聚物为聚间苯二甲酰间苯二胺PMIA，聚对苯二甲酰对苯二胺PPTA，聚丙烯腈，纤维素，醋酸纤维素，二醋酸纤维素，羟甲基纤维素，羟乙基纤维素，羧甲基纤维素，羧乙基纤维素，淀粉，淀粉醋酸酯，羟丙基纤维素、2-羟丁基纤维素、1-甲基-2-羟丙基纤维素、2-羟基-3-甲氧基丙基纤维素、乙酰丙基纤维素、乙烯基羟乙基纤维素、纤维素乙基邻苯二甲酸酯、羟丙基纤维素硝酸酯、对苯二甲酰对苯二甲胺或聚对苯酰胺。
3.根据权利要求1所述的一种高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法，其特征在于：所述步骤(1)中的室温离子液体的阳离子选自[Amim]+1-烯丙基-3-甲基咪唑，[Bmim]+1-丁基-3-甲基咪唑，[Emim]+1-乙基-3-甲基咪唑，N-烷基-N-乙烯基-2-吡咯烷酮，季铵离子中的一种或几种；阴离子选自CuCl2 -，Cl-，BF4 -，AlCl4 -，PF6 -，NO3 -，CF3COO-，CF3SO3 -，HSO4 -，Br-，苯甲酸根中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法，其特征在于：所述步骤(2)中的喷丝孔直径1.2mm，接收距离为15cm，纺丝温度为40℃，纺丝电压为15kV。
5.根据权利要求1所述的一种高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法，其特征在于：所述步骤(2)中的喷丝孔直径0.7mm，接收距离为10cm，纺丝温度为60℃，纺丝电压为40kV。
6.根据权利要求1所述的一种高聚物/离子液体纺丝溶液体系的类干法静电纺丝成形方法，其特征在于：所述步骤(2)中的喷丝孔直径1mm，接收距离为20cm，纺丝温度为50℃，纺丝电压为20kV。
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102277642A (zh) * | 2011-07-04 | 2011-12-14 | 西南科技大学 | 一种热塑性羧甲基纤维素衍生物静电纺丝制备纤维的方法 |
| CN103184584A (zh) * | 2011-12-27 | 2013-07-03 | 中原工学院 | 一种微孔离子液体/凝胶聚合物电解质类纤维的方法 |
| CN103397526A (zh) * | 2013-08-02 | 2013-11-20 | 泰山体育产业集团有限公司 | 一种机场用耐瞬时高温人造草丝纤维及其制备工艺 |
| CN103556234A (zh) * | 2013-10-24 | 2014-02-05 | 杭州师范大学 | 一种抗静电且高β晶体含量的聚偏氟乙烯纳米复合纤维膜及其制备方法 |
| TWI472545B (zh) * | 2012-12-05 | 2015-02-11 | Taiwan Textile Res Inst | 離子液體以及黏液組成物 |
| CN105297443A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-03 | 浙江超凡制衣有限公司 | 一种高醋酸纤维含量的混纺材料及其制备方法 |
| CN106757778A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-31 | 华南协同创新研究院 | 一种缓释型防虫害纳米纤维膜及其制备方法与应用 |
| CN110656380A (zh) * | 2019-09-10 | 2020-01-07 | 北京理工大学 | 基于离子液体的静电纺丝制备不同形态纤维素材料的方法 |
| US10723849B2 (en) | 2014-04-16 | 2020-07-28 | Proionic Gmbh | Method for fusing aramid/aramid fibers |
| CN112397849A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-02-23 | 中国地质大学（北京） | 一种耐高温阻燃电池隔膜及其制备方法和应用 |
| CN115928262A (zh) * | 2022-12-25 | 2023-04-07 | 四川大学 | 一种高孔隙率的聚合物离子凝胶纤维及其制备和应用 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1712582A (zh) * | 2004-06-22 | 2005-12-28 | 东华大学 | 一种湿法静电纺液晶纺丝原液及其应用 |
| CN101172164A (zh) * | 2006-11-03 | 2008-05-07 | 中国科学院化学研究所 | 可生物降解及吸收的生物高分子纳米纤维膜材料及其制法和用途 |
| CA2691540A1 (en) * | 2007-06-22 | 2008-12-31 | Innovative Surface Technologies, Inc. | Stimuli responsive nanofibers |
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- 2009-04-21 CN CN2009100496839A patent/CN101538747B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102277642B (zh) * | 2011-07-04 | 2013-01-09 | 西南科技大学 | 一种热塑性羧甲基纤维素衍生物静电纺丝制备纤维的方法 |
| CN102277642A (zh) * | 2011-07-04 | 2011-12-14 | 西南科技大学 | 一种热塑性羧甲基纤维素衍生物静电纺丝制备纤维的方法 |
| CN103184584B (zh) * | 2011-12-27 | 2015-07-01 | 中原工学院 | 一种微孔离子液体/凝胶聚合物电解质类纤维的制备方法 |
| CN103184584A (zh) * | 2011-12-27 | 2013-07-03 | 中原工学院 | 一种微孔离子液体/凝胶聚合物电解质类纤维的方法 |
| TWI472545B (zh) * | 2012-12-05 | 2015-02-11 | Taiwan Textile Res Inst | 離子液體以及黏液組成物 |
| CN103397526A (zh) * | 2013-08-02 | 2013-11-20 | 泰山体育产业集团有限公司 | 一种机场用耐瞬时高温人造草丝纤维及其制备工艺 |
| CN103556234B (zh) * | 2013-10-24 | 2016-08-17 | 杭州师范大学 | 一种抗静电且高β晶体含量的聚偏氟乙烯纳米复合纤维膜 |
| CN103556234A (zh) * | 2013-10-24 | 2014-02-05 | 杭州师范大学 | 一种抗静电且高β晶体含量的聚偏氟乙烯纳米复合纤维膜及其制备方法 |
| US10723849B2 (en) | 2014-04-16 | 2020-07-28 | Proionic Gmbh | Method for fusing aramid/aramid fibers |
| US11286356B2 (en) | 2014-04-16 | 2022-03-29 | Proionic Gmbh | Method for fusing aramid/aramid fibres |
| CN105297443A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-03 | 浙江超凡制衣有限公司 | 一种高醋酸纤维含量的混纺材料及其制备方法 |
| CN105297443B (zh) * | 2015-11-30 | 2017-09-26 | 浙江超凡制衣有限公司 | 一种高醋酸纤维含量的混纺材料及其制备方法 |
| CN106757778A (zh) * | 2016-12-01 | 2017-05-31 | 华南协同创新研究院 | 一种缓释型防虫害纳米纤维膜及其制备方法与应用 |
| CN106757778B (zh) * | 2016-12-01 | 2019-04-23 | 华南协同创新研究院 | 一种缓释型防虫害纳米纤维膜及其制备方法与应用 |
| CN110656380A (zh) * | 2019-09-10 | 2020-01-07 | 北京理工大学 | 基于离子液体的静电纺丝制备不同形态纤维素材料的方法 |
| CN112397849A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-02-23 | 中国地质大学（北京） | 一种耐高温阻燃电池隔膜及其制备方法和应用 |
| CN115928262A (zh) * | 2022-12-25 | 2023-04-07 | 四川大学 | 一种高孔隙率的聚合物离子凝胶纤维及其制备和应用 |
Also Published As
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|---|---|
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