CN108589050A - 一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法 - Google Patents

一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108589050A
CN108589050A CN201810463996.8A CN201810463996A CN108589050A CN 108589050 A CN108589050 A CN 108589050A CN 201810463996 A CN201810463996 A CN 201810463996A CN 108589050 A CN108589050 A CN 108589050A
Authority
CN
China
Prior art keywords
thermoplastic polyurethane
tpu
spinning
preparation
fiber film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810463996.8A
Other languages
English (en)
Inventor
袁卉华
李碧云
曹军
王兆慧
刘寅虎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nantong University
Original Assignee
Nantong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nantong University filed Critical Nantong University
Priority to CN201810463996.8A priority Critical patent/CN108589050A/zh
Publication of CN108589050A publication Critical patent/CN108589050A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4326—Condensation or reaction polymers
    • D04H1/4358—Polyurethanes

Abstract

本发明公开了一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法，将热塑性聚氨酯(TPU)溶解于三氟乙醇(TFE)与三氯甲烷(TCM)的混合溶剂中，在磁力搅拌器上搅拌至TPU彻底溶解，使得溶液澄清、透明、无气泡，即得纺丝原液；将纺丝原液装入静电纺丝设备的储液容器中，采用静电纺丝方法，将静电纺丝设备中纺丝喷嘴喷出并成形的纤维收集在铝箔平板上，获得纤维直径为400‑2600nm的TPU纳米纤维薄膜。本发明中采用新型的TFE/TCM溶液体系能快速、大量、有效地制备具有纳米纤维结构的拉伸强度高且韧性高，延伸长度好的TPU材料，制备的TPU纳米纤维，直径在400‑2600nm，拉伸强度在3‑10MPa，断裂伸长率330‑570％。

Description

一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及纳米高分子聚合物制备技术领域，具体是一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯(TPU)是一种由扩链剂，二异氰酸酯，多元醇构成的线形嵌段聚合物。TPU的模量介于塑料和橡胶之间，因此兼有塑性与弹性，具有优异的力学性能、耐寒性、耐磨性、耐油和耐臭氧等特性，已经广泛应用于医疗、器材、轻工业等领域。近年来，在利用静电纺丝技术制备TPU微/纳米纤维方面也取得了一些研究进展。如文献【PolymerEngineering&Science，2014，54(6):1412-1417】中采用激光熔融电纺技术制备了TPU微/纳米纤维,其纤维平均直径为1.70-2.53μm，平均断裂伸长率为134％，平均拉伸强度约为1.02MPa。但此方法制备的TPU纤维直径较粗、力学性能较低，且存在高温下TPU降解的问题。文献【Tekstil Konfeksiyon，2015，25(1):38-46】中研究过溶剂混合物对电纺TPU纳米纤维形态的影响，发现溶液电纺可避免高温下TPU的降解问题，所用溶剂是DMF、THF和乙酸乙酯。与TPU-DMF体系相比，TPU-DMF/THF和TPU-DMF/EA溶液能较好地制得纳米纤维，其中TPU-DMF/THF的溶液体系的研究使用较为普遍，但存在TPU使用浓度较高、TPU溶剂度会随着工作时间而降低以及力学性能有限的问题。因此，急需开发一种新型的溶液体系制备TPU纳米纤维。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法，所采用的TFE/TCM溶液体系能快速、大量、有效地制备具有纳米纤维结构的强度高﹑韧性好的TPU材料。
本发明采用的技术方案是：一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)纺丝原液的制备：将热塑性聚氨酯溶解于三氟乙醇(TFE)与三氯甲烷(TCM)的混合溶剂中，在磁力搅拌机上搅拌至热塑性聚氨酯彻底溶解，使得溶液澄清、透明、无气泡，即得纺丝原液；
(2)静电纺丝：将纺丝原液装入静电纺丝设备的储液容器中，采用静电纺丝方法，将静电纺丝设备中纺丝喷嘴喷出并成形的纤维收集在铝箔平板上，获得纤维直径为400-2600nm的热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜。
优选的，所述步骤(1)中，三氟乙醇与三氯甲烷的体积比为1:4-3:2。
优选的，所述步骤(1)中，热塑性聚氨酯与混合溶剂的质量体积比最低为5g：100ml。
优选的，所述步骤(2)中，静电纺丝时，采用室温，湿度在20-60％，接收器与喷丝头的距离为10-20cm，静电纺丝高压范围在10-20kV，注射器液体流速在0.5-2.0ml/min，接收时间为2-24h。
本发明的有益效果是：1、采用新型的TFE/TCM溶液体系能快速、大量、有效地制备具有纳米纤维结构的拉伸强度高且韧性高，延伸长度好的TPU材料，制备的TPU纳米纤维，直径在400-2600nm，拉伸强度在3-10MPa，断裂伸长率330-570％。2、TPU在现有技术采用的溶液体系中，只有一周有效性，稳定性不好，而TPU在本发明TFE/TCM的溶液体系中，溶解性很稳定，更有利于工业化生产。3、本发明方法中，TPU可纺丝浓度低至5％(w/v)，有利于节约成本，降低可纺浓度。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的TPU纳米纤维SEM图；
图2为本发明实施例2制备的TPU纳米纤维SEM图；
图3为本发明实施例3制备的TPU纳米纤维SEM图；
图4为本发明实施例4制备的TPU纳米纤维SEM图；
图5为本发明实施例1-4的TPU纳米纤维的拉伸强度对比图，A、B、C指的是显著性差异(0.01水平下)；
图6为本发明实施例1-4的TPU纳米纤维的断裂伸长率对比图；A、B指的是显著性差异(0.01水平下)。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)将体积比为2:8的三氟乙醇和三氯甲烷混合作为溶剂(10mL)，加入0.5g热塑性聚氨酯(TPU)在磁力搅拌机上搅拌12小时使其溶解，转速为200-600rmp；搅拌至热塑性聚氨酯(TPU)彻底溶解，使得溶液澄清、透明、无气泡，即得纺丝原液；
(2)将纺丝原液装入静电纺丝设备的储液容器中，采用静电纺丝技术，将静电纺丝设备中纺丝喷嘴喷出并成形的纤维收集在铝箔平板上，获得纤维直径为400-800nm的TPU纳米纤维薄膜，其拉伸强度为4.9±1.7MPa,断裂伸长率为437±42％。具体制备参数如下：室温，湿度在20-60％,接收器与喷丝头的距离为10-20cm，静电纺丝高压范围在10-20kV，注射器液体流速在0.5-2.0ml/min，接收时间为2-24h。
实施例2
(1)将体积比为4:6的三氟乙醇和三氯甲烷混合作为溶剂(10mL)，加入0.5g热塑性聚氨酯(TPU)在磁力搅拌机上搅拌12小时使其溶解，转速为200-600rmp；搅拌至热塑性聚氨酯(TPU)彻底溶解，使得溶液澄清、透明、无气泡，即得纺丝原液；
(2)将纺丝原液装入静电纺丝设备的储液容器中，采用静电纺丝技术，将静电纺丝设备中纺丝喷嘴喷出并成形的纤维收集在铝箔平板上，获得纤维直径为700-2600nm的TPU纳米纤维薄膜，其拉伸强度为7.4±1.8MPa,断裂伸长率为412±41％。具体制备参数如下：室温，湿度在20-60％,接收器与喷丝头的距离为10-20cm，静电纺丝高压范围在10-20kV，注射器液体流速在0.5-2.0ml/min，接收时间为2-24h。
实施例3
(1)将体积比为5:5的三氟乙醇和三氯甲烷混合作为溶剂(10mL)，加入0.5g热塑性聚氨酯(TPU)在磁力搅拌机上搅拌12小时使其溶解，转速为200-600rmp；搅拌至热塑性聚氨酯(TPU)彻底溶解，使得溶液澄清、透明、无气泡，即得纺丝原液；
(2)将纺丝原液装入静电纺丝设备的储液容器中，采用静电纺丝技术，将静电纺丝设备中纺丝喷嘴喷出并成形的纤维收集在铝箔平板上，获得纤维直径为500-2300nm的TPU纳米纤维薄膜，其拉伸强度为8.0±1.8MPa,断裂伸长率为530±38％。具体制备参数如下：室温，湿度在20-60％,接收器与喷丝头的距离为10-20cm，静电纺丝高压范围在10-20kV，注射器液体流速在0.5-2.0ml/min，接收时间为2-24h。
实施例4
(1)将体积比为6:4的三氟乙醇和三氯甲烷混合作为溶剂(10mL)，加入0.5g热塑性聚氨酯(TPU)在磁力搅拌机上搅拌12小时使其溶解，转速为200-600rmp；搅拌至热塑性聚氨酯(TPU)彻底溶解后，使得溶液澄清、透明、无气泡，即得纺丝原液；
(2)将纺丝原液装入静电纺丝设备的储液容器中，采用静电纺丝技术，将静电纺丝设备中纺丝喷嘴喷出并成形的纤维收集在铝箔平板上，获得纤维直径为600-1200nm的TPU纳米纤维薄膜，其拉伸强度为4.1±0.6MPa,断裂伸长率为384±34％。具体制备参数如下：室温，湿度在20-60％,接收器与喷丝头的距离为10-20cm，静电纺丝高压范围在10-20kV，注射器液体流速在0.5-2.0ml/min，接收时间为2-24h。
对比例
采用TPU-DMF/THF(5/5)体系制备出的纳米纤维的拉伸强度为7.1±0.8MPa,断裂伸长率为122±29％，TPU可纺丝浓度为5％(w/v)。
从图1-4的TPU纳米纤维SEM图可以看出，随着三氟乙醇比例的增加，制备的纤维直径呈现先增加后减小的趋势，且直径分布的均匀性则呈现先减小后增加的趋势。

Claims (5)

1.一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)纺丝原液的制备：将热塑性聚氨酯溶解于三氟乙醇与三氯甲烷的混合溶剂中，在磁力搅拌机上搅拌至热塑性聚氨酯彻底溶解，使得溶液澄清、透明、无气泡，即得纺丝原液；
(2)静电纺丝：将纺丝原液装入静电纺丝设备的储液容器中，采用静电纺丝方法，将静电纺丝设备中纺丝喷嘴喷出并成形的纤维收集在铝箔平板上，获得纤维直径为400-2600nm的热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，三氟乙醇与三氯甲烷的体积比为1:4-3:2。
3.根据权利要求1所述的一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，热塑性聚氨酯与混合溶剂的质量体积比最低为5g：100ml。
4.根据权利要求1所述的一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，静电纺丝时，采用室温，湿度在20-60％，接收器与喷丝头的距离为10-20cm，静电纺丝高压范围在10-20kV，注射器液体流速在0.5-2.0ml/min，接收时间为2-24h。
5.根据权利要求1所述的一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法，其特征在于，制备的热塑性聚氨酯纳米纤维，直径为400-2600nm，拉伸强度为3-10MPa，断裂伸长率为330-570％。
CN201810463996.8A 2018-05-15 2018-05-15 一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法 Pending CN108589050A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810463996.8A CN108589050A (zh) 2018-05-15 2018-05-15 一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810463996.8A CN108589050A (zh) 2018-05-15 2018-05-15 一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108589050A true CN108589050A (zh) 2018-09-28

Family

ID=63631045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810463996.8A Pending CN108589050A (zh) 2018-05-15 2018-05-15 一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108589050A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113186723A (zh) * 2021-05-07 2021-07-30 浙江理工大学 一种tpu/特氟龙af纳米纤维膜及其制备方法
CN113813080A (zh) * 2020-06-18 2021-12-21 脉通医疗科技(嘉兴)有限公司 一种人工瓣膜及其制备方法
CN115142196A (zh) * 2021-08-18 2022-10-04 张家港市宏裕新材料有限公司 一种聚氨酯薄膜及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100297906A1 (en) * 2009-05-21 2010-11-25 University Of Cincinnati Methods for electrospinning hydrophobic coaxial fibers into superhydrophobic and oleophobic coaxial fiber mats
WO2010144980A1 (pt) * 2009-06-15 2010-12-23 Empresa Brasileira De Pesquisa Agropecuária - Embrapa Método e aparelho para produzir mantas de micro e/ou nanofibras a partir de polímeros, seus usos e método de revestmento
CN102517794A (zh) * 2011-12-05 2012-06-27 东华大学 一种透气不透水聚氨酯纳米纤维膜的制备方法
CN103437071A (zh) * 2013-09-11 2013-12-11 浙江伟星实业发展股份有限公司 一种静电纺纳米纤维膜及其制备方法
CN104178930A (zh) * 2014-09-10 2014-12-03 浙江伟星实业发展股份有限公司 一种纳米纤维膜及其制备方法
CN104727016A (zh) * 2014-04-01 2015-06-24 浙江伟星实业发展股份有限公司 一种纳米纤维复合膜及其制备方法
CN105903271A (zh) * 2016-03-30 2016-08-31 南通醋酸纤维有限公司 可调控混合纳米结构纤维复合过滤材料及其制备方法
CN107596448A (zh) * 2017-11-14 2018-01-19 四川大学 可梯度降解的生物膜支架材料及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100297906A1 (en) * 2009-05-21 2010-11-25 University Of Cincinnati Methods for electrospinning hydrophobic coaxial fibers into superhydrophobic and oleophobic coaxial fiber mats
WO2010144980A1 (pt) * 2009-06-15 2010-12-23 Empresa Brasileira De Pesquisa Agropecuária - Embrapa Método e aparelho para produzir mantas de micro e/ou nanofibras a partir de polímeros, seus usos e método de revestmento
CN102517794A (zh) * 2011-12-05 2012-06-27 东华大学 一种透气不透水聚氨酯纳米纤维膜的制备方法
CN103437071A (zh) * 2013-09-11 2013-12-11 浙江伟星实业发展股份有限公司 一种静电纺纳米纤维膜及其制备方法
CN104727016A (zh) * 2014-04-01 2015-06-24 浙江伟星实业发展股份有限公司 一种纳米纤维复合膜及其制备方法
CN104178930A (zh) * 2014-09-10 2014-12-03 浙江伟星实业发展股份有限公司 一种纳米纤维膜及其制备方法
CN105903271A (zh) * 2016-03-30 2016-08-31 南通醋酸纤维有限公司 可调控混合纳米结构纤维复合过滤材料及其制备方法
CN107596448A (zh) * 2017-11-14 2018-01-19 四川大学 可梯度降解的生物膜支架材料及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113813080A (zh) * 2020-06-18 2021-12-21 脉通医疗科技(嘉兴)有限公司 一种人工瓣膜及其制备方法
CN113186723A (zh) * 2021-05-07 2021-07-30 浙江理工大学 一种tpu/特氟龙af纳米纤维膜及其制备方法
CN115142196A (zh) * 2021-08-18 2022-10-04 张家港市宏裕新材料有限公司 一种聚氨酯薄膜及其制备方法
CN115142196B (zh) * 2021-08-18 2024-01-12 张家港市宏裕新材料有限公司 一种聚氨酯薄膜及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Szewczyk et al. The impact of relative humidity on electrospun polymer fibers: From structural changes to fiber morphology
JP5031559B2 (ja) フィラメント束状の長繊維及びその製造方法
CN108589050A (zh) 一种热塑性聚氨酯纳米纤维薄膜的制备方法
JP5086247B2 (ja) フィラメント束状の長繊維及びその製造方法
CN109537163B (zh) 一种壳聚糖/海藻酸钠/聚乙烯醇聚电解质纳米纤维复合膜及其制备方法
Cha et al. Mechanical behaviors and characterization of electrospun polysulfone/polyurethane blend nonwovens
CN106149203B (zh) 一种载药纳米纤维膜及其应用
Song et al. Electrospinning of zein/chitosan composite fibrous membranes
CN105586716A (zh) 一种高含量海藻酸钠纳米纤维膜及其静电纺丝维制备方法
CN104945640B (zh) 一种利用串珠状纳米纤维的水解制备聚乳酸微球的方法
CN111020745A (zh) 一种海藻酸钠和壳聚糖复合纳米纤维的制备方法
Kusumah et al. Simply electrospun gelatin/cellulose acetate nanofibers and their physico-Chemical characteristics
CN102560700B (zh) 一种对位芳纶细旦纤维及其制备方法
CN107460639A (zh) 一种γ－聚谷氨酸／聚乳酸生物相容纳米纤维膜及制备方法
CN101525789B (zh) 聚ε-己内酯和聚三亚甲基碳酸酯复合纳米纤维及其制备和应用
CN103061043B (zh) 一种静电纺制备聚琥珀酰亚胺纳米纤维毡的方法
Jabur et al. Ambient temperature affect the pore size of PVA nanofibers tissues
CN106757496A (zh) 含合成聚肽和壳聚糖的双组份聚合物超细纤维及其制备
CN107700075A (zh) 一种具有自交联结构的静电纺丝纤维膜的制备方法
CN110279677A (zh) 一种难溶性药物缓释膜的制备
CN114075716A (zh) 基于静电纺丝工艺的聚乙烯醇缩丁醛纳米纤维的制作方法
CN107574581B (zh) 一种抗菌性聚(ε-己内酯)/模拟抗菌肽电纺纤维膜及其制备方法
CN109853080A (zh) 一种耐磨纳米纤维丝及其制备方法
US11629435B2 (en) Electrospun nanofiber membrane and method for preparing electrospun nanofiber membrane
CN108690181A (zh) 水性聚氨酯胶体分散溶液、电纺纤维及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180928