CN110003591A - 一种柔性纤维的制备方法及柔性纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种柔性纤维的制备方法及柔性纤维，包括：向TEP中加入聚偏氟乙烯，得到聚偏氟乙烯铸膜液，所述聚偏氟乙烯溶于TEP；将聚偏氟乙烯铸膜液涂到聚PET无纺布衬底上，得到聚偏氟乙烯初生膜；先将聚偏氟乙烯初生膜浸入磷酸三乙酯与水的混合溶液，再将聚偏氟乙烯初生膜浸入纯水中，使聚偏氟乙烯固化成膜，同时去除溶剂磷酸三乙酯，得到聚偏氟乙烯微孔膜；将烘干后的聚偏氟乙烯微孔膜中的PET无纺布剥离，得到阵列式多级多孔聚偏氟乙烯微孔膜，当聚偏氟乙烯微孔膜处于水中时，其表面会形成空气膜，导致声信号发生全反射。本发明利用聚偏氟乙烯可以制备柔性声学纤维，屏蔽环境噪声对水下声信号的影响，可以实现水下声无损通信。

Description

一种柔性纤维的制备方法及柔性纤维
技术领域
本发明涉及水下通信材料技术领域，更具体地，涉及一种柔性纤维的制备方法及柔性纤维。
背景技术
随着人类水下活动的不断增加，水下通信的发展就变得至关重要。在大气乃至真空环境中，电磁波是一种常用的信息载体。但是，水下电磁波信号衰减严重，通信速率低；光波是一种高频的电磁波，水下光信号易受水中杂质散射、背景辐射干扰的影响。因此，水下电磁通信和光通信发展受限。目前，水下声通信是最成熟的水下通信技术，其信号衰减小、传播距离远。但是由于环境存在的各种噪声，如水下生物活动、水面波浪，严重影响信号的信噪比，对水下声通信的发展提出挑战。因此，迫切需要一种可以屏蔽环境噪声影响，实现水下声无损通信的材料。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于找到一种可以屏蔽环境噪声影响，实现水下声无损通信的材料。
为实现上述目的，一方面，本发明提供一种柔性纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)向磷酸三乙酯TEP中加入聚偏氟乙烯PVDF，得到聚偏氟乙烯铸膜液，所述聚偏氟乙烯溶于磷酸三乙酯TEP；
(2)将聚偏氟乙烯铸膜液涂到聚对苯二甲酸乙二醇酯PET无纺布衬底上，得到聚偏氟乙烯初生膜；
(3)先将聚偏氟乙烯初生膜浸入磷酸三乙酯与水的混合溶液，通过延时相转化控制PVDF的结晶尺度。再将聚偏氟乙烯初生膜浸入纯水中，所述磷酸三乙酯为溶剂，水为非溶剂，溶剂与非溶剂交换导致相分离，使聚偏氟乙烯初生膜中的聚偏氟乙烯固化成膜，同时去除溶剂磷酸三乙酯，得到聚偏氟乙烯微孔膜；
(4)将烘干后的聚偏氟乙烯微孔膜中的PET无纺布剥离，得到阵列式多级多孔聚偏氟乙烯微孔膜，当所述阵列式多级多孔聚偏氟乙烯微孔膜处于水中时，其表面会形成空气膜，导致声信号发生全反射，被局限在所述阵列式多级多孔聚偏氟乙烯微孔膜形成的有限空间内传播。
具体地，阵列式多级多孔聚偏氟乙烯微孔膜为聚偏氟乙烯薄膜的一种。
可选地，所述步骤(1)中，聚偏氟乙烯与磷酸三乙酯的质量比为15:85。
具体地，聚偏氟乙烯与磷酸三乙酯的质量比决定聚偏氟乙烯薄膜的孔径大小和孔隙率，在聚偏氟乙烯与磷酸三乙酯的质量比为15:85时，聚偏氟乙烯薄膜用于声纤通信时的疏水性最好，通信效果最优。
可选地，所述步骤(1)中，向磷酸三乙酯TEP中加入聚偏氟乙烯后，进行搅拌，搅拌具体为：在80℃下，300rmp搅拌预设时间。
可选地，所述步骤(2)中，使用刮膜刀将聚偏氟乙烯铸膜液涂到PET无纺布衬底上。
可选地，所述步骤(2)中，PET无纺布密度为90g.m-2。
可选地，所述步骤(3)中，磷酸三乙酯与水的混合溶液中磷酸三乙酯与水的体积比为5:5。
可选地，聚偏氟乙烯初生膜浸入混合溶液的时间为5s。
可选地，聚偏氟乙烯微孔膜的烘干温度为30℃。
另一方面，本发明提供一种利用上述一方面提供的制备方法得到的柔性纤维。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明得到的柔性纤维表面粗糙、力学性能好、孔洞率高、疏水性好。它可以用于水下通信领域，将得到的聚偏氟乙烯薄膜制成声学纤维，可以实现声无损通信。由于聚偏氟乙烯表面非常粗糙，疏水性好，在水中，其表面会形成空气膜。空气和水的界面具有极大的声阻抗失配，导致声音信号发生全反射，声信号可以被局限在有限空间内。因此，利用聚偏氟乙烯可以制备柔性声学纤维，屏蔽环境噪声对水下声信号的影响，实现水下声无损通信。
(2)本发明提供的柔性纤维的制备方法具有工艺简单、成本低廉、可重复性好的优点。
附图说明
图1是本发明实施例的聚偏氟乙烯薄膜制备流程图；
图2(a)是本发明实施例制备的聚偏氟乙烯薄膜俯视图；
图2(b)是本发明实施例制备的聚偏氟乙烯薄膜横截面图；
图3是本发明实施例制备的聚偏氟乙烯薄膜超疏水特性示意图；
图4(a)是利用本发明实施例制备的聚偏氟乙烯薄膜得到的声纤俯视图；
图4(b)是利用本发明实施例制备的聚偏氟乙烯薄膜得到的声纤侧视图；
图5是本发明实施例制备的聚偏氟乙烯薄膜声无损通信对比效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明所要解决的问题是找到一种可以屏蔽环境噪声影响，实现水下声无损通信的材料，提供了一种在水下可以实现声无损通信的柔性纤维及其的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种水下声无损通信柔性纤维的制备方法，其制备流程如图1所示，具体包括以下步骤：
(1)获取聚偏氟乙烯铸膜液：向磷酸三乙酯TEP中加入聚偏氟乙烯，机械搅拌，随后，抽滤除泡，最后，静置，得到均匀的聚偏氟乙烯铸膜液；
(2)获取聚偏氟乙烯初生膜：使用刮膜刀将聚偏氟乙烯铸膜液涂到聚对苯二甲酸乙二醇酯PET无纺布衬底上，得到聚偏氟乙烯初生膜；
(3)获取聚偏氟乙烯微孔膜：将聚偏氟乙烯初生膜先浸入磷酸三乙酯与水的混合溶液，然后再浸入纯水中，得到聚偏氟乙烯微孔膜；
具体地，磷酸三乙酯TEP可溶于水，会和水发生交换。混合溶液是为了防止交换过快，避免PVDF结晶不佳。
(4)烘干聚偏氟乙烯微孔膜：将步骤(3)得到的聚偏氟乙烯微孔膜放入烘箱中烘干；
(5)获取聚偏氟乙烯薄膜：将步骤(4)得到的产物中的PET无纺布剥离，得到阵列式多级多孔聚偏氟乙烯微孔膜。
上述制备方法中，以磷酸三乙酯为溶剂，以水为非溶剂。溶剂与非溶剂的交换会导致相分离，使聚偏氟乙烯成膜固化，同时可以去除溶剂。
优选的，采用Arkema公司生产的Kynar 761-A型聚偏氟乙烯；聚偏氟乙烯与磷酸三乙酯的质量比为15:85。
优选的，步骤(1)中，在80℃下，300rmp机械搅拌24h，使聚偏氟乙烯与磷酸三乙酯混合均匀；抽滤除泡，混合溶液中有很多气泡，气泡的存在会影响最后的成膜性能；静置1h，使混合溶液更加均匀。
优选的，步骤(2)中，采用标格达公司生产的200μm刮膜刀，200μm的厚度，膜的力学性能更优异；PET无纺布密度为90g.m-2。
优选的，步骤(3)中，磷酸三乙酯/水的体积比为5/5，混合溶液共2L，初生膜浸入混合溶液5s；在2L纯水中浸泡24h。
优选的，在烘箱温度30℃条件下低温烘干。
以下结合具体的实施例，具体阐述本发明所提供的水下声无损通信的柔性纤维的制备方法：
(1)获取聚偏氟乙烯铸膜液：将15克聚偏氟乙烯溶于85g磷酸三乙酯中，在80℃下，300rmp机械搅拌24h。随后，抽滤除泡后静止1h，得到均匀聚偏氟乙烯铸膜液；
(2)获取聚偏氟乙烯初生膜：使用200μm刮膜刀把均匀铸膜液涂覆到90g.m-2的PET无纺布上得到初生膜；
(3)获取聚偏氟乙烯微孔膜：把初生膜浸入2L体积比为5：5的TEP水溶液中5s，拿出来快速转入2L纯水中24h，得到聚偏氟乙烯微孔膜；
(4)烘干聚偏氟乙烯微孔膜：把上述聚偏氟乙烯微孔膜从水中拿出来置入30℃烘箱中烘干；
(5)获取聚偏氟乙烯薄膜：将步骤(4)烘干的聚偏氟乙烯微孔膜剥离PET无纺布，得到阵列式多级多孔聚偏氟乙烯微孔膜。
本发明提供的方法制得的聚偏氟乙烯薄膜表面非常粗糙，如图2(a)和图2(b)所示。那么，在聚偏氟乙烯薄膜放入水中前，会有一部分空气存在于聚偏氟乙烯薄膜表面及孔隙处。如图3所示，水滴在本发明提供的方法制得的聚偏氟乙烯薄膜上呈圆球状，表明聚偏氟乙烯薄膜具有超疏水特性。因此，将聚偏氟乙烯薄膜放入水中后，空气被封锁在表面，形成薄薄的一层空气，利用空气和水极大的声阻抗失配，可以在水下实现声无损通信。
图4(a)和图4(b)是利用本发明实施例制备的聚偏氟乙烯薄膜得到的声学纤维。在水下，该声纤可以屏蔽环境噪声，声音在其中传播可实现无损通信。图4(b)中，1为聚偏氟乙烯薄膜，2为聚二甲基硅氧烷PDMS，以防止薄膜在水中被外力损坏。其中，在使用该声学纤维时，该声学纤维直接至于水中，聚偏氟乙烯薄膜1的内部和PDMS 2的外侧均与水直接接触，即聚偏氟乙烯薄膜1所包围的内部空间不密封，直接至于水中，使得聚偏氟乙烯薄膜1内部的水压和外部的水压平衡，声学纤维结构在水中结构保持稳定，进行稳定的声学传输。
图5是本发明实施例制备的聚偏氟乙烯薄膜声无损通信对比效果图，如图5所示，声音在水下传播0.2米，无处理，即声音直接在水中传播时，声强只相当于初始强度的7.57％；然而，使用柔性纤维处理后，声强相当于初始强度的96.77％，实现了水下声无损通信。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种柔性纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向磷酸三乙酯TEP中加入聚偏氟乙烯，得到聚偏氟乙烯铸膜液，所述聚偏氟乙烯溶于磷酸三乙酯TEP；
(2)将聚偏氟乙烯铸膜液涂到聚对苯二甲酸乙二醇酯PET无纺布衬底上，得到聚偏氟乙烯初生膜；
(3)先将聚偏氟乙烯初生膜浸入磷酸三乙酯与水的混合溶液，通过延时相转化控制聚偏氟乙烯初生膜中聚偏氟乙烯的结晶尺度，再将聚偏氟乙烯初生膜浸入纯水中，所述磷酸三乙酯为溶剂，水为非溶剂，溶剂与非溶剂交换导致相分离，使聚偏氟乙烯初生膜中的聚偏氟乙烯固化成膜，同时去除溶剂磷酸三乙酯，得到聚偏氟乙烯微孔膜；
(4)将烘干后的聚偏氟乙烯微孔膜中的PET无纺布剥离，得到阵列式多级多孔聚偏氟乙烯微孔膜，当所述阵列式多级多孔聚偏氟乙烯微孔膜处于水中时，其表面会形成空气膜，导致声信号发生全反射，被局限在所述阵列式多级多孔聚偏氟乙烯微孔膜形成的有限空间内传播。
2.根据权利要求1所述的柔性纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，聚偏氟乙烯与磷酸三乙酯的质量比为15:85。
3.根据权利要求1或2所述的柔性纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，向磷酸三乙酯TEP中加入聚偏氟乙烯后，进行搅拌，搅拌具体为：在80℃下，300rmp搅拌预设时间。
4.根据权利要求1或2所述的柔性纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，使用刮膜刀将聚偏氟乙烯铸膜液涂到PET无纺布衬底上。
5.根据权利要求1或2所述的柔性纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，PET无纺布密度为90g.m-2。
6.根据权利要求1或2所述的柔性纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，磷酸三乙酯与水的混合溶液中磷酸三乙酯与水的体积比为5:5。
7.根据权利要求1或2所述的柔性纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，聚偏氟乙烯初生膜浸入混合溶液的时间为5s。
8.一种利用权利要求1至7任一项所述的制备方法得到的柔性纤维。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1621140A (zh) * 2004-10-12 2005-06-01 浙江大学 聚偏氟乙烯平板微孔复合膜的制备方法
CN104941465A (zh) * 2015-06-04 2015-09-30 宁波聿丰新材料科技有限公司 一种聚偏氟乙烯超疏水复合多孔分离膜的制备方法
CN107899435A (zh) * 2017-11-17 2018-04-13 博天环境集团股份有限公司 一种聚偏氟乙烯疏水中空纤维膜的制备方法
CN108993169A (zh) * 2017-06-07 2018-12-14 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种聚偏氟乙烯微孔膜及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1621140A (zh) * 2004-10-12 2005-06-01 浙江大学 聚偏氟乙烯平板微孔复合膜的制备方法
CN104941465A (zh) * 2015-06-04 2015-09-30 宁波聿丰新材料科技有限公司 一种聚偏氟乙烯超疏水复合多孔分离膜的制备方法
CN108993169A (zh) * 2017-06-07 2018-12-14 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种聚偏氟乙烯微孔膜及其制备方法
CN107899435A (zh) * 2017-11-17 2018-04-13 博天环境集团股份有限公司 一种聚偏氟乙烯疏水中空纤维膜的制备方法

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