CN1276135C - 可再生回收型聚乙烯醇纳米纤维织物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可再生回收型聚乙烯醇纳米纤维织物，是由纳米级聚乙烯醇纤维构成的无纺织物，纤维直径为50-400纳米，纤维结晶度为20%-50%，其制备方法其是，先将聚乙烯醇微粒溶解于70-80℃的水中，搅拌使之溶解，获得浓度为6%-12%的无色透明聚乙烯醇水溶液；采用静电纺丝法纺制所述溶液，电压6-20千伏，喷丝口到接收屏的距离为10-20厘米，温度为20-30℃，获得聚乙烯醇纳米纤维无纺织物。本发明获得的织物具有良好的吸附、阻挡和清洁能力，并完全具有作为吸附、防护或清洁材料所需要的机械性能，且很容易被再生回收利用，为可反复再生循环使用的生态环境材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种无纺织物及其制备方法，具体涉及一种以聚乙烯醇为原料制备的纳米纤维织物，以及该织物的制备方法，所获得的织物可以再生循环使用。
背景技术
聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性的合成高聚物，可溶解于一定温度的水中。由于PVA具有良好的物理化学性能和可成膜、可纺以及生物相容性，因此PVA纤维、PVA与其他聚合物的共混纤维、PVA膜、PVA与其他高聚物的共混膜，在纺织、生物医学以及其他领域有着广泛的应用。在纺织加工中，一般采用熔体纺丝法纺制水溶性PVA纤维或者将PVA进行缩醛化处理后制备得到维纶纤维。高强高模的维纶纤维用于产业用纺织品，一般的维纶纤维可以织造成具有棉织物风格的织物，水溶性维纶可与其他纤维混纺后织造成各类具有松结构特征的产品。用于生物医学领域的PVA主要是以膜或共混膜的形式。
静电纺丝法即聚合物喷射静电拉伸纺丝法，是一种制备超细纤维的重要方法。利用静电纺丝的方法获得的纤维比传统的纺丝方法细得多，可以制备直径为几十或几百纳米的纤维组成的无纺织物，因为纤维的比表面积大，因此其物理机械性能和化学性能等将不同于一般的维纶纤维。静电纺丝法一般用于纺制PEO、PAN、PBI等的超细纤维和超细纤维毡，近年来，随着静电纺丝技术的发展，作为一种具有良好可纺性能的高聚物，PVA也受到了广泛的关注。目前的研究主要集中在PVA与其它物质构成交联或共混纤维方面，例如，韩国Hak Yong Kim教授的课题组，研究了静电纺PVA纤维在用不同比例的乙二醛交联后热学性能、吸水性、结晶度以及力学性能的变化；以及采用静电纺的方法纺制了PVA与H3PW12O40、醋酸钴、硅以及氧化锌等材料的共混纤维。这些产品因所混合的物质不同而具有特定的功能，例如有关于利用交联的PVA制备高吸水性材料及相变织物的报道。
然而，对于100％聚乙烯醇(PVA)制备纳米纤维的研究及其用途未见有相关的报道，而作为一种价格低廉、物理机械性能良好的高聚物材料在制备成纳米级纤维产品后的应用是十分值得关注的。另一方面，作为一种合成高聚物，PVA的生物降解性不如棉、蚕丝等天然纤维，从环境保护的角度来看，产品的再生回收性十分重要，上述交联纤维或共混纤维中，均含有一定量的其它成分，造成了回收利用上的困难。
发明内容
本发明目的是提供一种聚乙烯醇纳米纤维织物，在具备纳米特性的同时，其应具备良好的可再生回收性。
本发明另一个目的是提供这种聚乙烯醇纳米纤维织物的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可再生回收型聚乙烯醇纳米纤维织物，它是由纳米级聚乙烯醇纤维构成的无纺织物，纤维直径为50-400纳米，纤维结晶度为20％-50％，织物的断裂强度为300-1000cN/mm2，断裂伸长率20-50％。
上述聚乙烯醇纳米纤维织物的制备方法是，先将聚乙烯醇微粒溶解于70-80℃的水中，搅拌使之溶解，获得浓度为6％-12％的无色透明聚乙烯醇水溶液；采用静电纺丝法纺制所述溶液，电压6-20千伏，喷丝口到接收屏的距离为10-20厘米，温度为20-30℃，获得聚乙烯醇纳米纤维无纺织物。
上述技术方案中，所述聚乙烯醇微粒搅拌溶解的时间在1小时-2小时之间。
上述技术方案中，所述聚乙烯醇微粒的聚合度为2300-2400、醇解度为98％-99％。
本发明的聚乙烯醇纳米纤维织物具有优异的快速再生回收性能，其再生回收方法为，将所述聚乙烯醇纳米纤维织物放入80℃的水中，搅拌5-10分钟，使其溶解，获得聚乙烯醇水溶液；采用静电纺丝法纺制所述溶液，即可再生聚乙烯醇纳米纤维织物。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明纺制了100％PVA纳米纤维无纺织物，研究表明，该产品具有实际使用所需要的力学性能，厚度为0.3mm左右，长度10mm、宽度1mm的试样所能承受的外力为100-200cN，伸长率为20-50％，随着试样厚度和宽度的增加该织物所能承受的外力增加。因此本产品完全具有作为吸附、防护或清洁材料所需要的机械性能。
2.本发明获得的纳米纤维织物因为内部的微细孔隙结构使产品对微粒和粉尘等微小物质具有良好的吸附、阻挡和清洁能力。
纳米级的纤维在织物中无规地排列交络形成许多微细的孔隙，孔隙的分布、大小和形状随着纺丝工艺条件和织物厚度而变化，因此通过控制纺丝条件和时间获得由呈不同交络状态的纤维所构成的不同厚度的试样，它们将具有不同的透通能力，从而对微粒、粉尘的吸附、阻挡和清洁能力也不同。在一般织物使用的127Pa的标准压差下，空气不能通过本产品。在250Pa的压差下，厚度0.1-0.3mm的试样在单位时间内(s)通过单位面积(m2)试样的空气量也只有300-750L，可见其内部孔隙率低，孔隙尺寸小，能有效地阻挡微粒和粉尘的通过，而同时不会使人感到闷气，可用作防护(如口罩的夹层)和清洁用品(如眼镜或镜头清洁布)。
3.本发明的纳米纤维织物很容易被再生回收利用，为可反复再生循环使用的生态环境材料。
图面说明
附图1是本发明实施例一所采用的静电纺丝装置示意图。
其中：[1]、高压电源；[2]、聚乙烯醇水溶液；[3]、玻璃管；[4]、金属电极；[5]、喷丝管；[6]、泰勒锥；[7]、喷射溶液；[8]、纳米纤维束；[9]、接收屏。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：一种聚乙烯醇纳米纤维织物的制备，先将聚合度为2300的聚乙烯醇(PVA)微粒溶解于80℃的水中，搅拌使之溶解，1小时后得到浓度为6％的无色透明的纺丝溶液；采用静电纺丝法纺制所述溶液，在电压为15.6Kv，喷丝口到接收屏(金属接收网)的距离为10cm的条件下纺得的纤维的直径为125±20nm，结晶度为49.96％，0.3mm厚、1mm宽、10mm长的试样的断裂强力为116cN、伸长率为25％，透气率为302.5L/m2·s。
附图1所示为本实施例采用的静电纺丝装置，其中高压电源1产生的高压加在金属电极4和接收屏9之间，玻璃管3中的聚乙烯醇水溶液2进入喷丝管5，在高压静电的作用下，通过泰勒锥6被加速形成喷射溶液7，形成纳米纤维束8，并无规分布在接收屏9上，获得所需的纳米纤维无纺织物。
实施例二：将聚合度为2300的PVA微粒溶解于80℃的水中，1h后得到浓度为10％的无色透明的纺丝溶液。在电压为8.9Kv，喷丝口到接收屏的距离为15cm的条件下纺得的纤维的直径为259±42nm，结晶度为35.87％，0.3mm厚、1mm宽、10mm长的试样的断裂强力为182cN、伸长率为41％，透气率为415L/m2·s。
Claims (5)
1.一种可再生回收型聚乙烯醇纳米纤维织物，其特征在于：它是由纳米级聚乙烯醇纤维构成的无纺织物，纤维直径为50-400纳米，纤维结晶度为20％-50％，织物的断裂强度为300-1000cN/mm2，断裂伸长率20-50％。
2.制备权利要求1所述聚乙烯醇纳米纤维织物的方法，其特征在于：先将聚乙烯醇微粒溶解于70-80℃的水中，搅拌使之溶解，获得浓度为6％-12％的无色透明聚乙烯醇水溶液；采用静电纺丝法纺制所述溶液，电压6-20千伏，喷丝口到接收屏的距离为10-20厘米，温度为20-30℃，获得聚乙烯醇纳米纤维无纺织物。
3.根据权利要求2所述的聚乙烯醇纳米纤维织物的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇微粒搅拌溶解的时间在1小时-2小时之间。
4.根据权利要求2所述的聚乙烯醇纳米纤维织物的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇微粒的聚合度为2300-2400、醇解度为98％-99％。
5.权利要求1所述的聚乙烯醇纳米纤维织物的再生回收方法，其特征在于：将所述聚乙烯醇纳米纤维织物放入80℃的水中，搅拌5-10分钟，使其溶解，获得聚乙烯醇水溶液；采用静电纺丝法纺制所述溶液，即可再生聚乙烯醇纳米纤维织物。
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