CZ306773B6 - Prekurzorové vlákno určené pro přípravu křemíkových vláken, způsob jeho výroby, způsob jeho modifikace a jeho použití - Google Patents
Prekurzorové vlákno určené pro přípravu křemíkových vláken, způsob jeho výroby, způsob jeho modifikace a jeho použití Download PDFInfo
- Publication number
- CZ306773B6 CZ306773B6 CZ2016-239A CZ2016239A CZ306773B6 CZ 306773 B6 CZ306773 B6 CZ 306773B6 CZ 2016239 A CZ2016239 A CZ 2016239A CZ 306773 B6 CZ306773 B6 CZ 306773B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- solution
- spinning
- fibers
- weight
- silicon
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 137
- 239000002243 precursor Substances 0.000 title claims abstract description 61
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 55
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 55
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 230000004048 modification Effects 0.000 title description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 title description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 38
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 29
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 132
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 114
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 42
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 35
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical class O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 11
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims description 10
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 claims description 6
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 6
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 6
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims description 3
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 2
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 claims description 2
- 235000011167 hydrochloric acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 2
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 claims 1
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 abstract 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 abstract 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 56
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 33
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 30
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 28
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 22
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 19
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 13
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 12
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 9
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 8
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 8
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical compound OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- ORVGYTXFUWTWDM-UHFFFAOYSA-N silicic acid;sodium Chemical compound [Na].O[Si](O)(O)O ORVGYTXFUWTWDM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 5
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 5
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 4
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AWSZRNUJNSWBRK-UHFFFAOYSA-N [Li].[Si](O)(O)(O)O Chemical compound [Li].[Si](O)(O)(O)O AWSZRNUJNSWBRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N chlorotrimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)Cl IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 2
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 description 1
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 description 1
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- PBAYDYUZOSNJGU-UHFFFAOYSA-N chelidonic acid Natural products OC(=O)C1=CC(=O)C=C(C(O)=O)O1 PBAYDYUZOSNJGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052620 chrysotile Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 239000011350 dental composite resin Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000007380 fibre production Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002439 hemostatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007970 homogeneous dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000012567 medical material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- ZDHURYWHEBEGHO-UHFFFAOYSA-N potassiopotassium Chemical compound [K].[K] ZDHURYWHEBEGHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005287 template synthesis Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N trimagnesium;hydroxy(trioxido)silane;hydrate Chemical compound O.[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].O[Si]([O-])([O-])[O-].O[Si]([O-])([O-])[O-] CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005051 trimethylchlorosilane Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
Prekurzorové vlákno určené pro přípravu křemíkových vláken, které obsahuje nosný polymer a má obsah křemíku ve vláknech 60 až 95 % hmotn. v sušině. Dále je popsán způsob jeho přípravy odstředivým nebo elektrostatickým zvlákňováním vodných roztoků nosných polymerů s obsahem roztoku soli kyseliny křemičité. Získané prekurzorové vlákno je následně kalcinováno za účelem odstranění nosného polymeru a vzniku křemíkových vláken, které mohou tvořit vlákenný materiál v široké škále forem od plošných útvarů po objemné vatovité struktury.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká prekurzorových vláken určených pro přípravu křemíkových vláken, způsobu jejich výroby, dále také způsobu jejich modifikace za vzniku nanovláken a/nebo submikronových vláken amorfního oxidu křemičitého.
Dosavadní stav techniky
Obliba křemíku jako materiálu pro různá odvětví lidské činnosti je dána jeho schopností interakce s jinými skupinami, funguje např. jako donor nebo akceptor protonu, dále je schopen dipól— dipólových interakcí, interakcí indukovaných dipólů a interakcí založených na disperzních silách (Reich, 2007). Nanovlákna a submikronová vlákna mají obrovský měrný povrch, který dává tomuto materiálu velký prostor k již zmíněným interakcím. Tato vlákna lze tedy s výhodou využít jako nosiče katalyzátorů nebo bateriové separátory. Díky vysoké chemické stabilitě a tepelné odolnosti je lze použít i pro filtraci v extrémních podmínkách. V kombinaci s polymemími materiály mohou sloužit i jako speciální zdravotnické prostředky, membrány, senzory, extraktivní sorbenty a chromatografické materiály s vysokou adsorpční kapacitou (Keyur, 2008; Shao, 2002; Sawicka, 2006).
V současné době je asi nejběžnějším postupem přípravy nanovláken SiO2 elektrostatické zvlákňování. Zvlákňovat lze sol-gel (Freyer, 2014; He, 2013; Saha, 2013; Shao, 2002; Shao, 2003; Wen, 2010; Wang, 2012; Yamaguchi, 2008), a to buď s přídavkem nosného polymeru (Liu, 2008; Roh, 2008; Wen, 2010) nebo bez něj (Choi, 2003), nebo polymemí roztok s obsahem částic na bázi křemíku (Chen L.-J., 2009; Ji, 2008; Wu, 2014). Výroba SiO2 vláken ale může být provedena i odstředivým zvlákňováním sol-gelu ve směsi s nosným polymerem (Ren, 2014). Z popsaných směsných vláken lze připravit vlákna čistě z SiO2 následnou kalcinací, při které za vysokých teplot dojde k odstranění nosného polymeru.
Existují i další metody přípravy křemíkových vláken jako např. syntéza (Jin, 2008; Wang, 2008; Xiao, 2008), self-assembly technika (Lai, 2015) či nanášení křemíku na povrch nanovláken následnou povrchovou úpravou předem připravených polymemích vláken (Jia, 2015; Patel, 2009), ty jsou ale z komerčního hlediska zdlouhavé, složité a málo efektivní.
Podle Newsomea a kol. (Newsome, 2014) výše uvedená sol-gel technika zahrnuje hydrolýzu kovového alkoxidu, jako např. tetraethylorthosilikát (TEOS) a, přestože sol-gel může být zvlákněn i samostatně, je obvykle směšován s polymerem proto, aby bylo dosaženo dostatečného stupně zapletení molekulárních řetězců, které zabrání rozbití polymerního proudu v průběhu elektrostatického zvlákňování. Důležitým poznatkem je, že popsaný sol-gel, ať už ve směsi nebo samostatně, může být zvlákněn pouze v určité fázi, a to ani před a ani po sol-gel reakci, přičemž velkou nevýhodou tohoto postupuje přesná kontrola výše uvedené dynamické reakce zvlákňovaného roztoku, a tedy i chemických a fyzikálních vlastností výsledného produktu (Newsome, 2014). Použití TEOS ve zvlákňovacím sol-gel roztoku zpravidla vyžaduje použití etanolu jako rozpouštědla, což do značné míry omezuje průmyslové využití tohoto zvlákňovacího systému.
Z tohoto hlediska se jako mnohem zajímavější jeví možnost zvlákňování částic ve směsi s nosným polymerem. Nosným polymerem může být třeba polyvinylalkohol (PVA) (Jin, 2009; Kanehata, 2007), polyetylenoxid (PEO) (Sharma, 2010), polyakrylonitril (PAN) (Ji, 2008; Jung, 2009), polymetylmetakrylát (PMMA) (Chen Y., 2009), polyvinylbutyral (PVB) (Chen L.-J., 2009), polyetylenterefitalát (PET) (Ma, 2012), polyvinylidenfluorid (PVDF) (Chinnapan, 2011; Choi, 2003; Rambaud, 2009) a často požívaný je také polyvinylpyrolidon (PVP) (Newsome,
- 1 CZ 306773 B6
2014; Roh, 2008; Wang, 2012; Wu, 2014; Zhao, 2008). Problémem tohoto postupuje potřeba homogenní disperze anorganických částic, které je často možné dosáhnout jen vhodným rozpouštědlem, což často omezuje výběr nosného polymeru na polymery rozpustné ve vodě či alkoholu (Chen L.-J., 2009). Alkoholické roztoky jsou hořlavé, během zvlákňování je třeba odpařit velké množství alkoholu, v případě elektrostatického zvlákňování, při kterém může snadno dojít k výboji, to přináší nemalá rizika.
Roztok kyseliny křemičité není klasifikován jako nebezpečná látka, což je jeho výhodou oproti TEOS. Vodorozpustné nosné polymery lze úspěšně nahradit i vodou nerozpustnými nosnými polymery, které je ale často třeba rozpouštět v toxických rozpouštědlech, což opět komplikuje případnou průmyslovou výrobu.
Zvlákňováním vodorozpustných polymerů s koloidními částicemi křemíku se zabývá hned několik autorů (Jin, 2009; Kanehata, 2007; Sharma, 2010). Kanehata a kol. (Kanehata, 2007), kteří pracovali s různými velikostmi koloidních částic SiO2 zvlákněnými spolu s vodným roztokem PVA. Maximální obsah křemíku ve vyrobených vláknech byl 57 % hmotn. Zvlákňovací roztok byl připraven dispergací nanočástic křemíku ve vodě a tvorbou směsi s 10% vodným roztokem PVA. Dispergace hotových částic oproti použití koloidních roztoků přináší hned několik nevýhod. Především jde o procesní krok navíc, který proto, aby nedošlo k nárůstu viskozity, musí zahrnovat homogenizaci a odplyňování, mezi částicemi snadno vznikají aglomeráty a kontrola kvality dispergace je velmi složitá. Také manipulace s nanočásticemi v suchém stavu je velmi problematická a v případě průmyslové výroby jen obtížně realizovatelná. Jin a kol. (Jin, 2009) vytvořil speciální PVA vlákna s korálkovou strukturou, která jsou zajímavá z hlediska fotoelektrických vlastností. Tyto materiály obsahují až Tl % částic křemíku ve vláknech. Je třeba podotknout, že tento postup přípravy není určen k přípravě křemíkových vláken, vzhledem ke korálkové struktuře vlákna ani nejsou použitelná jako prekurzor pro přípravu čistě křemíkových vláken, protože po odstranění nosného polymeru při kalcinaci by se vlákna rozpadla. Sharma a kol. ve své práci nepřekročil koncentraci 25 % hmotn. koloidních částic SiO2 v PEO vláknech.
Patentové spisy týkající se produkce nanovláken a submikronových vláken z SiO2 v drtivé většině řeší různé postupy přípravy těchto vláken elektrostatickým zvlákňováním roztoků s obsahem TEOS (US 20110049769, US 2015224468, US 2015240411, CN 104056612, US 20120171488, CN 102652903, CN 102674370, CN 101603245, CN 103882624, CN 102826760) nebo tvorbou křemíkové vrstvy na povrchu vláken z karboxymethylcelulózy nebo alginátu (WO 2011112364), či jiných polymerů (CN 104111246, CN 103981634) nebo uhlíkových vláken (RU 2012121044, RU 2516409). Pro tvorbu SiO2 nanovláken lze využít i koaxiální zvlákňování, ve spisu CN 103102067 autoři použili jako nosný polymer PVP. Za zmínku stojí i technika přípravy křemíkových nano a mikrovláken elektrolýzou SiO2 z roztavených solí (RU 2427526) nebo výroba nanovláken z karbidu křemíku z monokrystalů křemíku, a to při velmi vysokých teplotách (RU 2006117961, RU 2328444, RU 2393112), či produkce vláken z amorfního oxidu křemíku reakcí chrysotilu ve vodném roztoku obsahujícím činidlo řízené uvolňující protony a činidlo komplexující kationty (US 6692715, US 2003044339), ale půjde zřejmě o náročné postupy. Karbidu křemíku se věnují i spisy US 2015211152 a WO 2009038767. CN 102502660 k tvorbě vláken SiO2 využívá templátovou syntézu, která ale není průmyslově využitelnou metodou tvorby nanovláken.
SiO2 nanovlákna lze podle spisu CN 102791259 kombinovat s jinými materiály ve formě kompozitu vhodného pro zdravotnické materiály s hemostatickým účinkem a jejich přídavek může významně zlepšit mechanické vlastnosti anorganických povlaků (CN 104177877) nebo zubních kompozitu (CN 103319832). Křemíková nanovlákna mohou být součástí bioaktivních materiálů (CN 102826760) a mohou sloužit i k extrakci chemikálií z organismu (US 2015126712).
Přípravě nanovláken z vodního skla se věnuje patentový spis US 8647557 (také uveden jako KR 20120082857 a KR 20120076997), jehož autoři při přípravě zvlákňovacího roztoku použili vodní sklo, ke kterému přidali propanol, hexan, trimethylchlorosilan, aby vytvořili hydrofobní
-2CZ 306773 B6 gel. Nosným polymerem této směsi byl PMMA, případně PAN v dimethylformamidu, 40% obsah křemíku ve vláknech není vysoký. PAN nanovlákna dopovaná SiO2 nanočásticemi se také vyskytují ve spisech CN 103311523 a CN 103305965. CN 103467896 zase popisuje PTFE nanovlákna dopovaná malým množstvím SiO2 prášku. Výše uvedená kompozitní nanovlákna zvlákněná z nevodných rozpouštědel vyžadují použití toxických látek, které komplikují případnou průmyslovou výrobu těchto vláken.
Vodný roztok byl použit podle patentového spisu označeného číslem K.R 20130075466, který popisuje přípravu PVA nanovláken s obsahem germania a křemíku, ale obsah SiO2 činil pouze 5 %. PVA nanovlákna s obsahem nanočástic křemíku popisuje spis CN 103022442, nanočástice se připravují vysokoteplotní presintrací a vyvinutý materiál slouží jako prekurzor pro výrobu uhličito-křemičitého kompozitu.
Podstata vynálezu
Nevýhody a nedostatky dosavadního stavu techniky překonávají prekurzorová vlákna určená pro přípravu křemíkových vláken, jejichž podstatou je, že obsah křemíku ve vláknech je 60 až 95 % hmotn., s výhodou 65 až 95 % hmotn. v sušině, výhodněji 75 až 95 % hmotn. v sušině. Dále obsahují alespoň jeden nosný polymer, který je s výhodou vybraný ze skupiny zahrnující polyvinylalkohol, kyselinu polyakrylovou, polyethylenoxid, polyvinylpyrolidon. Prekurzorová vlákna podle vynálezu s výhodou obsahují jeden nosný polymer.
Termínem nosný polymer se rozumí polymer, který lze zvláknit elektrostaticky nebo odstředivým zvlákňováním a který je rozpustný ve vodném roztoku soli kyseliny křemičité.
Průměr prekurzorových vláken podle vynálezu je v rozsahu 50 až 5000 nm, s výhodou 50 až 3000 nm, výhodněji 100 až 3000 nm.
Z hlediska průmyslové výroby je použití vodných roztoků mnohem praktičtější a také šetrnější vůči životnímu prostředí kvůli nízké toxicitě a malému riziku vzniku požáru během zvlákňováni.
Proto způsob výroby prekurzorových vláken podle vynálezu probíhá ve vodném prostředí. Podstata tohoto způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se připraví zvlákňovací roztok obsahující vodný roztok soli kyseliny křemičité obecného vzorce M2SiO3 x nH2O, kde M je vybrán ze skupiny obsahující kterýkoliv z iontů alkalických kovů, s výhodou Na+, K+ nebo Li+, n je celé číslo v rozsahu od 1 do 8, s výhodou n je 2, a alespoň jeden ve vodném roztoku rozpustný nosný polymer, načež se zvlákní elektrostaticky nebo odstředivým zvlákňováním. Zvlákňovací roztok se připraví pouhým smísením vodného roztoku nosného polymeru, vodného roztoku soli kyseliny křemičité, s výhodou i pomocné látky. Pomocná látka je účinná pro dosažení vyššího výkonu zvlákňovacího procesu. Mezi zvlákňovacími roztoky pro elektrostatické zvlákňováni a odstředivé zvlákňováni je nepatrný rozdíl ve složení daný potřebou zpracovávat viskóznější roztoky v případě odstředivého zvlákňováni. Výhodou připravených koloidních zvlákňovacích roztoků Si02 je jejich značná stabilita.
Roztok kyseliny křemičité je levný a netoxický materiál. Zpracování této suroviny do nanovláken, ať už technologií elektrostatického zvlákňováni nebo technologií odstředivého zvlákňováni ve směsi s netoxickými vodorozpustnými polymery, umožňuje masovou produkci křemíkových nanovláken s minimálním dopadem na životní prostředí. Díky tomu, že se nepoužívá koncentrovaný ethanol jako rozpouštědlo, výroba nemusí řešit rizika spojená s hořlavostí tohoto rozpouštědla a jeho par.
Další již zmíněnou výhodou popsaného způsobu je vysoký obsah křemíku v prekurzorových vláknech, který snižuje množství nosného polymeru v prekurzorových vláknech, které je nutné
-3CZ 306773 B6 odstranit v procesu kalcinace. Zvyšuje se tak výtěžnost a rychlost tohoto procesu a snižují se tak náklady.
Prekurzorová vlákna připravená elektrostatickým zvlákňováním jsou ve formě plošných textilií, výsledná nanovlákna mají průměr vláken v desítkách až stovkách nanometrů. Prekurzorová vlákna vyrobená odstředivým zvlákňováním mohou být také připravena jako membrána nebo jako objemné vlákenné struktury připomínající vatu, průměr těchto vláken se obvykle pohybuje v rozmezí stovek nanometrů až jednotek mikrometrů. Výsledná křemíková vlákna si po kalcinaci uchovávají strukturu, jakou měla prekurzorová vlákna před kalcinaci, ale dochází u nich k mírné redukci průměru vláken a nárůstu pórovitosti, která odpovídá množství nosného polymeru, který je kalcinaci odstraněn. Prekurzorová a křemíková vlákna podle vynálezu tedy tvoří vlákenný materiál, který může být ve formě vrstvy nebo objemové vaty.
Možnost zpracovávat zvlákňovací roztoky s obsahem kyseliny křemičité dvěma různými technologiemi přináší také možnost volby mezi různými vlákennými strukturami. Od objemných struktur (objemové vaty) získaných odstředivým zvlákňováním po struktury plošné (vrstvy). Plošné struktury lze připravit jak odstředivým zvlákňováním, tak i zvlákňováním elektrostatickým. Materiály vyrobené uvedenými technologiemi se vzájemně liší také průměrem vláken, což dává možnost volby konkrétních parametrů podle specifických potřeb cílového produktu. Případná kombinace materiálů získaných těmito různými technologiemi ještě rozšiřuje širokou škálu vlastností, jichž je možné dosáhnout.
Podle výhodného provedení vynálezu je molekulová hmotnost nosného polymeru v rozmezí 2xl03 až 5xl06 g/mol, s výhodou 2xl04 až 1,1x106 g/mol, výhodněji 2 xlO5 až Ι,ΙχΙΟ6 g/mol, přičemž nosný polymer je vybraný ze skupiny zahrnující polyvinylalkohol, kyselinu polyakrylovou, polyethylenoxid, polyvinylpyrolidon. Molekulová hmotnost polyvinylalkoholu je s výhodou v rozsahu 2 x 104 až 1,5 x 105 g/mol.
Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je sůl kyseliny křemičité ve zvlákňovacím roztoku ve formě koloidních částic nebo nanočástic. Její hmotnostní poměr vůči nosnému polymeru ve zvlákňovacím roztoku je v rozsahu 60/40 až 95/5. K tvorbě prekurzorového vlákna dochází při teplotě 15 °C až 35 °C, s výhodou 20 °C až 30 °C Zvlákňovací roztok může dále obsahovat alespoň jednu pomocnou látku vybranou ze skupiny zahrnující etanol, n-butanol, izopropylalkohol, kyselinu mravenčí, kyselinu octovou, kyselinu chlorovodíkovou, kyselinu mléčnou, kyselinu šťavelovou. Obsah pomocné látky ve zvlákňovacím roztoku je s výhodou v rozsahu 2 až 10% hmotn.
Podle dalšího provedení vynálezu se prekurzorová vlákna definovaná výše modifikují pomocí kalcinace při teplotě 300 až 1400 °C, s výhodou 450 až 700 °C; po dobu 30 až 240 minut, s výhodou 60 až 180 minut; přičemž rychlost ohřevu je 0,5 až 20 °C/min, s výhodou 1 až 10 °C/min., načež vzniknou křemíková vlákna s obsahem křemíku 100 % hmotn..
Křemíková vlákna podle vynálezu jsou tedy vyrobená z prekurzorových vláken vyrobených způsobem, jak je definován výše, načež se prekurzorová vlákna podle vynálezu modifikují kalcinaci způsobem podle vynálezu, jak je definován výše. Průměr křemíkových vláken podle vynálezu je v případě elektrostaticky zvlákněných vláken v rozsahu 30 až 1000 nm, s výhodou 30 až 200 nm, výhodněji 30 až 150 nm, a v případě odstředivě zvlákněných vláken v rozsahu 100 až 4000 nm, s výhodou 200 až 2000 nm, výhodněji 200 až 800 nm.
Vysoký obsah křemíku v prekurzorových vláknech činí způsob výroby křemíkových vláken efektivnějším.
Prekurzorová vlákna nebo křemíková vlákna podle vynálezu je možné použít v chemii, při filtraci, v energetice nebo medicíně.
-4CZ 306773 B6
S výhodou se vlákna podle vynálezu mohou použít při výrobě filtrů, krytů ran, nosičů léčiv. Dále se mohou díky velkému měrnému povrchu a značné porozitě použít jako sorbenty např. pro sorpci vody nebo nosiče katalyzátorů, např. platiny.
Objasnění výkresů
Obr. 1 - SEM PVA nanovláken s 65% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech vyrobených technologií elektrostatického zvlákňování a) před kalcinací a b) po kalcinaci.
Obr. 2 - SEM prekurzorových PVA nanovláken s 65% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech a přídavkem ethanolu do zvlákňovacího roztoku činícím 10 % hmotn. ve výsledném zvlákňovacím roztoku, vyrobených technologií elektrostatického zvlákňování.
Obr. 3 - SEM prekurzorových PVA nanovláken s 65 % hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech a přídavkem kyseliny octové do zvlákňovacího roztoku činícím 10% hmotn. ve výsledném zvlákňovacím roztoku, vyrobených technologií elektrostatického zvlákňování.
Obr. 4 - SEM prekurzorových PVA nanovláken s 65 % hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech a přídavkem kyseliny mravenčí do zvlákňovacího roztoku činícím 10 % hmotn. ve výsledném zvlákňovacím roztoku, vyrobených technologií elektrostatického zvlákňování.
Obr. 5 - SEM PVA nanovláken s 82% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech vyrobených technologií elektrostatického zvlákňování a přídavkem kyseliny octové činícím 10 % hmotn. ve výsledném zvlákňovacím roztoku a) před kalcinací a b) po kalcinaci.
Obr. 6 - SEM PEO nanovláken s 67% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech vyrobených technologií elektrostatického zvlákňování a) před kalcinací a b) po kalcinaci.
Obr. 7 - SEM PEO nanovláken s 92% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech vyrobených technologií elektrostatického zvlákňování a) před kalcinací a b) po kalcinaci.
Obr. 8 - SEM prekurzorových PAA nanovláken s 60% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech a přídavkem kyseliny octové do zvlákňovacího roztoku činícím 2 % hmotn. ve výsledném zvlákňovacím roztoku, vyrobených technologií elektrostatického zvlákňování.
Obr. 9 - SEM prekurzorových PVA submikronových vláken se 76% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech a přídavkem kyseliny octové do zvlákňovacího roztoku činícím 10% hmotn. ve výsledném zvlákňovacím roztoku, vyrobených technologií odstředivého zvlákňování.
Obr. 10 - SEM prekurzorových PVA submikronových vláken se 76% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech a přídavkem kyseliny mravenčí do zvlákňovacího roztoku činícím 10 % hmotn. ve výsledném zvlákňovacím roztoku, vyrobených technologií odstředivého zvlákňování.
Obr. 11 - SEM PEO submikronových vláken s 60% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech vyrobených technologií odstředivého zvlákňování a) před kalcinací a b) po kalcinaci.
Obr. 12 - SEM PEO prekurzorových submikronových vláken s 90% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech vyrobených technologií odstředivého zvlákňování.
Obr. 13 - SEM prekurzorových PAA submikronových vláken s 60% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech a přídavkem kyseliny mravenčí do zvlákňovacího roztoku činícím 2 % hmotn. ve výsledném zvlákňovacím roztoku, vyrobených technologií odstředivého zvlákňování.
Obr. 14 - SEM PVA nanovláken s 60% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech vyrobených technologií elektrostatického zvlákňování z lithné soli kyseliny křemičité a) před kalcinací a b) po kalcinaci.
Obr. 15 - SEM PVA nanovláken vláken s 60% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech vyrobených technologií elektrostatického zvlákňování z draselné soli kyseliny křemičité a) před kalcinací a b) po kalcinaci.
-5 CZ 306773 B6
Obr. 16 - SEM PVA submikronových vláken s 60% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech vyrobených technologií odstředivého zvlákňování z lithné soli kyseliny křemičité a) před kalcinací a b) po kalcinaci.
Obr. 17 - SEM PVA submikronových vláken s 60% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech vyrobených technologií odstředivého zvlákňování z draselné soli kyseliny křemičité a) před kalcinací a b) po kalcinaci.
Obr. 18 - SEM prekurzorových PVA nanovláken s 82% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech vyrobených technologií elektrostatického zvlákňování.
Obr. 19 - SEM PVA submikronových vláken s 60% hmotnostním obsahem SiO2 ve vláknech vyrobených technologií odstředivého zvlákňování a) před kalcinaci, b) po kalcinaci při 500 °C, c) po kalcinaci při 700 °C.
Příklady proudění vynálezu
Příklad 1
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PVA (16% roztok, Sloviol®, Novácké chemické závody) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:1. Elektrostatické zvlákňování probíhalo na laboratorním zařízení NS Lab.
Podmínky elektrostatického zvlákňování:
| Napětí [kVJ: | 81,9 |
| Proud [mAJ: | 0,03 až 0,07 |
| Vzdálenost elektrod [cm]: | 18 až 24 |
| Teplota [°C] | 20 až 28 |
| Vlhkost [% RH] | 25 až 35 |
| Rychlost posunu textilie [mm/min] | 40 až 100 |
| Rychlost otáčení zvi. elektrody [ot./min] | 2,7 |
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 50 až 200 nm a obsah křemíku 65 % hmotn. Výrobnost procesu na laboratorním zařízení byla 0,101 g prekurzorových vláken za 10 min. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 1. Průměr vláken po kalcinaci se pohybuje v rozsahu 30 až 150 nm.
Příklad 2
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PVA (16% roztok, Sloviol®, Novácké chemické závody) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:1. Do roztoku byl přidán etanol, který byl ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupen v množství 10 % hmotn. Elektrostatické zvlákňování probíhalo na laboratorním zařízení NS Lab.
-6CZ 306773 B6
Podmínky elektrostatického zvlákňování:
| Napětí [kV]: | 81,9 |
| Proud [mAJ: | 0,03 až 0,07 |
| Vzdálenost elektrod [cm]: | 18 až 24 |
| Teplota [°C] | 20 až 28 |
| Vlhkost [% RH] | 25 až 35 |
| Rychlost posunu textilie [mm/min] | 40 až 100 |
| Rychlost otáčení zvi. elektrody [ot./min] | 2,7 |
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 100 až 250 nm a obsah křemíku 65 % hmotn. Výrobnost procesu na laboratorním zařízení byla 0,484 g vláken za 10 min. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla l°C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 2. Přídavek ethanolu zvýšil výrobnost procesu téměř pětinásobně oproti výkonu procesu roztoku bez pomocné látky uvedené v příkladu 1.
Příklad 3
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PVA (16% roztok, Sloviol®, Novácké chemické závody) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:1. Do roztoku byla přidána 75 % kyselina octová, která byla ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupena v množství 10 % hmotn. Elektrostatické zvlákňování probíhalo na laboratorním zařízení NS Lab.
Podmínky elektrostatického zvlákňování:
| Napětí [kV]: | 81,9 |
| Proud [mA]: | 0,03 až 0,07 |
| Vzdálenost elektrod [cm]: | 18 až 24 |
| Teplota [°C] | 20 až 28 |
| Vlhkost [% RH] | 25 až 35 |
| Rychlost posunu textilie [mm/min] | 40 až 100 |
| Rychlost otáčení zvi. elektrody [ot./min] | 2,7 |
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 50 až 200 nm a obsah křemíku 65 % hmotn. Výrobnost procesu na laboratorním zařízení byla 0,697 g vláken za 10 min. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 3. Přídavek kyseliny octové zvýšil výrobnost procesu téměř sedminásobné oproti výkonu procesu roztoku bez pomocné látky uvedené v příkladu 1.
Příklad 4
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PVA (16% roztok, Sloviol®, Novácké chemické závody) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:1. Do roztoku byla přidána 98% kyselina mravenčí, která
-7 CZ 306773 B6 byla ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupena v množství 10 % hmotn. Elektrostatické zvlákňování probíhalo na laboratorním zařízení NS Lab.
Podmínky elektrostatického zvlákňování:
| Napětí [kV]: | 81,9 |
| Proud [mAJ: | 0,03 až 0,07 |
| Vzdálenost elektrod [cm]: | 18 až 24 |
| Teplota [°C] | 20 až 28 |
| Vlhkost [% RH] | 25 až 35 |
| Rychlost posunu textilie [mm/min] | 40 až 100 |
| Rychlost otáčení zvi. elektrody [ot./min] | 2,7 |
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 50 až 250 nm a obsah křemíku 65 % hmotn. Výrobnost procesu na laboratorním zařízení byla 0,583 g vláken za 10 min. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 4. Přídavek kyseliny octové zvýšil výrobnost procesu téměř šestinásobné oproti výkonu procesu roztoku bez pomocné látky uvedené v příkladu 1.
Příklad 5
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PVA (20% roztok, Poval 1888, Kuraray) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:3,2. Do roztoku byla přidána 75% kyselina octová, která byla ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupena v množství 10 % hmotn. Elektrostatické zvlákňování probíhalo na laboratorním zařízení NS Lab.
Podmínky elektrostatického zvlákňování:
| Napětí [kV]: | 81,9 |
| Proud [mA]: | 0,03 až 0,07 |
| Vzdálenost elektrod [cm]: | 18 až 24 |
| Teplota [°C] | 20 až 28 |
| Vlhkost [% RH] | 25 až 35 |
| Rychlost posunu textilie [mm/min] | 40 až 100 |
| Rychlost otáčení zvi. elektrody [ot./min] | 2,7 |
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 50 až 150 nm a obsah křemíku 82 % hmotn. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 5. Průměr vláken po kalcinaci se pohybuje v rozsahu 30 až 120 nm.
Příklad 6
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PEO (5% roztok, Mw 400.000 g/mol, Scientific Polymer Products) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné
-8CZ 306773 B6 soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 3:1. Do takto připraveného roztoku byl přidán etanol, který byl ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupen v množství 10 % hmotn. Elektrostatické zvlákňování probíhalo na laboratorním zařízení NS Lab.
Podmínky elektrostatického zvlákňování:
| Napětí [kVJ: | 45 |
| Proud [mA]: | 0,03 |
| Vzdálenost elektrod [cm]: | 18 až 24 |
| Teplota [°C] | 20 |
| Vlhkost [% RH] | 42 |
| Rychlost posunu textilie [mm/min] | 70 |
| Rychlost otáčení zvi. elektrody [ot./min] | 2,5 |
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 100 až 300 nm a obsah křemíku 67 % hmotn. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 6. Průměr vláken po kalcinaci se pohybuje v rozsahu 70 až 200 nm.
Příklad 7
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PEO (5% roztok, Mw 900.000 g/mol, Scientifíc Polymer Products) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:2. Do takto připraveného roztoku byl přidán etanol, který byl ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupen v množství 10 % hmotn. Elektrostatické zvlákňování probíhalo na laboratorním zařízení NS Lab.
Podmínky elektrostatického zvlákňování:
| Napětí [kV]: | 45 |
| Proud [mA]: | 0,03 |
| Vzdálenost elektrod [cm]: | 18 až 24 |
| Teplota [°C] | 20 |
| Vlhkost [% RH] | 42 |
| Rychlost posunu textilie [mm/min] | 70 |
| Rychlost otáčení zvi. elektrody [ot./min] | 2,5 |
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 200 až 800 nm a obsah křemíku 92 % hmotn. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 7. Průměr vláken po kalcinaci se pohybuje v rozsahu 150 až 600 nm.
Příklad 8
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PAA (25% roztok, Mw 250 000 g/mol, Scientifíc Polymer Products) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:1,5. Do takto připraveného roztoku byla přidána
-9CZ 306773 B6 kyselina octová, která byla ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupena v množství 2 % hmotn. Elektrostatické zvlákňování probíhalo na laboratorním zařízení NS Lab.
Podmínky elektrostatického zvlákňování:
| Napětí [kVJ: | 45 |
| Proud [mA]: | 0,03 |
| Vzdálenost elektrod [cm]: | 18 až 24 |
| Teplota [°C] | 20 |
| Vlhkost [% RH] | 42 |
| Rychlost posunu textilie [mm/min] | 70 |
| Rychlost otáčení zvi. elektrody [ot./min] | 2,5 |
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 100 až 300 nm a obsah křemíku 60 % hmotn. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 8.
Příklad 9
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PVA (20% roztok, Poval 1888, Kuraray) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:3,2. Do roztoku byla přidána 75% kyselina octová, která byla ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupena v množství 10 % hmotn. Odstředivé zvlákňování probíhalo na prototypu velkokapacitního laboratorního zařízení pro odstředivé zvlákňování, při teplotě 20,2 °C a vlhkosti 26,8%RH. Rychlost otáčení spinerety byla 8000 ot/min.
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 300 až 800 nm a obsah křemíku 76 % hmotn. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 9.
Příklad 10
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PVA (20% roztok, Poval 1888, Kuraray) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:3,2. Do roztoku byla přidána 98% kyselina mravenčí, která byla ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupena v množství 10 % hmotn. Odstředivé zvlákňování probíhalo na prototypu velkokapacitního laboratorního zařízení pro odstředivé zvlákňování, při teplotě 20,2 °C vlhkosti 26,8%RH. Rychlost otáčení spinerety byla 8000 ot/min.
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 300 až 1000 nm a obsah křemíku 76 % hmotn. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 10.
Příklad 11
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PEO (5% roztok, Mw 400 000 g/mol, Scientific Polymer Products) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 3:1. Do roztoku byl přidán ethanol, který byl ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupen v množství 10 % hmotn. Odstředivé zvlákňování pro
- 10CZ 306773 B6 bíhalo na prototypu velkokapacitního laboratorního zařízení pro odstředivé zvlákňování, při teplotě 32 °C a vlhkosti 22%RH. Rychlost otáčení spinerety byla 4000 ot/min.
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 1000 až 5000 nm a obsah křemíku 60 % hmotn. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímek vyrobeného vzorkuje na Obr. 11. Průměr vláken po kalcinaci se pohybuje v rozsahu 800 až 3000 nm.
Příklad 12
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PEO (5% roztok, Mw 900 000 g/mol, Scientific Polymer Products) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 2:3. Do roztoku byl přidán ethanol, který byl ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupen v množství 10% hmotn. Odstředivé zvlákňování probíhalo na prototypu velkokapacitního laboratorního zařízení pro odstředivé zvlákňování, při teplotě 22 °C a vlhkosti 54%RH. Rychlost otáčení spinerety byla 4000 ot/min.
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 1000 až 5000 nm a obsah křemíku 90 hmotn. %. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 70 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímek vyrobeného vzorkuje na Obr. 12.
Příklad 13
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PAA (25% roztok, Mw 1 080 000 g/mol, Acros Organics) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:1,5. Do takto připraveného roztoku byla přidána kyselina octová, která byla ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupena v množství 2 % hmotn. Odstředivé zvlákňování probíhalo na prototypu velkokapacitního laboratorního zařízení pro odstředivé zvlákňování, při teplotě 32 °C a vlhkosti 22%RH. Rychlost otáčení spinerety byla 8000 ot/min.
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 100 až 1000 nm a obsah křemíku 60 % hmotn. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímek vyrobeného vzorkuje na Obr. 13.
Příklad 14
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PVA (16% roztok, Sloviol®, Novácké chemické závody) a předem připraveného 30% vodného roztoku lithné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:1. Do roztoku byla přidána 98% kyselina mravenčí, která byla ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupena v množství 2 % hmotn. Elektrostatické zvlákňování probíhalo na laboratorním zařízení NS Lab.
Podmínky elektrostatického zvlákňování:
-11 CZ 306773 B6
| Napětí [kV]: | 81,9 |
| Proud [mA]: | 0,03 až 0,07 |
| Vzdálenost elektrod [cm]: | 18 až 24 |
| Teplota [°C] | 20 až 28 |
| Vlhkost [% RH] | 25 až 35 |
| Rychlost posunu textilie [mm/min] | 40 až 100 |
| Rychlost otáčení zvi. elektrody [ot./min] | 2,7 |
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 50 až 200 nm a obsah křemíku 65 % hmotn. Výrobnost procesu na laboratorním zařízení byla 0,101 g prekurzorových vláken za 10 min. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 14. Průměr vláken po kalcinaci se pohybuje v rozsahu 30 až 150 nm.
Příklad 15
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PVA (16% roztok, Sloviol®, Novácké chemické závody) a předem připraveného 30% vodného roztoku draselné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:1. Do roztoku byla přidána 98% kyselina mravenčí, která byla ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupena v množství 2 % hmotn. Elektrostatické zvlákňování probíhalo na laboratorním zařízení NS Lab.
Podmínky elektrostatického zvlákňování:
| Napětí [kV]: | 81,9 |
| Proud [mA]: | 0,03 až 0,07 |
| Vzdálenost elektrod [cm]: | 18 až 24 |
| Teplota [°C] | 20 až 28 |
| Vlhkost [% RH] | 25 až 35 |
| Rychlost posunu textilie [mm/min] | 40 až 100 |
| Rychlost otáčení zvi. elektrody [ot./min] | 2,7 |
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 50 až 200 nm a obsah křemíku 65 % hmotn. Výrobnost procesu na laboratorním zařízení byla 0,101 g prekurzorových vláken za 10 min. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 14. Průměr vláken po kalcinaci se pohybuje v rozsahu 30 až 150 nm.
Příklad 16
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PVA (20% roztok, Poval 1388, Kuraray) a předem připraveného 30% vodného roztoku lithné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:3. Do roztoku byla přidána 75% kyselina octová, která byla ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupena v množství 2 % hmotn. Odstředivé zvlákňování probíhalo na prototypu velkokapacitního laboratorního zařízení pro odstředivé zvlákňování, při teplotě 20,2 °C a vlhkosti 26,8%RH. Rychlost otáčení spinerety byla 9000 ot/min.
-12CZ 306773 B6
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 300 až 800 nm a obsah křemíku 66 % hmotn. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 16. Průměr vláken po kalcinaci se pohybuje v rozsahu 200 až 600 nm.
Příklad 17
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PVA (20% roztok, Poval 1310 88, Kuraray) a předem připraveného 30% vodného roztoku draselné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:3. Do roztoku byla přidána 98% kyselina octová, která byla ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupena v množství 2 % hmotn. Odstředivé zvlákňování probíhalo na prototypu velkokapacitního laboratorního zařízení pro odstředivé zvlákňování, při teplotě 20,2 °C a vlhkosti 26,8%RH. Rychlost otáčení spinerety byla 9000 ot/min.
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 300 až 800 nm a obsah křemíku 66 % hmotn. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 17. Průměr vláken po kalcinaci se pohybuje v rozsahu 200 až 600 nm.
Příklad 18
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PVA (20% roztok, Poval 1825 88, Kuraray) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:3,2. Elektrostatické zvlákňování probíhalo na laboratorním zařízení NS Lab.
Podmínky elektrostatického zvlákňování:
| Napětí [kVJ: | 81,9 |
| Proud [mAJ: | 0,03 až 0,07 |
| Vzdálenost elektrod [cm]: | 18 až 24 |
| Teplota [°C] | 20 až 28 |
| Vlhkost [% RH] | 25 až 35 |
| Rychlost posunu textilie [mm/min] | 40 až 100 |
| Rychlost otáčení zvi. elektrody [ot./min] | 2,7 |
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 200 až 800 nm a obsah křemíku 82 % hmotn. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 18.
Příklad 19
Zvlákňovací roztok byl namíchán z předem připraveného roztoku PVA (18% roztok, Poval 1340 88, Kuraray) a předem připraveného 30% vodného roztoku sodné soli kyseliny křemičité v hmotnostním poměru 1:1. Do roztoku byla přidána 98% kyselina mravenčí, která byla ve výsledném zvlákňovacím roztoku zastoupena v množství 2 % hmotn. Odstředivé zvlákňování probíhalo na prototypu velkokapacitního laboratorního zařízení pro odstředivé zvlákňování, při teplotě 26 °C a vlhkosti 25%RH. Rychlost otáčení spinerety byla 8500 ot/min.
- 13 CZ 306773 B6
Vyrobená prekurzorová nanovlákna mají průměr vláken v rozsahu 300 až 1000 nm a obsah křemíku 63 % hmotn. Kalcinace probíhala ve vsádkové peci v prvním případě při teplotě 500 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min a v druhém případě při teplotě 700 °C po dobu 2 hodin, přičemž rychlost ohřevu byla 1 °C/min. SEM snímky vyrobeného vzorku jsou na Obr. 19.
Odkazy
Freyer, A.; Savage, N.O. Electrospun Silica Nanofiber Mats. The Science and Function ofNanomaterials: From Synthesis to Application. January 1, 2014, 139-150. DOI: 10.1021/bk-20ΜΙ 183.ch008
He, H.; Wang, J,; Li, X.; Zhang, X.; Weng, W.; Han, G. Materials Letters 2013, 94, 100.
Chen, L.-J.; Liao, J.-D.; Lin, S.-J.; Chuang, Y.-J.; Fu, Y.-S. Polymer 2009, 50, 3516.
Chen, YZhang, Z.; Yu, J.; Guo, Z. J. Polym. Sci. B Polym. Phys. 2009, 47, 1211. Chinnappan, A.; Kang, H.-C; Kim, H. Energy 2011, 36, 755.
Choi, S. S.; Lee, S. G.; Im, S. S.; Kim, S. H.; Joo, Y. L. J. Mater. Sci. Lett. 2003, 22, 891.
Ji, L; Saquing, C; Khan, S. A.; Zhang, X. Nanotechnology 2008, 19, 085605.
Jia, C; Song, J.; Jin, Y.; Rojas, OJ. J. Appl. Polym. Sci. 2015,132, 42562.
Jin, Z.; Wang, X.; Cui, X. Microporous and Mesoporous Materials 2008, 108, 183.
Jin, Y.; Yang, D.; Kang, D.; Jiang, X. Langmuir 2010, 26(2), 1186.
Jung, H.-R.; Ju, D.-H.; Lee, W.-J.; Zhang, X.; Kotek, R. Electrochimica Acta 2009, 54, 3630.
Kanehata, M.; Ding, B.; Shiratori, S. Nanotechnology 2007, 18, 315602.
Keyur, D.; Kit, K.; Li, J. J.; Zivanovic, S. Biomacromolecules 2008, 9, 1000.
Lai, N.-C; Liou, S.-C; Huang, W.-C; Shen, Y.-T.; Chi, C.-C; Chu, M.-W.; Yang, C.-M. NPG Asia Materials 2015, 7, el81, 1.
Lim, J.; Moon, J. H.; Yi, G.; Heo, C; Yang, S. Langmuir 2006, 22, 3445.
Liu, Y.; Sagi, S.; Chandrasekar, R.; Zhang, L.; Hedin, N.E.; Fong, H. J. Nanosci. Nanotechnol. 2008, 8, 1528.
Ma, Q.; Mao, B.; Cebe, P. J Therm Anal Calorim 2012, 109, 1245.
Newsome, T.E.; Olesik, S.V. J. Appl. Polym. Sci. 2014, 131, 40966.
Patel, P.A.; Eckart, J.; Advincula, M.C.; Goldberg, A.J.; Mather, P.T. Polymer 50 (2009) 12141222
Rambaud, F.; Valle, K.; Thibaud, S.; Julian-Lopez, B. Sanchez, C. Adv. Funět. Mater. 2009, 19, 2896.
Reich, E.; Schibli, A. High-Performance Thin-Layer Chromatography for the Analysis of Medicinal Plants; Thieme Medical Publishers: New York, NY, 2007; Chapter 2, p 22.
Ren, L; Ozisik, R.; Kotha , S.P. Joumal of Colloid and Interface Science 2014, 425, 136.
Roh, S. H.; Lee, Y. A.; Lee, J. W.; Kim, S. I. J. Nanosci. Nanotechnol. 2008, 8, 5147.
Saha, J.; De, G. Chem. Commun., 2013, 49, 6322.
Sawicka, K. M.; Gouma, P. J. Nanopart. Res. 2006, 8, 769.
Shao, C; Kim, H.-Y.; Gong, J.; Lee, D.-R. Nanotechnology 2002, 13, 635.
Shao, C; Kim, H.-Y.; Gong, J.; Bing, D.; Lee, D.-R.; Park, S.-J. Materials Letters 2003, 57, 1579.
Sharma, N.; McKeown, S. J.; Ma, X.; Pochan, D. J.; Cloutier, S. G. ACS Nano 2010, 4, 5551.
Wang, W.; Wang, J.; Sun, P.; Yuan, Z.; Ding, D; Chen, T. Materials Letters 2008, 62, 711.
Wang, X.; Zhu, J.; Yin, L; Liu, S.; Zhang, X.; Ao, Y.; Chen H. J. of Biomed. Mat. Research Part A 2012, 100A, 12,3511.
Wen, S.; Liu, L; Zhang, L.; Chen, Q.; Zhang, L; Fong, H. Mater. Lett. 2010, 64, 1517.
Wu, C; Yuan, W.; Al-Deyab, S.-S.; Zhang, K.-Q. Appl. Surface Science 2014, 313, 389.
- 14CZ 306773 B6
Xiao, Q.; Wang, J.; Zhou, H.; Sun, P.; Yuan, Z.; Li, B.; Ding, D.; Chen, T. Microporous and Mesoporous Materials 2008, 109, 233.
Yamaguchi, T.; Sakai, S.; Kawakami, K. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2008, 48, 350. Zhao, Y.;
Wang, H.; Lu, X.; Li, X.; Yang, Y.; Wang, C. Materials Letters 2008, 62, 143.
Claims (15)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Prekurzorové vlákno určené pro přípravu křemíkového vlákna, vyznačující se tím, že obsah křemíku ve vlákně je 60 až 95 % hmotn. v sušině, přičemž dále obsahuje alespoň jeden nosný polymer.
- 2. Prekurzorové vlákno podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsah křemíku ve vlákně je s výhodou 65 až 95 % hmotn. v sušině, výhodněji 75 až 95 % hmotn. v sušině.
- 3. Prekurzorové vlákno podle nároku 1 nebo nároku 2, vyznačující se tím, že průměr vlákna je v rozsahu 50 až 5000 nm, s výhodou 50 až 3000 nm, výhodněji 100 až 3000 nm.
- 4. Prekurzorové vlákno podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že nosný polymer je vybraný ze skupiny zahrnující polyvinylalkohol, kyselinu polyakrylovou, polyethylenoxid, polyvinylpyrolidon.
- 5. Způsob výroby prekurzorového vlákna definovaných v kterémkoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se připraví zvlákňovací roztok obsahující vodný roztok soli kyseliny křemičité obecného vzorce M2S1O3 x nH2O, kde M je vybrán ze skupiny obsahující kterýkoliv z iontů alkalických kovů, s výhodou Na+, K+ nebo Li+, n je celé číslo v rozsahu od 1 do 8, s výhodou n je 2, a alespoň jeden ve vodném roztoku rozpustný nosný polymer, načež se zvlákňovací roztok zvlákní elektrostaticky nebo odstředivým zvlákňováním.
- 6. Způsob výroby podle nároku 5, vy z n a č uj í c í se t í m , že nosný polymer je vybraný ze skupiny zahrnující polyvinylalkohol, kyselinu polyakrylovou, polyethylenoxid, polyvinylpyrolidon, přičemž jeho molekulová hmotnost je v rozmezí 2xl03 až 5xl06 g/mol, s výhodou 2 xlO4 až 1,1 xlO6 g/mol, výhodněji 2 x 105 až 1,1 xlO6 g/mol.
- 7. Způsob výroby podle kteréhokoliv z nároků 5a 6, vyznačující se tím, že ve zvlákňovacím roztoku je hmotnostní poměr soli kyseliny křemičité vůči nosnému polymeru v rozsahu 60/40 až 95/5.
- 8. Způsob výroby podle kteréhokoliv z nároků 5 až 7, vyznačující se tím, že zvlákňování probíhá při teplotě 15 °C až 35 °C, s výhodou 20 °C až 30 °C.
- 9. Způsob výroby podle kteréhokoliv z nároků 5 až 8, vyznačující se tím, že zvlákňovací roztok dále obsahuje alespoň jednu pomocnou látku vybranou ze skupiny zahrnující etanol, izopropylalkohol, n-butanol, kyselinu mravenčí, kyselinu octovou, kyselinu chlorovodíkovou, kyselinu mléčnou, kyselinu šťavelovou.
- 10. Způsob výroby podle nároku 9, vyznačující se tím, že obsah pomocné látky ve zvlákňovacím roztoku je v rozsahu 2 až 10 % hmotn..
- 11. Způsob výroby podle kteréhokoliv z nároků 5 až 10, vyznačující se tím, že ve zvlákňovacím roztoku je sůl kyseliny křemičité ve formě koloidních částic nebo nanočástic.- 15 CZ 306773 B6
- 12. Způsob modifikace prekurzorového vlákna definovaného podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že prekurzorové vlákno je kalcinováno při teplotě 300 až 1400 °C, s výhodou 450 až 700 °C; po dobu 30 až 240 minut, s výhodou 60 až 180 minut; přičemž rychlost ohřevu je 0,5 až 20 °C/min, s výhodou 1 až 10 °C/min., za vzniku křemíkového5 vlákna s obsahem křemíku 100 % hmotn.
- 13. Použití prekurzorového vlákna podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4 nebo křemíkového vlákna vyrobeného způsobem definovaným v nároku 12 jako materiálu v chemii, filtraci, energetice nebo medicíně.o
- 14. Použití vlákna podle nároku 13 jako sorbentu nebo katalyzátoru.
- 15. Použití vlákna podle nároku 13 jako materiálu k výrobě filtru, krytu ran nebo nosiče léčiv.7 výkresů
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-239A CZ306773B6 (cs) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | Prekurzorové vlákno určené pro přípravu křemíkových vláken, způsob jeho výroby, způsob jeho modifikace a jeho použití |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-239A CZ306773B6 (cs) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | Prekurzorové vlákno určené pro přípravu křemíkových vláken, způsob jeho výroby, způsob jeho modifikace a jeho použití |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2016239A3 CZ2016239A3 (cs) | 2017-06-28 |
| CZ306773B6 true CZ306773B6 (cs) | 2017-06-28 |
Family
ID=59249223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2016-239A CZ306773B6 (cs) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | Prekurzorové vlákno určené pro přípravu křemíkových vláken, způsob jeho výroby, způsob jeho modifikace a jeho použití |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ306773B6 (cs) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101343781A (zh) * | 2008-08-05 | 2009-01-14 | 青岛大学 | 一种阻燃聚乙烯醇/SiO2复合纤维的制备方法 |
| CZ2008277A3 (cs) * | 2008-05-06 | 2009-11-18 | Elmarco S.R.O. | Zpusob výroby anorganických nanovláken elektrostatickým zvláknováním |
| CN102674370A (zh) * | 2012-04-25 | 2012-09-19 | 浙江大学 | 一种制备二氧化硅纳米纤维的方法 |
| CN103102067A (zh) * | 2011-11-11 | 2013-05-15 | 北京化工大学 | 一种同轴静电纺丝制备表面粗糙二氧化硅纤维的方法 |
| CZ2012549A3 (cs) * | 2012-08-14 | 2013-06-19 | Technická univerzita v Liberci | Nanovlákenná struktura s imobilizovaným organickým agens a zpusob její výroby |
| CN104018295A (zh) * | 2014-05-19 | 2014-09-03 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 一种红外-可见光兼容隐身复合纤维膜及其制备方法 |
| CZ2015618A3 (cs) * | 2015-09-11 | 2016-12-21 | Univerzita Pardubice | Způsob přípravy submikronových vláken amorfního oxidu křemičitého, a submikronová vlákna amorfního oxidu křemičitého připravená tímto způsobem |
-
2016
- 2016-04-26 CZ CZ2016-239A patent/CZ306773B6/cs unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2008277A3 (cs) * | 2008-05-06 | 2009-11-18 | Elmarco S.R.O. | Zpusob výroby anorganických nanovláken elektrostatickým zvláknováním |
| CN101343781A (zh) * | 2008-08-05 | 2009-01-14 | 青岛大学 | 一种阻燃聚乙烯醇/SiO2复合纤维的制备方法 |
| CN103102067A (zh) * | 2011-11-11 | 2013-05-15 | 北京化工大学 | 一种同轴静电纺丝制备表面粗糙二氧化硅纤维的方法 |
| CN102674370A (zh) * | 2012-04-25 | 2012-09-19 | 浙江大学 | 一种制备二氧化硅纳米纤维的方法 |
| CZ2012549A3 (cs) * | 2012-08-14 | 2013-06-19 | Technická univerzita v Liberci | Nanovlákenná struktura s imobilizovaným organickým agens a zpusob její výroby |
| CN104018295A (zh) * | 2014-05-19 | 2014-09-03 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 一种红外-可见光兼容隐身复合纤维膜及其制备方法 |
| CZ2015618A3 (cs) * | 2015-09-11 | 2016-12-21 | Univerzita Pardubice | Způsob přípravy submikronových vláken amorfního oxidu křemičitého, a submikronová vlákna amorfního oxidu křemičitého připravená tímto způsobem |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2016239A3 (cs) | 2017-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2017186201A1 (en) | Precursor fibers intended for preparation of silica fibers, method of manufacture thereof, method of modification thereof, use of silica fibers | |
| Stojanovska et al. | A review on non-electro nanofibre spinning techniques | |
| CN106362601B (zh) | 一种具有抗菌功能的纳米纤维膜过滤材料及其制备方法 | |
| CN103590132B (zh) | 一种多孔结构静电纺丝纳米纤维的制备方法 | |
| Tijing et al. | 1.16 Electrospinning for membrane fabrication: strategies and applications | |
| JP7270993B2 (ja) | 構造制御可能なイオン交換式ナノファイバー骨格三次元分離材及びその製造方法 | |
| CN103263856B (zh) | 一种膜蒸馏用静电纺丝疏水纳米纤维多孔膜的制备方法 | |
| KR100666477B1 (ko) | 산화티타늄 나노로드 및 그의 제조방법 | |
| CN105396466B (zh) | 一种纤维素纳米纤维-氧化石墨烯杂化的复合超滤膜及其制备方法 | |
| CN104689724B (zh) | 一种有机无机复合纳米纤维膜过滤材料及其制备方法 | |
| Song et al. | Silver ions/ovalbumin films layer-by-layer self-assembled polyacrylonitrile nanofibrous mats and their antibacterial activity | |
| CN106835304B (zh) | 一种静电纺丝-电动喷涂装置及其应用 | |
| CN104014196B (zh) | 一种高吸附纳米纤维复合过滤材料及其制备方法 | |
| CN112774457B (zh) | 一种聚合物微滤膜及其制备方法和用途 | |
| KR102772522B1 (ko) | 조성물 형성 방법 및 이로부터 형성된 조성물 | |
| Chen et al. | Advanced functional nanofibers: strategies to improve performance and expand functions | |
| CN102817178A (zh) | 提高聚乙烯醇纳米纤维膜热稳定性和力学性能的方法 | |
| CN111155237A (zh) | 一种具有抗菌功能的复合纺丝熔喷无纺布及其制备方法与应用 | |
| CN106400305A (zh) | 一种大孔静电纺纳米纤维膜的制备方法 | |
| CN103451850A (zh) | 荷正电陶瓷微纳米纤维膜的制备方法 | |
| JP5987514B2 (ja) | ２相共連続型シリカ構造体及びその製造方法 | |
| Yang et al. | Preparation of multifunctional AgNPs/PAN nanofiber membrane for air filtration by one-step process | |
| CN1837435A (zh) | 一种复合型纳米级蚕丝纤维制品及其制备方法 | |
| CN102134787A (zh) | 蜂窝状排列的聚合物纳米纤维材料制备方法 | |
| Kang et al. | Characterization and antibacterial properties of Ag NPs doped nylon 6 tree-like nanofiber membrane prepared by one-step electrospinning |