[发明专利]一种聚酰胺超细纤维非织造二维膜的制备方法及二维膜

说明书

本发明提出了一种热塑性聚酰胺超细纤维非织造二维膜的制备方法及其二维膜。本发明包括以下步骤：1)取己内酰胺单体，添加引发剂，熔化，得原料A；2)另取己内酰胺单体，添加催化剂，熔化，得原料B；3)将原料A和原料B于80～200℃在装置的流体混合部分混合；4)此混合物进一步输入到装配有高压静电场喷丝设备中，于5～40KV的电压下纺丝并在电场、气场下拉伸形成超细纤维，并在接收装置上收集超细纤维的无规铺网，得二维多孔膜。本发明一步法得到了超细纤维非织造二维膜，制备工艺简单，操作方便，纺丝温度低，避免了纤维与纤维之间的粘结，不使用非单体的有机溶剂，实现了常规线性热塑性聚合物的纺丝和二维膜结构的生成。

技术领域

本发明涉及多孔膜的技术领域，特别是指一种聚酰胺超细纤维非织造二维膜的制备方法及二维膜。

背景技术

通常化学纤维工业和下游二维布或膜材料的成型工艺是分开独立的工艺过程，也是分开的经营业务。纤维的纺丝由具有较高分子量的聚合物为原料，通过熔体纺丝、溶液纺丝等工艺获得长丝或短纤，其纤维尺度(直径)通常在10微米以上。由于聚合物的熔体或溶液粘度很高，更小尺度(直径)的纤维在常规技术和装备下是无法实现的；二维结构(布或膜)的形成通常需要下游独立的纺织或其它成型工艺完成。在非织造材料制造领域，如纺粘技术和熔喷技术，纤维的纺丝和材料铺网成型是一步完成的，但是，同样需要原料是已经完成聚合的较高分子量的聚合物，并且其纤维细度可以细至数微米到数十微米。更低尺度(纳米级)纤维通常通过静电纺丝技术，并使用更低粘度的聚合物溶液(约1-20％固含量)实现，静电纺丝流程中使用高压静电场为纤维牵引的驱动力，工艺上除了要求5-40千伏的高电压之外，还要求流体粘度较低，易于拉伸。所以，通常将聚合物溶解在有机溶剂中形成1-20％的溶液中作为静电纺丝原料。这种工艺要求由于大量使用有机溶剂，不仅大大降低了纤维的产率，大大地提高了工艺成本，还会带来溶剂回收和环境污染的后果，是该技术进一步产业化的一个巨大障碍。所以，以不含溶剂挥发的方式来获取超细纤维是工业界长期以来的一个难点。

目前，总体来说，无溶剂静电纺丝技术主要可分为熔体静电纺丝和反应固化式静电纺丝两种。其中，熔体静电纺丝的研究相对广泛，但是，目前尚无公认的成熟设备，其中关键原料是线性热塑性聚合物，所需原料要求是已完成聚合的高聚物，工艺温度在高聚物熔点以上，并且熔体粘度高，很难在静电场下获得超细纤维。此外高温熔体射流冷却速度也制约成纤速度，这种工艺在制作过程中极易出现原料在射流沉积之后还未完全冷却固化，从而造成纤维与纤维之间粘结，影响纤维形态。最近几年，也有研究人员报道了一种新型反应固化式静电纺丝，反应固化是指将熔融的聚合物预聚体作为纺丝前驱液，在静电纺丝过程中被各种方式诱导发生快速聚合反应并且能够大部分完成射流的凝固，该纺丝过程无溶剂挥发。但是，这种新型反应固化式静电纺丝技术公开的体系一般都是热固性交联体系(如环氧树脂)或含可被紫外光交联双键成份的丙烯酸衍生物，其交联产品是脆性较大的热固性材料，其拉伸及纤维性能很差。

中国专利CN107974717A于2018年5月1日公开了一种共轭双组份无溶剂电纺微纳米纤维及其制备方法和装置，这种制备方法是首先配置含有乙烯基活性单体、增韧树脂和氧化成分的氧化组分纺丝前驱液以及含有乙烯基活性单体、增韧树脂和还原成分的还原组分纺丝前驱液，然后，将氧化组分纺丝前驱液和还原组分纺丝前驱液分别注入电纺装置的储液机构中，在电场力作用下，经过静电纺丝，而得到微纳米纤维膜。这种制备方法中没有或只有少量的原料挥发，大部分原料参与固化成纤，有效提高了原材料的利用率，原料利用率90％以上。但如前所述，这种静电纺丝方法仅限于热固性交联树脂的反应，所得材料性能属于交联型材料；这与常规产业化应用纤维纺丝使用的线性热塑性聚合物在化学结构上有本质的差异，而且，这种材料的纤维性能也相对较差。

发明内容