[发明专利]一种非织造材料基自粘结、自增强多级结构微-纳复合膜及其制备方法

说明书

本发明属于多孔材料技术领域，具体公开了一种非织造材料基自粘结、自增强多级结构微‑纳复合膜及其制备方法，所述多级结构微‑纳复合膜材料包含双组份微米级非织造布及多级结构纳米纤维非织造膜两层，通过负载适量纳米颗粒构筑多级结构纳米纤维，微‑纳两层非织造纤维膜之间结合不需另外添加粘结剂。本产品负载的纳米颗粒改变了纳米纤维的表便形貌和结构，从而改变了最终多级结构微‑纳复合膜的性能；双组份非织造布经一步热压后形成微米纤维多孔膜，同时双组份非织造布中的低熔点组份在高温下融化起到粘结剂的作用，省略了外加粘结剂，既节省了成本，也使得两种材料更加均匀的结合。

技术领域

本发明属于多孔材料技术领域，具体涉及一种非织造材料基自粘结、自增强多级结构微-纳复合膜及其制备方法。

背景技术

多孔膜基于孔结构，可拦截外形大于特定尺寸的物质，从而起到选择性过滤的作用，可用作废水过滤膜、防护口罩、医用防护服、电池隔膜等多种产品，在环境保护、医疗卫生、新能源等领域起着举足轻重的作用。由于纤维材料易于连续化生产，市售的多孔膜材料主要为纤维多孔膜。在纤维多孔膜中，微米纤维多孔膜最为常用，但其对微小颗粒(如病毒、纳米级物质)的过滤效果不佳；纳米纤维多孔膜虽然过滤性能优良，但其主要通过静电纺丝制备，纳米纤维力学性能较差，容易被破坏，限制了其应用领域，同时未改性的多级结构纳米纤维膜具有较高的压降，无法满足应用需求。因此，基于微米纤维多孔膜，在其表面构筑多级结构纳米纤维多孔膜结构，使制得的多级结构微-纳复合多孔膜，兼具与微米纤维多孔膜相近的力学性格和多级结构纳米纤维多孔膜的优异过滤性能，已成为多孔膜产品的研究方向。

在微米级纤维多孔膜表面构筑纳米多孔膜结构，以微米级多孔膜为基体，在静电纺丝、液/熔喷纺丝等过程中收集纳米纤维，由纳米纤维堆积成网状多孔膜，是最常用的方法。此外，近年来研究者们通过将纳米纤维分散成悬浮液再堆积成纳米纤维膜，不仅丰富了纳米纤维膜的种类，同时提高纳米纤维膜的制备效率。上述两种方法制备的微-纳复合多孔膜，在长期使用过程中都存在着耐久性差、易分离的问题。为提高其耐久度，在微-纳纤维膜界面间添加胶黏剂，然而该方法工序较繁琐、可控性不佳，尤其是两层膜界面处的孔隙不易控制，两层以上多层膜的连续制备更是面临瓶颈。近年来，由于双组份非织造布制备技术的发展，利用双组份非织造布去制备表面多孔多层膜开始引起研究者的关注，相对于额外添加粘结剂和多层单膜结合的技术，该技术可借助双组分非织造布两种组分的物理特性成型多层膜，通过调节两种组分比例使粘结剂用量可控进而调控多层结构的结合。

综上所述，基于上述材料与技术所制备的多层结构复合膜，有望大量制备高耐久的多级结构微-纳复合多孔膜，拓展多孔膜材料的应用领域，满足其量大面广的使用需求，乃至服务于医疗、国防等高端应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非织造材料基自粘结、自增强多级结构微-纳复合膜及其制备方法，复合膜材料整体通过热压进行成型，一步实现自粘结、自增强的特性。

为了实现上述技术目标，本发明提供了一种非织造材料基自粘结、自增强多级结构微-纳复合膜，其包括多级结构纳米纤维多孔膜和微米纤维多孔膜。该多级结构微-纳复合膜包括外层和内层：外层为微米纤维多孔膜材料，内层为多级结构纳米纤维多孔膜材料；两种结构材料通过热压进行成型。

本发明所述的外层，是由高熔点和低熔点两种聚合物材料组成，其高熔点聚合物材料作为支撑材料；低熔点聚合物材料作为热熔胶和孔结构调控材料利，其主体材料是10-90wt％高熔点聚合物和10-90wt％低熔点聚合物。本发明所述的多级结构纳米纤维多孔膜，通过添加纳米颗粒制备的，纳米颗粒包括但不限于二氧化钛(TiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)等。本发明所述的内层，是利用纳米纤维堆叠组成的多级结构纳米纤维多孔膜材料，其主体材料包括且不限芳纶、PA6、PVA等聚合物材料。