[发明专利]一种聚偏氟乙烯的静电纺丝液及其配制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚偏氟乙烯(PVDF)的静电纺丝液，特别是提供一种可生产树枝状PVDF纳米纤维膜的静电纺丝液，属于纺织技术领域。

技术背景

纳米纤维由于其直径达到纳米级，纤维的长径比、比表面积相对传统纤维高几个数量级。随着时代的发展，越来越多的领域需要直径更小的纳米纤维，许多研究人员开展了大量的研究工作。

PVDF具有优异的力学性能，耐热性、耐腐蚀性好，机械强度高，且还具有压电性、介电性和热电性等特殊性能。PVDF化学稳定性良好，在室温下不被酸、碱等强氧化剂和卤素所腐蚀，对脂肪烃、芳香烃、醇和醛等有机溶剂很稳定，在盐酸、硝酸、硫酸和碱液中以及高达1000℃温度下，其性能基本不变。PVDF具有优异的抗γ射线、紫外线辐射和耐老化性能，其薄膜长期置于室外不变脆，不龟裂。由于具有以上优异性能，PVDF广泛应用于各个领域。

静电纺丝作为一种生产纳微尺度纤维膜的通用技术受到越来越广泛的关注，由于纳米纤维膜具有较大的比表面积，较高的孔隙率和透过滤在过滤领域应用十分广泛。关于静电纺PVDF纳米纤维膜也有相关报道，如Renuga Gopal等人采用静电纺丝工艺制备了PVDF纳米纤维膜，并采用热处理工艺来增加纤维膜的结构完整性，制得的纤维直径为380nm左右。该纤维膜对粒径为1μm的聚苯乙烯微粒的截留率高达98％(Gopal R，Kaur S，Ma Z，et al.Electrospun nanofibrous filtration membrane[J].Journal of Membrane Science，2006，281(1)：581-586.)；Zhe-Qin Dong等人通过静电纺丝方法制备PVDF-PTFE纳米纤维膜，通过膜蒸馏方法淡化海水，制得的纳米纤维直径为500nm左右(Dong Z Q，Ma X，Xu Z L，et al.Super hydrophobic PVDF-PTFE electrospun nanofibrous membranes for desalination by vacuum membrane distillation[J].Desalination，2014，347：175-183.)；操建华等人采用静电纺工艺制备了PVDF和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物共混纳米纤维聚合物电解质膜，制得的纳米纤维直径分布在300-700nm(中国专利号：CN 101805454A)；袁晓燕等人将PVDF溶于N，N-二甲基甲酰胺与丙酮混合溶剂中，配成纺丝液，经静电纺丝、真空干燥和连续热合处理等工序制得到力学性能优良的PVDF常规超细纤维膜，纤维直径为50-500nm(中国专利号：CN 100450598C)，她们还制备了一种芯-壳结构的PVDF/聚碳酸酯(PC)超细纤维，具体是通过向PVDF/PC电纺液中加入第三组分(PMMA或BTEAC)，对PVDF/PC多组分聚合物电解液改性，使改性后的PVDF/PC电纺液能够在电纺中形成具有均一的纤维形貌及完善芯/壳结构的超细纤维，制得的纤维直径为300-500nm(中国专利号：CN 101586268A)。涉及静电纺制备PVDF及其复合物纳米纤维膜专利还有：中国专利201310688683、200710056878、201110165813等。然而现有文献和专利报道的静电纺PVDF纳米纤维大都以直径分布在数十至数百纳米的规整圆形结构纳米纤维为主，鲜有树枝结构的报道。

发明内容

本发明涉及一种PVDF静电纺丝液，采用本发明的纺丝液，配合一定的静电纺丝工艺能够生产出树枝状结构的PVDF纳米纤维膜，该树枝状纳米纤维由主干纤维和分支纤维组成。与常规圆形静电纺纤维相比，本发明树枝状纳米纤维中分支纤维直径极细，达到纳米级别(100nm以下)，赋予PVDF纳米纤维膜更为优异的阻隔、吸附性能，在过滤、防护领域具有更加广阔的应用前景。

本发明所述聚偏氟乙烯的静电纺丝液，其特征是可用于生产树枝状聚偏氟乙烯纳米纤维膜，由PVDF、有机支化盐、增塑剂和溶剂组成。

所述有机支化盐分子量范围在200-400之间，占所述纺丝液质量百分比为2％-5％；所述增塑剂占所述纺丝液质量百分比为0.5％-2％。

本发明所述PVDF为纺丝级，与现有文献和专利报道通用，无特殊要求，其溶剂为丙酮和N，N-二甲基甲酰胺的混合溶剂，溶剂比优选为1∶3，所述纺丝液PVDF浓度优选为10％-20％。

本发明所提供的一种可生产树枝状PVDF纳米纤维膜的静电纺丝液的配制方法，包括如下步骤：