CN100526524C - 微纳米纤维的无溶剂电纺丝法制备方法 - Google Patents
微纳米纤维的无溶剂电纺丝法制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100526524C CN100526524C CNB2007100553014A CN200710055301A CN100526524C CN 100526524 C CN100526524 C CN 100526524C CN B2007100553014 A CNB2007100553014 A CN B2007100553014A CN 200710055301 A CN200710055301 A CN 200710055301A CN 100526524 C CN100526524 C CN 100526524C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nanometer fiber
- micro nanometer
- spinneret
- solvent
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Abstract
本发明属于微纳米纤维制备技术,具体是在无溶剂情况下,利用电纺丝法和紫外固化法制备来微纳米纤维。反应组分包括分子末端带有双官能团或多官能团的聚丙烯酸树脂的低聚物,活性稀释剂和光引发剂。在低聚物预聚之后,施加电压,当纺丝液喷射时,利用紫外光照射使光引发剂分解产生自由基,引发预聚体聚合,同时伴有纤维的劈裂发生,导致微纳米纤维的生成。由于所有的原料均可参与聚合反应,原料的利用率可达到100%,且无溶剂挥发,消除了传统电纺丝中由有机溶剂挥发造成的环境污染,并降低了生产成本。该方法适用于各种双官能团和多官能团的聚丙烯酸酯低聚物。
Description
技术领域
本发明属于微纳米纤维的制备技术,具体涉及在无溶剂条件下利用电纺丝技术和紫外光固化技术相结合制备微纳米纤维的方法。
背景技术
电纺丝技术已经成为制备微纳米纤维的最重要手段之一。随着纳米科技的迅速发展,环境污染和生产成本的问题越来越引起人们的重视。虽然人们已经通过电纺丝的方法制备了许多的微纳米纤维,但在溶液纺丝中一般需要使用有机溶剂,而且其使用量最多可达80-95%,这势必给环境造成较大污染并增加微纳米纤维的生产成本,使电纺丝法制备微纳米纤维的工业化在一定的程度上受到了限制。目前还没有见到无溶剂电纺丝法制备微纳米纤维的相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种在无溶剂条件下利用电纺丝法和紫外固化法相结合制备出环境友好的和低成本的微纳米纤维的方法,扩大微纳米纤维种类,促进微纳米纤维以最快的速度工业化。
本发明步骤如下:
(1)将0.05~3g的光引发剂加入到5~15g高分子重复单元小于10的带有丙烯酸酯末端基团的低聚物中,再加入2~12g活性稀释剂,并在室温下遮光搅拌10~30小时,以使引发剂完全溶解;
(2)在50~90℃下继续遮光搅拌2~30小时,然后除去遮光罩,在室温下继续搅拌1~20天,以使反应体系中低聚物发生一定程度的预聚;
(3)将所得溶液放入带有内径为0.5mm~3.0mm喷丝嘴的遮光的喷丝管中进行电纺丝,喷丝嘴到阴极接收板间的距离为10~60cm,电纺丝过程中用功率为30~500W的紫外光源对从喷丝嘴喷出来的喷丝进行照射,紫外光源距喷丝路径的距离为2~60cm,距喷丝嘴的距离为2~20cm,电纺丝电压为10~28KV,经过5~30分钟后,在阴极接收板上获得微纳米纤维。
注:适合的光引发剂有:苯偶酰衍生物(如:α,α′-二甲基苯偶酰缩酮)、苯乙酮衍生物(如:α,α-二乙氧基苯乙酮)、α-羟基酮衍生物(如:1-羟基-环己基苯酮)、α-胺基酮衍生物(如:[2-甲基1-(4-假巯基苯基)-2-吗啉-1-丙酮])、酰基磷氧物(如:2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦)。
适合的低聚物为含有碳碳双键的丙烯酸树脂,例如:环氧丙烯酸酯,聚氨酯丙烯酸酯,聚酯丙烯酸酯,聚醚丙烯酸酯,纯丙烯酸树脂,环氧树脂,水性UV低聚物(如:芳香酸丙烯酸半酯),含羧基的丙烯酸酯低聚物(如:丙烯酸酯化聚丙烯酸树脂),氨基丙烯酸酯低聚物(如:三聚氰胺丙烯酸树脂),含异氰酸基的双重固化用低聚物(如:六亚甲基二异氰酸酯)。
适合的稀释剂为1,6己二醇双丙烯酸酯(HDDA)、二缩丙二醇双丙烯酸酯(DPGDA)或缩丙二醇双丙烯酸酯(TPGDA)。
作为本发明的优选实施范围,步骤(2)中是在50~90℃下遮光搅拌2~20小时,然后除去遮光罩在室温下(20~30℃)下搅拌1~15天,以使体系中低聚物达到一定程度的预聚合;喷丝管外用黑纸包裹后,再用铝箔包裹,喷丝嘴内径为0.5mm~2.5mm,***铜电极为阳极,用铝箔作为阴极来接收产物,两极板间距离为10~55cm。紫外灯(功率30~500W)距喷丝路径2~55cm,施加电压为10~25KV进行电纺丝,同时开启紫外光源(灯)进行聚合,经过5~25分钟纺丝后,将在阴极板上得到透明微纳米纤维。
本发明的机制可做如下理解:在纺丝过程中,达到一定预聚程度的预聚物溶液离开喷丝管管口后,射流中的光引发剂吸收紫外光源的光子能量产生活性自由基,活性自由基引发预聚物进行交联反应,并且在射流的飞行过程中伴有纤维的劈裂发生,从而形成聚合物微纳米纤维。
本方法首次在国际上成功的利用无溶剂电纺丝法制备出微纳米纤维,该实验方法具有实验过程简单,便于操作和重复,不需要复杂的工艺条件,环境友好,具有易于推广和应用的优良效果。
附图说明
图1:为本发明实施例1所使用的电纺丝设备工作示意图;
图2:为本发明实施例2-7所使用的电纺丝设备工作示意图;
图3:为实施例1所获得的聚合物纳米纤维扫描电镜照片;
图4:为实施例2所获得的聚合物微米纤维扫描电镜照片;
图5:为实施例3所获得的聚合物纳米纤维扫描电镜照片;
图6:为实施例4所获得的聚合物微米纤维扫描电镜照片;
图7:为实施例5所获得的聚合物微米纤维扫描电镜照片;
图8:为实施例6所获得的聚合物微米纤维扫描电镜照片;
图9:为实施例7所获得的聚合物微米纤维扫描电镜照片;
如图1所示,1为高压电源作为正极,2为包有黑纸和铝箔的玻璃喷丝管,3为喷射出的纺丝溶液,4为铜棒,5为劈裂的聚合物微纳米纤维,6为铝箔接收板作为阴极。7为UV-LED点光源。
如图2所示,1为高压电源作为正极,2为包有黑纸和铝箔的玻璃喷丝管,3为喷射出的纺丝溶液,4为铜棒,5为劈裂的聚合物微纳米纤维,6为铝箔接收板作为阴极。7为PHILIPS 400W紫外光源。
具体实施方式
实施例1:
在20ml锥形瓶中,向2.19g聚酯丙烯酸酯(Gencure PEO 2257)中加入0.07g光引发剂1-羟基-环己基苯酮(Gencure 184),用黑纸将其罩住置于室温下搅拌下24小时。将纺丝溶液装入喷丝管中,喷丝嘴的内径为1mm,用黑纸将喷丝头包裹后,再用铝箔将其包裹上,***铜电极为阳极,用铝箔作为阴极来接收产物,两极板间距离为45cm,在距喷丝口2cm处,距喷丝路径2cm处放置一个800mw/cm2的UV-LED点光源,施加电压为17kV进行电纺丝的同时,开UV-LED点光源进行照射,经过10分钟后,将在铝箔上得到平均长度为4.5μm、直径为400nm的短纤维。
实施例2:
在20ml锥形瓶中,向2.19g聚酯丙烯酸酯(Gencure PEO 2257)中加入0.07g光引发剂1-羟基-环己基苯酮(Gencure 184),用黑纸将其罩住,在室温下搅拌下24小时。50℃在加热2小时,将纺丝溶液装入喷丝管中,喷丝嘴的内径为1mm,用黑纸将喷丝头包裹后,再用铝箔将其包裹上,***铜电极为阳极。用铝箔作为阴极接收产物,两极板间距离为45cm,在距喷丝口10cm处,距喷丝路径45cm处放置一个PHILIPS 400W紫外光源,施加电压为17kV,同时开启PHILIPS 400W紫外光源,经过10分钟后,将在铝箔上得到直径为3μm的纤维。
实施例3:
在20ml锥形瓶中,向2.19g聚酯丙烯酸酯(Gencure PEO 2257)中加入0.07g光引发剂1-羟基-环己基苯酮(Gencure 184),用黑纸将其罩住,在室温下搅拌下24小时。50℃在加热2小时后,在室温下搅拌放置48h小时后,将纺丝溶液装入喷丝管中,喷丝嘴的内径为1mm,用黑纸将喷丝头包裹后,再用铝箔将其包裹上,***铜电极为阳极,用铝箔作为阴极接收产物。两极板间距离为45cm,在距喷丝口10cm处,距喷丝路径45cm处放置一个PHILIPS 400W紫外光源,施加电压为17kV,同时开启PHILIPS 400W紫外光源,经过10分钟后,将在铝箔上得到直径约为200nm的纤维束。
实施例4:
在20ml锥形瓶中,向3.80g聚氨酯丙烯酸酯(Gencure PUA910A)中加入0.17g光引发剂1-羟基-环己基苯酮(Gencure 184)和1.73g1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA),用黑纸将其罩住,在室温下搅拌下24小时。50℃在加热2小时,在室温下搅拌放置7h小时后,将纺丝溶液装入喷丝管中,喷丝头的内径为1mm,用黑纸将喷丝头包裹后,再用铝箔将其包裹上,***铜电极为阳极。用铝箔作为阴极接收产物,两极板间距离为45cm,在距喷丝口10cm处,距喷丝路径45cm处放置一个PHILIPS 400W紫外光源,施加电压为17kV,同时开启PHILIPS 400W紫外光源,经过10分钟后,将在铝箔上得到平均直径为20μm,长度为1mm的短纤维,并有许多固化的液滴存在。
实施例5:
在20ml锥形瓶中,向3.80g聚氨酯丙烯酸酯(Gencure PUA910A)中加入0.17g光引发剂1-羟基-环己基苯酮(Gencure 184)和1.73g 1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA),用黑纸将其罩住,在室温下搅拌下24小时。50℃在加热2小时,在室温下搅拌放置9h小时后,将纺丝溶液装入喷丝管中,喷丝头的内径为1mm,用黑纸将喷丝头包裹后,再用铝箔将其包裹上,***铜电极为阳极。用铝箔作为阴极接收产物,两极板间距离为45cm,在距喷丝口10cm处,距喷丝路径45cm处放置一个PHILIPS 400W紫外光源,施加电压为17kV。同时开启电压和PHILIPS 400W紫外光源,经过10分钟后,将在铝箔上得到直径10μm,长度为400μm的短纤维,并有许多固化的液滴存在。
实施例6:
在20ml锥形瓶中,向4.41g聚酯丙烯酸树酯(Gencure SACMAT 268)中加入0.1324g光引发剂1-羟基-环己基苯酮(Gencure 184),用黑纸将其罩住,在室温下搅拌下24小时。50℃在加热13小时,在室温下搅拌放置24h小时后,将纺丝溶液装入喷丝管中,喷丝头的内径为1mm,用黑纸将喷丝头包裹后,再用铝箔将其包裹上,***铜电极为阳极。用铝箔作为阴极接收产物。两极板间距离为45cm,在距喷丝口10cm处,距喷丝路径45cm处放置一个PHILIPS 400W紫外光源,施加电压为17kV。同时开启电压和PHILIPS 400W紫外光源,经过10分钟后,将在铝箔上得双螺旋型微米纤维,其直径为5μm。
实施例7:
在20ml锥形瓶中,向4.41g聚酯丙烯酸树酯(Gencure SACMAT 268)中加入0.1324g光引发剂1-羟基-环己基苯酮(Gencure 184),用黑纸将其罩住置于室温下搅拌下24小时,见光预聚2小时后,50℃加热15小时后,趁热将纺丝溶液装入喷丝管中,喷丝头的内径为1mm,用黑纸将喷丝头包裹后,再用铝箔将其包裹上,***铜电极为阳极,用铝箔作为阴极接受产物,两极板间距离为45cm,在距喷丝口10cm处,距喷丝路径45cm处放置一个PHILIPS 400W紫外光源,施加电压为17kV进行电纺丝的同时,开启PHILIPS 400W紫外光源进行照射,经过10分钟后,将在铝箔上得到直径为5μm的纤维。
Claims (7)
1、微纳米纤维的无溶剂电纺丝制备方法,其步骤如下:
(1)将0.05~3g的光引发剂加入到5~15g高分子重复单元小于10的带有丙烯酸酯末端基团的低聚物中,再加入2~12g活性稀释剂,并在室温下遮光搅拌10~30小时,以使引发剂完全溶解;
(2)在50~90℃下继续遮光搅拌2~30小时,然后除去遮光罩,在室温下继续搅拌1~20天,以使反应体系中低聚物发生一定程度的预聚;
(3)将所得溶液放入带有喷丝嘴的遮光的喷丝管中进行电纺丝,电纺丝过程中用功率为30~500W的紫外光源对从喷丝嘴喷出来的喷丝进行照射,经过5~30分钟后,在阴极接收板上获得微纳米纤维。
2、如权利要求1所述的微纳米纤维的无溶剂电纺丝制备方法,其特征在于:高分子重复单元小于10的带有丙烯酸酯末端基团的低聚物为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、纯丙烯酸树脂、环氧树脂、芳香酸丙烯酸半酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸树脂、三聚氰胺丙烯酸树脂或六亚甲基二异氰酸酯。
3、如权利要求1所述的微纳米纤维的无溶剂电纺丝制备方法,其特征在于:光引发剂为α,α-二甲基苯偶酰缩酮、α,α-二乙氧基苯乙酮、1-羟基-环己基苯酮、[2-甲基1-(4-假巯基苯基)-2-吗啉-1-丙酮]或2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦。
4、如权利要求1所述的微纳米纤维的无溶剂电纺丝制备方法,其特征在于:稀释剂为1,6己二醇双丙烯酸酯、二缩丙二醇双丙烯酸酯或缩丙二醇双丙烯酸酯。
5、如权利要求1所述的微纳米纤维的无溶剂电纺丝制备方法,其特征在于:步骤(2)中是在50~90℃下遮光搅拌2~20小时,然后除去遮光罩在室温下搅拌1~15天,以使体系中低聚物达到一定程度的预聚合。
6、如权利要求1所述的微纳米纤维的无溶剂电纺丝制备方法,其特征在于:喷丝嘴的内径为0.5mm~3.0mm,喷丝嘴到阴极接收板间的距离为10~60cm,紫外光源距喷丝路径的距离为2~60cm,距喷丝嘴的距离为2~20cm,电纺丝电压为10~28KV。
7、如权利要求6所述的微纳米纤维的无溶剂电纺丝制备方法,其特征在于:喷丝嘴内径为0.5mm~2.5mm,***铜电极为阳极,用铝箔作为阴极来接收产物,两极板间距离为10~55cm。紫外光源距喷丝路径2~55cm,施加电压为10~25KV进行电纺丝,经过5~25分钟后,在阴极板上得到透明微纳米纤维。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2007100553014A CN100526524C (zh) | 2007-02-02 | 2007-02-02 | 微纳米纤维的无溶剂电纺丝法制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2007100553014A CN100526524C (zh) | 2007-02-02 | 2007-02-02 | 微纳米纤维的无溶剂电纺丝法制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101021017A CN101021017A (zh) | 2007-08-22 |
CN100526524C true CN100526524C (zh) | 2009-08-12 |
Family
ID=38708891
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2007100553014A Expired - Fee Related CN100526524C (zh) | 2007-02-02 | 2007-02-02 | 微纳米纤维的无溶剂电纺丝法制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100526524C (zh) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101624728B (zh) * | 2008-07-07 | 2012-07-04 | 常州市久联蓄电池材料有限公司 | 聚合物电纺纳米纤维*** |
CN101907593A (zh) * | 2010-07-20 | 2010-12-08 | 浙江大学 | 聚吡咯/聚偏氟乙烯纳米纤维复合电阻型薄膜气敏元件及其制作方法 |
WO2014053345A1 (en) * | 2012-10-02 | 2014-04-10 | Basf Se | Process for producing water-absorbing polymer fibres |
CN103194820B (zh) * | 2013-04-27 | 2014-08-27 | 青岛大学 | 一种溶剂固化式静电纺丝制备微纳米纤维的方法 |
CN104264265B (zh) * | 2014-09-16 | 2016-03-30 | 北京化工大学 | 一种有机/无机杂化纳米纤维的制备方法 |
CN104532367B (zh) * | 2014-12-19 | 2016-08-24 | 青岛大学 | 一种无溶剂静电纺丝制备聚氨酯微纳米纤维的方法 |
CN105088367B (zh) * | 2015-08-25 | 2017-12-22 | 青岛大学 | 一种基于uv固化的无溶剂静电纺丝装置 |
CN105220244B (zh) * | 2015-08-25 | 2018-04-17 | 青岛大学 | 一种规模化无溶剂电纺制备光固化材料微纳米纤维的方法 |
CN105506768B (zh) * | 2015-11-27 | 2017-11-24 | 青岛大学 | 一种uv固化电纺的彩色微纳米纤维绞线及其制备方法 |
CN105332092B (zh) * | 2015-11-27 | 2017-11-24 | 青岛大学 | 一种具有电磁性能的柔性微纳米纤维绞线及其制备方法 |
CN111197184B (zh) * | 2020-01-17 | 2022-04-05 | 西安交通大学 | 一种静电纺丝装置 |
CN113215677A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-06 | 游革新 | 一种熔融纺丝制备的氨纶及其方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1283283B1 (de) * | 2001-07-30 | 2005-06-01 | helsa-automotive GmbH & Co. KG | Verfahren zur Herstellung eines Faserprodukts |
WO2006018026A1 (en) * | 2004-08-19 | 2006-02-23 | Coloplast A/S | Absorbent fiber material and use thereof in wound dressings |
CN1843592A (zh) * | 2006-03-22 | 2006-10-11 | 浙江大学 | 一种糖基化腈纶纳米纤维膜的制备方法及其应用 |
CN1880526A (zh) * | 2005-06-13 | 2006-12-20 | 中国科学院化学研究所 | 超疏水导电高分子纳米纤维及其制备方法和用途 |
-
2007
- 2007-02-02 CN CNB2007100553014A patent/CN100526524C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1283283B1 (de) * | 2001-07-30 | 2005-06-01 | helsa-automotive GmbH & Co. KG | Verfahren zur Herstellung eines Faserprodukts |
WO2006018026A1 (en) * | 2004-08-19 | 2006-02-23 | Coloplast A/S | Absorbent fiber material and use thereof in wound dressings |
CN1880526A (zh) * | 2005-06-13 | 2006-12-20 | 中国科学院化学研究所 | 超疏水导电高分子纳米纤维及其制备方法和用途 |
CN1843592A (zh) * | 2006-03-22 | 2006-10-11 | 浙江大学 | 一种糖基化腈纶纳米纤维膜的制备方法及其应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101021017A (zh) | 2007-08-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100526524C (zh) | 微纳米纤维的无溶剂电纺丝法制备方法 | |
Zhang et al. | Solvent-free electrospinning: opportunities and challenges | |
CN100434163C (zh) | 一种可作为光催化剂使用的氧化锌纳米纤维膜的制备方法 | |
CN101314869B (zh) | 一种制备高分子纳米纤维的装置和纺丝方法 | |
CN101538746B (zh) | 取向可控静电纺丝纳米聚合物纤维的制备方法 | |
CN105332092B (zh) | 一种具有电磁性能的柔性微纳米纤维绞线及其制备方法 | |
CN101545158A (zh) | 一种管状和管中管结构的无机氧化物及其制备方法 | |
CN101544064B (zh) | 基于光修复技术的智能结构自愈伤方法 | |
CN103122583B (zh) | 一种两亲性的核壳结构的纳米纤维的制备 | |
CN106654126A (zh) | 一种锂硫电池隔膜及其制备方法 | |
CN101230150A (zh) | 纯海藻酸钠纳米纤维膜材料的制备方法 | |
CN112921414B (zh) | 一种绿色环保水性聚氨酯纳米纤维的制备方法 | |
CN112981556B (zh) | 一种静电纺丝纤维收集装置及其制备径向取向结构的纳米纤维膜的方法 | |
CN103102067A (zh) | 一种同轴静电纺丝制备表面粗糙二氧化硅纤维的方法 | |
CN101805938A (zh) | 一种生物相容的纳米导电纤维及制备方法 | |
CN103757742B (zh) | 一种表面含氟的核壳结构纳米纤维的制备方法 | |
CN103649164A (zh) | 热固性和热塑性纤维及其通过uv固化的制备 | |
CN113944008B (zh) | 一种柔性高强二氧化硅纳米纤维膜及其制备方法 | |
Zhu et al. | From small molecules to polymer fibers: Photopolymerization with electrospinning on the fly | |
CN105220244A (zh) | 一种规模化无溶剂电纺制备光固化材料微纳米纤维的方法 | |
CN102054990A (zh) | 制备乙醇燃料电池阳极用纳米电催化剂的方法 | |
CN101787651A (zh) | 基于网眼布为增强体的静电纺复合材料的制备方法 | |
CN102808286B (zh) | 一种环氧树脂纳米纤维毡及其制备方法 | |
CN1955213B (zh) | 掺杂富勒烯的聚合物纳米纤维膜及其制备方法 | |
CN102817114B (zh) | 一种制备掺铕八氟钇钡红色发光纳米纤维的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090812 Termination date: 20170202 |