静电纺丝液组合物、纳米纤维膜、交联膜、复合膜及其制备方法和应用、驱蚊灯笼与流程

本发明具体涉及一种静电纺丝液组合物、纳米纤维膜、交联膜、复合膜及其制备方法和应用、驱蚊灯笼。

背景技术：

1、蚊虫是人们生活中重要的卫生害虫，其叮咬给人们的生活造成了严重的干扰，更严重的是蚊虫是多种疾病，包括疟疾、登革热、丝虫病和乙型脑炎的传播媒介，这些疾病具有较高的致死率。因此，蚊虫防治的研究是人类长期以来从未停止过的课题。在化学合成杀虫剂出现以后，人类就利用化学药物具有驱避、杀灭的作用，并在农业生产、生活中加以利用。目前人类采用的驱蚊方法有点燃艾草、点蚊香盘、电蚊香液和电蚊香片。

2、艾草是纯天然草本植物，点燃艾草虽然可以驱蚊，但是会产生很多颗粒物对人的呼吸产生有害影响；点蚊香盘同样会产生大量的pm2.5，其中所含的菊酯类物质对孕妇儿童及呼吸道病理人群不友好。

3、自从电蚊香液和电蚊香片问世以来，以其高效、安全、无烟、无灰、无污染迅速被人们普遍接受，成为当今驱蚊、灭蚊的主要方式之一。电蚊香片和电蚊香液都需要加热消耗一定量的电能，且长时间不断电会造成电加热组件老化，其中的杀虫剂的分解率也会变得很高，影响使用寿命、药效、以及安全性，电蚊香液瓶体和加热装置密封不好还会造成液体渗漏。

4、现有的防水透湿膜，例如聚四氟乙烯膜(ptfe膜)透气量较小，且ptfe膜的成分含氟，氟是一级致癌物，且对环境不友好。

5、由于防水透湿膜的强度不高，容易破损，加工成灯笼罩体的工艺难度要求相对较高。目前，现有技术仍未有采用防水透湿膜作驱蚊灯笼灯罩的先例。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有的驱蚊产品药效低、使用寿命短、安全性低、以及现有的防水透湿膜透气量小、对环境不友好、强度不高的缺陷，而提供一种静电纺丝液组合物、纳米纤维膜、交联膜、复合膜及其制备方法和应用、驱蚊灯笼。由本发明的静电纺丝液组合物制得的纳米纤维膜、交联膜、复合膜透气量较大、环境友好、强度较高。本发明的纳米纤维膜、交联膜、复合膜与led灯结合制得的驱蚊灯笼药效高、使用寿命长、安全性高。

2、本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

3、本发明提供了一种静电纺丝液组合物，其包括下述组分：

4、5-20wt％原材料；

5、所述原材料为分子量为10-30w的可用于静电纺丝的高分子聚合物或其混合物；

6、5-10wt％聚醚酰亚胺；

7、70-89.9wt％有机溶剂；

8、0.05-0.1wt％导电剂；

9、重量百分比为上述各组分的重量占所述静电纺丝液组合物总重量的百分比。

10、本发明中，所述静电纺丝液组合物中的各组分占最终制得的所述静电纺丝液组合物的重量百分比与初始配制时加入的各组分的质量分数相同。

11、本发明中，所述聚醚酰亚胺的重量占所述静电纺丝液组合物总重量的百分比优选为5-8wt％，例如6wt％或7wt％。

12、本发明中，所述可用于静电纺丝的高分子聚合物优选为聚氨酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、尼龙、聚碳酸酯和聚醚砜中的一种或多种，例如聚氨酯，更优选为分子量为20w的聚氨酯。

13、本发明中，所述高分子聚合物的重量占所述静电纺丝液组合物总重量的百分比优选为5-18wt％，例如6wt％、8wt％、10wt％、12wt％、14wt％、15wt％、16wt％或17wt％。

14、本发明中，所述有机溶剂优选为n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种，例如n,n-二甲基甲酰胺。

15、本发明中，所述有机溶剂的重量占所述静电纺丝液组合物总重量的百分比优选为70-80wt％，例如73wt％、75wt％或77wt％。

16、本发明中，所述导电剂优选为氯化锂、四丁基溴化铵、聚硅氧烷、二乙醇胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺和五亚乙基六胺中的一种或多种，例如氯化锂或四丁基溴化铵。所述导电剂本质都是盐，用于调节溶液的电导率，有利于静电纺丝过程中溶液的激发。

17、本发明中，所述导电剂的重量占所述静电纺丝液组合物总重量的百分比优选为0.05-0.08wt％，例如0.06wt％或0.07wt％。

18、本发明中，所述静电纺丝液组合物的粘度可为200-2000mpa·s，优选为400-1800mpa·s，例如500mpa·s、600mpa·s、800mpa·s、1000mpa·s、1200mpa·s、1400mpa·s、1600mpa·s或1700mpa·s。

19、本发明中，所述静电纺丝液组合物的电导率可为20-200μs/cm，优选为50-180μs/cm，例如80μs/cm、100μs/cm、120μs/cm、130μs/cm、140μs/cm、150μs/cm、160μs/cm或170μs/cm。

20、本发明中，所述静电纺丝液组合物优选地还包括挥发性物质。

21、其中，所述挥发性物质可为本领域常规的用于制备静电纺丝液的挥发性物质，优选为丙酮、丁酮和乙酸乙酯中的一种或多种，例如丁酮。

22、其中，所述挥发性物质重量占所述静电纺丝液组合物总重量的百分比可为5-10wt％，例如5wt％、6wt％、7wt％、8wt％或9wt％。

23、本发明一些优选实施方案中，所述静电纺丝液组合物包括下述组分：

24、5-20wt％分子量为20w的聚氨酯；

25、6-10wt％聚醚酰亚胺；

26、70-85wt％丁酮；

27、0.05-0.1wt％四丁基溴化铵；重量百分比为上述各组分的重量占所述静电纺丝液组合物总重量的百分比。

28、本发明还提供了一种纳米纤维膜的制备方法，其包括下述步骤：将如前所述的静电纺丝液组合物纺丝成膜，即可。

29、本发明中，所述纺丝成膜的纺丝参数可为本领域常规，例如，所述纺丝参数如下：电压为70-95kv，电极丝与收集基材的距离为15-28cm，供液速度为10-100ml/h，基材的收卷速度为0.1-0.5m/min。

30、本发明中，优选地，所述纺丝成膜的纺丝参数如下：电压为70kv，电极丝与收集基材的距离为28cm，供液的速度为50ml/h，基材的收卷速度为0.1m/min。

31、本发明中，所述纺丝成膜的温度优选为20-40℃，例如35℃。

32、本发明中，所述纺丝成膜的湿度优选为20-40％，例如30％。

33、本发明还提供了一种由如前所述的制备方法制得的纳米纤维膜。

34、本发明还提供了一种交联膜的制备方法，其包括下述步骤：将如前所述的纳米纤维膜表面溶蚀后与疏水剂交联反应，即可；

35、所述疏水剂为分子侧链为碳原子数10以上的长链碳的具有疏水性质的物质；

36、所述表面溶蚀的方法包括将溶蚀液喷涂在所述纳米纤维膜的表面；

37、所述溶蚀液的产生方式为静电喷雾。

38、本发明中，所述疏水剂优选为甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯和甲基丙烯酸月桂酯中的一种或多种，更优选为甲基丙烯酸十八烷基酯。

39、本发明中，所述疏水剂的质量分数可为2-10％，优选为3-8％，例如4％、5％、6％或7％。

40、本发明中，所述溶蚀液可为本领域常规，例如为含有dmf和丙酮的混合溶液。所述dmf和所述丙酮的混合比例可为本领域常规，例如8：2。

41、本发明中，所述溶蚀液的电导率优选为20-200μs/cm，例如50μs/cm、80μs/cm、120μs/cm、160μs/cm或180μs/cm。

42、本发明中，所述喷涂的方式可为本领域常规，例如静电纺丝喷涂方式。

43、其中，所述静电纺丝喷涂方式的纺丝参数可为本领域常规，例如，所述纺丝参数如下：电压为80-95kv，电极丝与收集基材的距离为15-28cm，供液速度为10-100ml/h，基材的收卷速度为0.1-0.5m/min。

44、优选地，所述静电纺丝喷涂方式的纺丝参数如下：电压为95kv，电极丝与收集基材的距离为28cm，供液的速度为50ml/h，基材的收卷速度为0.1m/min。

45、其中，所述静电纺丝喷涂方式的温度优选为20-40℃，例如35℃。

46、其中，所述静电纺丝喷涂方式的湿度优选为20-40％，例如30％。

47、本发明中，所述交联反应优选在真空条件下进行。

48、其中，所述真空条件的真空度可为0.05-0.2mpa，例如0.1mpa或0.15mpa。

49、本发明中，所述交联反应的温度可为65-90℃，例如70℃或80℃。

50、本发明中，所述交联反应的时间可为30-180min，例如50min、80min、100min或120min。

51、本发明中，所述交联反应前，优选地先将溶蚀后的纳米纤维膜浸泡在所述疏水剂中。

52、其中，所述浸泡的温度一般为室温，例如25℃。

53、其中，所述浸泡的时间可为10-30min，例如15min、20min或25min。

54、本发明一些优选实施方案中，所述交联膜的制备方法包括下述步骤：

55、将静电纺丝液组合物纺丝成膜制得的纳米纤维膜表面溶蚀后与疏水剂交联反应，即可；

56、所述静电纺丝液组合物包括下述组分：

57、5-20wt％分子量为20w的聚氨酯；

58、6-10wt％聚醚酰亚胺；

59、70-85wt％丁酮；

60、0.05-0.1wt％四丁基溴化铵；重量百分比为上述各组分的重量占所述静电纺丝液组合物总重量的百分比；

61、所述疏水剂为甲基丙烯酸十八烷基酯；所述甲基丙烯酸十八烷基酯的质量分数为5-12％；

62、所述表面溶蚀的方法包括将溶蚀液喷涂在所述纳米纤维膜的表面；

63、所述溶蚀液的产生方式为静电喷雾。

64、本发明还提供了一种由如前所述的交联膜的制备方法制得的交联膜。

65、本发明还提供了一种复合膜的制备方法，其步骤包括：将如前所述的交联膜与聚丙烯腈纤维层复合，即可。

66、本发明中，所述聚丙烯腈纤维层优选由聚丙烯腈溶液通过静电纺丝得到。

67、其中，所述聚丙烯腈溶液的质量分数可为18-22％，例如为19％、20％或21％。

68、其中，所述聚丙烯腈溶液的电导率可为30-80μs/cm，例如为50μs/cm。

69、其中，所述聚丙烯腈溶液的粘度可为2000-3000mpa·s，例如为2500mpa·s。

70、制备所述聚丙烯腈纤维层时，收集滚筒的转速可为100-300r/min，优选为150r/min或200r/min。

71、制备所述聚丙烯腈纤维层的纺丝参数可为本领域常规，例如，所述纺丝参数可为：电压为50-75kv，电极丝与收集基材的距离为15-28cm，供液速度为10-100ml/h，基材的收卷速度为0.3-0.8m/min。

72、优选地，所述纺丝参数为：电压为70kv，电极丝与收集基材的距离为28cm，供液的速度为50ml/h，基材的收卷速度为0.5m/min。

73、制备所述聚丙烯腈纤维层时，所述静电纺丝的温度优选为20-40℃，例如35℃。

74、制备所述聚丙烯腈纤维层时，所述静电纺丝的湿度优选为20-40％，例如30％。

75、本发明一些优选实施方案中，所述复合膜的制备方法包括下述步骤：

76、将静电纺丝液组合物纺丝成膜制得的纳米纤维膜表面溶蚀后与疏水剂交联反应，再与聚丙烯腈纤维层复合即可；

77、所述静电纺丝液组合物包括下述组分：

78、5-20wt％分子量为20w的聚氨酯；

79、6-10wt％聚醚酰亚胺；

80、70-85wt％丁酮；

81、0.05-0.1wt％四丁基溴化铵；重量百分比为上述各组分的重量占所述静电纺丝液组合物总重量的百分比；

82、所述疏水剂为甲基丙烯酸十八烷基酯；所述甲基丙烯酸十八烷基酯的质量分数为5-12％；

83、所述表面溶蚀的方法包括将溶蚀液喷涂在所述纳米纤维膜的表面；

84、所述溶蚀液的产生方式为静电喷雾。

85、本发明还提供了一种由如前所述的复合膜的制备方法制得的复合膜。

86、本发明还提供了一种如前所述的纳米纤维膜，或者，如前所述的交联膜，或者，如前所述的复合膜在建筑、装饰或服装领域中的应用。

87、本发明还提供了一种驱蚊灯笼，其包括：灯笼罩、灯笼盖、以及安装在所述灯笼罩内的发光装置；所述灯笼盖包括顶盖和底盖，所述顶盖设置在所述灯笼罩的上端；所述顶盖上设有挂钩便于悬挂；所述底盖设置在所述灯笼罩的下端；所述顶盖和底盖的材质为木质或金属；

88、所述灯笼罩由如前所述的纳米纤维膜，或者，如前所述的交联膜，或者，如前所述的复合膜贴合在灯笼骨架内壁形成；

89、所述发光装置包括一个带底座的搭载若干节电池的灯柱；所述灯柱置于所述顶盖上，所述灯柱上设置有若干个led灯，且采用防水设计，与驱蚊液接触不会漏电；

90、所述顶盖上开有直径为1cm的小孔，用来向灯笼内加注驱蚊液，不用时用自带的橡皮塞塞紧即可；

91、所述顶盖和所述底盖上均设有密封圈及密封螺纹，保证驱蚊液注入灯笼内部不会泄漏。

92、本发明中，所述驱蚊灯笼的制备方法可为本领域常规方法。

93、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

94、本发明所用试剂和原料均市售可得。

95、本发明的积极进步效果在于：

96、1、由本发明的静电纺丝液组合物制得的纳米纤维膜、交联膜、复合膜透气量较大、环境友好、强度较高、抗震耐磨。

97、2、本发明的纳米纤维膜、交联膜、复合膜与led灯结合制得的驱蚊灯笼药效高、使用寿命长、安全性高。具体地，本发明纳米纤维膜、交联膜、复合膜的防水透湿效果好，用作驱蚊灯笼灯罩，既可以阻止蚊香液流出，又可保产生的有效气体可以透过膜进入房间内部；防水透湿膜本身具有超高的比表面积，且毛细作用明显，能够使驱蚊液的蒸发速度达到电蚊香液的蒸发水平，使得本发明中的驱蚊灯笼中的驱蚊液不需要电能加热蒸发。

98、3、本发明的纳米纤维膜、交联膜、复合膜做成的灯罩具有透光性，透出的光柔和不刺眼。