一种聚合物带状纤维的制备方法及聚合物纤维膜与流程

本发明涉及一种聚合物带状纤维的制备方法及聚合物纤维膜，适用于高分子材料。

背景技术：

1、纳米纤维，通常指直径小于1μm的纤维，很多数工作亦将亚微米纤维，即直径为100-1000nm的纤维归为纳米纤维。研究发现，当聚合物尺寸减小至微米甚至纳米级时，部分性能如力学性能，比表面积等均会出现较大的变化；这些性能的变化令纳米纤维在很多特殊的领域均有很大的应用，如空气过滤中作为高性能的过滤介质、生物医学中作为组织工程的支架、新能源材料等。

2、聚合物纤维的制备方法有多种，常见有熔融纺丝法、溶液纺丝法、干法纺丝法、湿法纺丝法、静电纺丝法等；这些方法根据聚合物的性质和所需纤维的特性来选择和优化，不同的制备方法可以产生具有不同结构和性能的聚合物纤维，以满足各种应用的需求。但是，上述方法制备的纤维截面大多为类似圆形，在作为过滤介质使用时，圆形的纤维具有较小的阻隔力，导致过滤效率低，而且，光滑的纤维表面导致被阻隔颗粒无法在纤维表面停留，容易脱落，进一步降低了过滤效率。

3、因此，亟需一种可以大批量生产，且烟雾过滤性能好的聚合物带状纤维的制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种聚合物带状纤维的制备方法及聚合物纤维膜。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：一种聚合物带状纤维的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、将目标聚合物树脂和表面改性剂混合后通过单螺杆挤出机进行熔融挤出得到熔融聚合物a，将分隔聚合物树脂通过单螺杆挤出机进行熔融挤出得到熔融聚合物b；

4、s2、将熔融聚合物a和熔融聚合物b通过汇流器进行汇合，随后经过分层叠加单元进行垂直切割、水平展开及重新汇合，从而制备得到多层结构的聚合物熔体；将多层结构的聚合物熔体经过纤维模具切割，制备成两种聚合物树脂交替层状结构纤维；

5、s3、将两种聚合物树脂交替层状结构纤维浸渍在特定溶剂中，对分隔聚合物树脂溶解，得到聚合物带状纤维，聚合物纤维的尺寸可调节范围为100nm-1000m；

6、其中，目标聚合物树脂包括聚合物基体和纳米填料，所述纳米填料为不规则的颗粒形状，粒径为10-100nm，且纳米填料为炭黑、碳酸钙、硫酸钙、氧化铝、二氧化硅中任一种。

7、本发明进一步设置为，所述聚合物基体、纳米填料、表面改性剂、分隔聚合物树脂按质量数计为：

8、聚合物基体50-100份、纳米填料10-30份、表面改性剂1-5份、分隔聚合物树脂100-200份。

9、本发明进一步设置为，所述聚合物基体为单螺杆挤出的热塑性聚合物材料，聚合物基体为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯中任一种。

10、本发明进一步设置为，所述表面改性剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆铝酸盐偶联剂、聚二甲基硅氧烷、硬脂酸锌中任一种。

11、本发明进一步设置为，所述分隔聚合物树脂为聚苯乙烯、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇中任一种。

12、本发明进一步设置为，s2中所述汇流器为自带加热系统的双流道汇合模具，用于将熔融聚合物a和熔融聚合物b叠加成双层熔体，并输送至后续的述分层叠加单元。

13、本发明进一步设置为，s2中所述分层叠加单元为流道内对熔体先切割、后叠层的模具，所述分层叠加单元自带加热装置，用于双层熔体层数的翻倍。

14、本发明进一步设置为，所述聚合物纤维膜的厚度为0.9-1.1mm。

15、一种聚合物纤维膜，通过压力机对上述的聚合物带状纤维进行压制而成。

16、本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

17、本发明通过将目标聚合物树脂和分隔聚合物树脂在挤出过程中进行反复的切割、叠层工艺，制备出多层纤维结构，随后通过溶剂的选择性刻蚀，去除其中的分隔聚合物，从而得到目标聚合物纤维。这种方法不仅产量大，而且对于目标聚合物纤维的尺寸控制精确。与其余聚合物纤维的制备方法不同，共挤出技术由于具有特有的切割、叠层工艺，制备的多层纤维横截面为矩形，并且在后续的溶剂刻蚀中也不会破坏目标聚合物纤维的矩形截面结构；与传统圆形截面的聚合物纤维相比，矩形截面的带状纤维在作为过滤介质时，每根纤维具有更高的阻隔力，对空气中的细小颗粒物具有更好的阻隔效果。

技术特征：

1.一种聚合物带状纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种聚合物带状纤维的制备方法，其特征在于，所述聚合物基体、纳米填料、表面改性剂、分隔聚合物树脂按质量数计为：

3.根据权利要求1所述的一种聚合物带状纤维的制备方法，其特征在于，所述聚合物基体为单螺杆挤出的热塑性聚合物材料，聚合物基体为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯中任一种。

4.根据权利要求2所述的一种聚合物带状纤维的制备方法，其特征在于，所述表面改性剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆铝酸盐偶联剂、聚二甲基硅氧烷、硬脂酸锌中任一种。

5.根据权利要求1所述的一种聚合物带状纤维的制备方法，其特征在于，所述分隔聚合物树脂为聚苯乙烯、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇中任一种。

6.根据权利要求1所述的一种聚合物带状纤维的制备方法，其特征在于，s2中所述汇流器为自带加热系统的双流道汇合模具，用于将熔融聚合物a和熔融聚合物b叠加成双层熔体。

7.根据权利要求1所述的一种聚合物带状纤维的制备方法，其特征在于，s2中所述分层叠加单元为流道内对熔体先切割、后叠层的模具，所述分层叠加单元自带加热装置，用于双层熔体层数的翻倍。

8.根据权利要求1所述的一种聚合物带状纤维的制备方法，其特征在于，所述聚合物纤维膜的厚度为0.9-1.1mm。

9.一种聚合物纤维膜，其特征在于，通过压力机对权利要求1-8任一项所述的聚合物带状纤维进行压制而成。

技术总结本发明公开了一种聚合物带状纤维的制备方法及聚合物纤维膜，包括如下步骤：将目标聚合物树脂和表面改性剂、分隔聚合物树脂分别进行熔融挤出得到熔融聚合物；将熔融聚合物通过汇流器进行汇合，随后经过分层叠加单元进行垂直切割、水平展开及重新汇合，从而制备得到多层结构的聚合物熔体；将多层结构的聚合物熔体经过纤维模具切割，制备成两种聚合物树脂交替层状结构纤维；将两种聚合物树脂交替层状结构纤维浸渍在特定溶剂中，对分隔聚合物树脂溶解，得到聚合物带状纤维。本发明制备的多层纤维横截面为矩形，在作为过滤介质时，每根纤维具有更高的阻隔力，对空气中的细小颗粒物具有更好的阻隔效果。技术研发人员：李卓,成骏峰,高飞,李晓龙受保护的技术使用者：江苏卓越智能工程有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29