一種耐高溫納米纖維復(fù)合膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于納米纖維復(fù)合膜制備領(lǐng)域，尤其涉及一種耐高溫納米纖維復(fù)合膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高純二氧化鋯為白色粉末，熔點高達(dá)2680°C，導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、摩擦系數(shù)低，化學(xué)穩(wěn)定性高，抗蝕性能優(yōu)良，尤其具有抗化學(xué)侵蝕和微生物侵蝕的能力。氧化鋯纖維的主要制備方法有前驅(qū)體載體溶液浸漬法、共混紡絲法、熔膠凝膠法和靜電紡絲法等。氧化鋯纖維最突出的性能是優(yōu)異的耐高溫和隔熱性能，作為聚合物基、金屬基或陶瓷基復(fù)合材料的增強纖維，廣泛應(yīng)用于航空航天和國防軍事等領(lǐng)域。
[0003]聚醚砜樹脂(PES)是一種綜合性能優(yōu)異的熱塑性高分子材料，它具有優(yōu)良的耐熱性能、物理機械性能、絕緣性能，水解穩(wěn)定性高，抗氧化性能和抗氯性能十分顯著，特別是具有可以在高溫下連續(xù)使用和在溫度急劇變化的環(huán)境中仍能保持性能穩(wěn)定等突出優(yōu)點，是重要的膜材料之一，在靜電紡絲成形中具有廣泛應(yīng)用。
[0004]氣泡靜電紡絲是通過力學(xué)原理和數(shù)學(xué)方法提出來的紡絲技術(shù)，氣泡形成的聚合物液膜(膜的厚度在幾千納米左右)在靜電或氣流的作用下被拉伸，厚度會降到原厚度的1/4?1/10，氣泡破裂后在不均勻的電場和氣流場的作用下進(jìn)一步拉伸形成納米纖維。由于液膜或氣泡很容易批量產(chǎn)生，因此氣泡紡技術(shù)非常適合于納米纖維的大批量生產(chǎn)，而且氣泡紡技術(shù)是克服氣泡的表面張力完成紡絲，其表面張力與溶液的性質(zhì)無關(guān)，僅與氣泡的大小與內(nèi)外氣體壓差有關(guān)。它不僅能夠克服傳統(tǒng)靜電紡絲方法的易堵塞、難清洗，多針頭靜電干擾等的缺點，而且還能夠允許溶液中存在微粒等顆粒狀添加物，并且在一定程度上能夠?qū)崿F(xiàn)納米纖維的批量化生產(chǎn)。
[0005]因此，為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，用旋轉(zhuǎn)氣泡紡絲設(shè)備紡制有分散劑來均勻分散的二氧化鋯(Zr02)納米顆粒添加物的聚醚砜(PES)溶液，將得到的納米纖維膜用超聲波復(fù)合無紡布之后，得到耐高溫的納米纖維復(fù)合膜順應(yīng)市場需要，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供用旋轉(zhuǎn)氣泡紡絲方法制備出來的以二氧化鋯(ZrO2)納米顆粒為添加物的聚醚砜(PES)耐高溫納米纖維復(fù)合膜及其制備方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案:
[0008]一種耐高溫納米纖維復(fù)合膜，所述耐高溫納米纖維復(fù)合膜包括上下兩層基布以及位于上下兩層基布之間的耐高溫納米纖維膜組成，所述上下兩層基布層為無紡布，所述耐高溫納米纖維膜由旋轉(zhuǎn)氣泡紡絲得到。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型技術(shù)方案的有益效果為:本實用新型制備工藝簡單、成本低、產(chǎn)量大，獲得的耐高溫納米纖維復(fù)合膜具有良好的柔韌性、高的拉伸強度、優(yōu)異的耐高溫性能，在高溫過濾、催化、個體防護(hù)、航空航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關(guān)本實用新型的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1是本實用新型耐高溫納米纖維的場掃描電子顯微鏡(SEM)照片，其中:圖1(a)是耐高溫納米纖維的整體掃描電鏡照片，圖1(b)是耐高溫納米纖維的局部放大掃描電競照片。
[0012]圖2是本實用新型耐高溫納米纖維復(fù)合膜的第一種結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0013]圖3是本實用新型耐高溫納米纖維復(fù)合膜的第二種結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0014]其中:1、無紡布層；2、耐高溫納米纖維膜；3、圓形超聲波復(fù)合孔；4、長方形超聲波復(fù)合孔。
【具體實施方式】
[0015]本實用新型公開了一種用旋轉(zhuǎn)氣泡紡絲方法制備出來的以二氧化鋯(ZrO2)納米顆粒為添加物的聚醚砜(PES)耐高溫納米纖維復(fù)合膜。
[0016]所述耐高溫納米纖維復(fù)合膜包括上下兩層基布以及位于上下兩層基布之間的耐高溫納米纖維膜組成，所述上下兩層基布層為無紡布，所述耐高溫納米纖維膜由旋轉(zhuǎn)氣泡紡絲得到。
[0017]所述的耐高溫納米纖維復(fù)合膜的制備方法，其包括步驟:
[0018]S1:首先將分散劑與聚醚砜聚合物(PES)顆粒按某種質(zhì)量比混合，將混合物按一定質(zhì)量比例加入到有機溶劑中，然后加入到水浴鍋中攪拌成完全溶液狀態(tài)，最后將一定量的二氧化鋯(ZrO2)納米顆粒加入到剛才所得的溶液中，用超聲波攪拌器攪拌均勻，成為最終膠體溶液；
[0019]S2:將膠體溶液加入到旋轉(zhuǎn)氣泡紡的紡絲溶液槽中，同時將紡絲圓環(huán)連接高壓電源進(jìn)行旋轉(zhuǎn)氣泡紡，經(jīng)過紡絲圓環(huán)上氣泡進(jìn)行紡絲，獲得凝膠納米纖維膜；將凝膠納米纖維膜放入真空干燥箱中干燥再放入馬弗爐中高溫煅燒，最后得到耐高溫納米纖維膜；
[0020]S3:將得到的耐高溫納米纖維膜與上下兩層無紡布超聲波復(fù)合之后，得到耐高溫納米纖維復(fù)合膜。
[0021 ] 所述SI中，分散劑顆粒與聚醚砜(PES)顆粒的質(zhì)量比為2:1，將混合物加入有機溶劑的質(zhì)量比例為15 %?30 %，在水浴鍋中攪拌的溫度為20 0C?90 °C，攪拌時間依據(jù)溫度而定，到完全溶解為止。再加入二氧化鋯(ZrO2)納米顆粒，質(zhì)量比為完全溶解溶液的0.4%?5.0%，用超聲波攪拌器攪拌均勾，攪拌時間為1min?4h，成為最終膠體溶液。
[0022]所述S2中，紡絲圓環(huán)連接高壓15KV?40KV進(jìn)行紡絲，接收位置距離紡絲環(huán)1cm?40cm，真空干燥箱中的干燥溫度為40°C?150°C，干燥時間為Ih?24h，馬弗爐的煅燒溫度是指從室溫逐步升至400°C?1000°C，最后得到纖維直徑為lnm-1000 μ m的納米纖維膜。
[0023]所述S3中，所述的基布為無紡布層