本发明专利技术公开了一种利用静电纺丝法制备纳米级马赛克型膜的方法，包括步骤：10)在第一反应器中形成苯乙烯系离子交换树脂混合溶液，在第二反应器中形成乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液；20)将苯乙烯系离子交换树脂混合溶液加入第一针管中，将乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液加入第二针管中，再将针管的喷射头连接直流高压电源；30)将收集装置放置在第一针管和第二针管的下方；40)苯乙烯系离子交换树脂混合溶液喷射出来，乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液喷射出来，形成复合纳米纤维；50)在收集装置上形成纳米级马赛克型膜。该方法可制得孔隙率较高、薄膜较薄、机械强度高的多孔膜。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制备聚合物纳米级膜的方法，具体来说，涉及。
技术介绍
静电纺丝技术是近年来兴起的一种新型纤维制备技术，在静电纺丝工艺过程中，溶液表面先形成电场，电场力作用于液体表面时，高分子溶液克服溶液表面张力的束缚，形成泰勒锥，从喷嘴中喷出形成射流，射流在电场内运动过程中，将被干燥、固化，形成纤维。但通过改变接收装置，可以得到具有取向性的纤维，进而得到规则的多维结构的纳米膜。并且采用电纺丝工艺制备电池隔膜，可通过对纺丝溶液性质、纺丝距离、电场强度等工艺参数的控制，实现对纳米膜的直径、孔径分布及孔隙率等性能的调控。美国专利(US6616435B2，US6689374B2,US6713011B2, US6743273B2)采用多喷头连续电纺装置生产纳米纤维，中国专利(ZL200510038562. 6,200510095384. O)设计了一种组合式连续电纺纳米纤维制造装置，中国专利(CN 101562243A)利用单一电压同时电纺两种溶液，制得高性能电池隔膜，专利(CN201284386)通过收集装置的转速和方向调节从而使静电纺丝纤维取向分布。带电马赛克型纳米膜是一种阴阳离子交换树脂交替，并各自贯穿膜横截面的高分子功能膜。其电性特点是自加速性离子通过，马赛克型纳米膜膜具有一般多孔膜所不具有的优点，如无空洞；不需要表面处理；强度容易得到保证；厚度可以达到纳米级；电流过载时具有自动断电功能；并且在过高的温度下阴阳离子交换树脂相互扩散、渗透、混合，形成共混膜，也能阻断离子的通过，因此具有很高的研究价值和广阔的市场应用前景。
技术实现思路
技术问题本专利技术所要解决的技术问题是提供，该方法可制得孔隙率较高、薄膜较薄、机械强度高、能自加速离子通过、能有效降低界面电阻、防止电流过载特性的多孔膜，并且整个方法简单，操作性强。技术方案为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是—种利用静电纺丝法制备纳米级马赛克型膜的方法，该方法包括以下步骤步骤10).将苯乙烯系离子交换树脂、粘合剂和交联剂加入第一反应器中，将乙烯吡啶系离子交换树脂、粘合剂和交联剂加入第二反应器中；向第一反应器和第二反应器中分别加入溶剂，然后搅拌冷凝回流，升温至80-120°C，加热3-8小时，降至常温，搅拌10-15小时，再升温至80-120°C，保温O. 5_2小时后，降至常温，第一反应器中形成苯乙烯系离子交换树脂混合溶液，第二反应器中形成乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液；在苯乙烯系离子交换树脂混合溶液和乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液中，混合溶液的质量分数均为6% _14%，苯乙烯系离子交换树脂或乙烯吡啶系离子交换树脂和粘合剂的质量比为1: 4-9，苯乙烯系离子交换树脂或乙烯吡啶系离子交换树脂和交联剂的质量比为I 1-10 ；步骤20).将第一反应器中的苯乙烯系离子交换树脂混合溶液加入第一针管中，将第二反应器中的乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液加入第二针管中，再将第一针管的喷射头连接直流高压电源的正极，将第二针管的喷射头连接直流高压电源的负极，直流高压电源的电压为±3KV-30KV ；步骤30).将收集装置放置在第一针管和第二针管的下方，第一针管的喷射头和第二针管的喷射头对着收集装置，收集装置接地；步骤40).升高直流高压电源至2 15KV，在高压电场作用下，苯乙烯系离子交换树脂混合溶液从第一针管的喷射头中喷射出来，形成苯乙烯系离子交换树脂射流，乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液从第二针管的喷射头中喷射出来，形成乙烯吡啶系离子交换树脂射流，苯乙烯系离子交换树脂射流和乙烯吡啶系离子交换树脂射流在电场力作用下，相互缠结和抱和，形成复合纳米纤维；步骤50).重复步骤40)的操作，在收集装置上形成纳米级马赛克型膜。进一步，所述步骤30)中，收集装置为带有夹缝的两金属板、金属平板、金属网，或者金属滚筒电极，并且步骤50)中，旋转收集装置，同时重复步骤40)的操作。进一步，所述步骤30)中，收集装置为绝缘底板，在绝缘底板的四周各连接一个金属条，金属条的末端接地。进一步，所述的利用静电纺丝法制备纳米级马赛克型膜的方法，还包括步骤60)在收集装置上形成纳米级马赛克型膜后，重复步骤50)，制成立体的纳米级马赛克型膜。进一步，所述的利用静电纺丝法制备纳米级马赛克型膜的方法，还包括步骤70)对步骤50)制成的纳米级马赛克型膜，或对步骤60)制成的立体纳米级马赛克型膜，进行等离子处理l_15min,并在空气中放置3_15min。进一步，所述的利用静电纺丝法制备纳米级马赛克型膜的方法，还包括步骤80)对经过步骤70)等离子处理的纳米级马赛克型膜或立体的纳米级马赛克型膜，置于甲醛蒸汽或紫外光辐射中，静置2-8小时。有益效果与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有如下优点1、由于使用静电纺丝的方法，制备出的纳米级薄膜比普通多孔膜具有更小的直径，孔隙率较高，所以单位体积的纳米级薄膜具有更大的比表面积，且厚度较薄。2、首先通过等离子处理，改善材料表面的润湿能力，增强粘合力和键合力，并对表面进行清洗，其次通过交联的方法，使分子之间作用力增大，使薄膜的物理机械性能得到提闻。3、同时把阴阳两种离子交换树脂通过对冲静电纺丝法，使其共同编织成马赛克型结构，比起单一离子交换树脂，其可同时交换阴阳离子，且形成环形电流，加速离子通过，从而增强膜的离子交换速率和增加交换离子多样性。4、在过高的温度下阴阳离子交换树脂相互扩散、渗透、混合，形成共混膜，能阻断离子的通过，从而防止电流过载，简化生产工艺，使整个制备过程具有快速、高效、无污染、操作简单等优点。5、由于孔径为纳米级，增强了溶液对膜的润湿性，故降低了其界面电阻。附图说明图1是复合纳米纤维的透射电镜(TEM)图，图中黑色区域为使用碘甲烷染过聚合物。图2是复合纳米纤维的扫描电镜(SEM)图。具体实施例方式下面具体说明本专利技术的技术方案。本专利技术的，包括以下步骤步骤10).将苯乙烯系离子交换树脂、粘合剂和交联剂加入第一反应器中，将乙烯吡啶系离子交换树脂、粘合剂和交联剂加入第二反应器中；向第一反应器和第二反应器中分别加入溶剂，然后搅拌冷凝回流，升温至80-120°C，加热3-8小时，降至常温，搅拌10-15小时，再升温至80-120°C，保温O. 52小时后，降至常温，第一反应器中形成苯乙烯系离子交换树脂混合溶液，第二反应器中形成乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液；在苯乙烯系离子交换树脂混合溶液和乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液中，混合溶液的质量分数均为6% _14%，苯乙烯系离子交换树脂或乙烯吡啶系离子交换树脂和粘合剂的质量比为1: 4-9，苯乙烯系离子交换树脂或乙烯吡啶系离子交换树脂和交联剂的质量比为I 1-10。在步骤10)中，苯乙烯系离子交换树脂混合溶液的质量分数为6%-14%，其中，溶质是指苯乙烯系离子交换树脂、粘合剂和交联剂。乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液的质量分数为6% _14%，其中溶质是指乙烯吡啶系离子交换树脂、粘合剂和交联剂。苯乙烯系离子交换树脂是指聚苯乙烯系磺酸型(如聚乙烯基苯磺酸钠)、聚苯乙烯系羧基型(如聚羧基苯乙烯)、聚磺酸化聚苯乙烯-二乙烯、聚羧基型聚苯乙烯-二乙烯苯中的一种。乙烯吡啶系离子交换树脂是指聚乙烯吡啶系(如聚4-乙烯基吡啶、聚(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用静电纺丝法制备纳米级马赛克型膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤10).将苯乙烯系离子交换树脂、粘合剂和交联剂加入第一反应器中，将乙烯吡啶系离子交换树脂、粘合剂和交联剂加入第二反应器中；向第一反应器和第二反应器中分别加入溶剂，然后搅拌冷凝回流，升温至80?120℃，加热3?8小时，降至常温，搅拌10?15小时，再升温至80?120℃，保温0.52小时后，降至常温，第一反应器中形成苯乙烯系离子交换树脂混合溶液，第二反应器中形成乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液；在苯乙烯系离子交换树脂混合溶液和乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液中，混合溶液的质量分数均为6％?14％，苯乙烯系离子交换树脂或乙烯吡啶系离子交换树脂和粘合剂的质量比为1∶4?9，苯乙烯系离子交换树脂或乙烯吡啶系离子交换树脂和交联剂的质量比为1∶1?10；步骤20).将第一反应器中的苯乙烯系离子交换树脂混合溶液加入第一针管中，将第二反应器中的乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液加入第二针管中，再将第一针管的喷射头连接直流高压电源的正极，将第二针管的喷射头连接直流高压电源的负极，直流高压电源的电压为±3KV?30KV；步骤30).将收集装置放置在第一针管和第二针管的下方，第一针管的喷射头和第二针管的喷射头对着收集装置，收集装置接地；步骤40).升高直流高压电源至2～15KV，在高压电场作用下， 苯乙烯系离子交换树脂混合溶液从第一针管的喷射头中喷射出来，形成苯乙烯系离子交换树脂射流，乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液从第二针管的喷射头中喷射出来，形成乙烯吡啶系离子交换树脂射流，苯乙烯系离子交换树脂射流和乙烯吡啶系离子交换树脂射流在电场力作用下，相互缠结和抱和，形成复合纳米纤维；步骤50).重复步骤40)的操作，在收集装置上形成纳米级马赛克型膜。...
【技术特征摘要】
1.一种利用静电纺丝法制备纳米级马赛克型膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 步骤10).将苯乙烯系离子交换树脂、粘合剂和交联剂加入第一反应器中，将乙烯吡啶系离子交换树脂、粘合剂和交联剂加入第二反应器中；向第一反应器和第二反应器中分别加入溶剂，然后搅拌冷凝回流，升温至80-120°C，加热3-8小时，降至常温，搅拌10-15小时，再升温至80-120°C，保温O. 52小时后，降至常温，第一反应器中形成苯乙烯系离子交换树脂混合溶液，第二反应器中形成乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液；在苯乙烯系离子交换树脂混合溶液和乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液中，混合溶液的质量分数均为6% _14%，苯乙烯系离子交换树脂或乙烯吡啶系离子交换树脂和粘合剂的质量比为1: 4-9，苯乙烯系离子交换树脂或乙烯吡啶系离子交换树脂和交联剂的质量比为I 1-10 ； 步骤20).将第一反应器中的苯乙烯系离子交换树脂混合溶液加入第一针管中，将第二反应器中的乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液加入第二针管中，再将第一针管的喷射头连接直流高压电源的正极，将第二针管的喷射头连接直流高压电源的负极，直流高压电源的电压为±3KV-30KV ； 步骤30).将收集装置放置在第一针管和第二针管的下方，第一针管的喷射头和第二针管的喷射头对着收集装置，收集装置接地； 步骤40).升高直流高压电源至2 15KV，在高压电场作用下，苯乙烯系离子交换树脂混合溶液从第一针管的喷射头中喷射出来，形成苯乙烯系离子交换树脂射流，乙烯吡啶系离子交换树脂混合溶液从第二针管的喷射头中喷射出来，形成乙烯吡啶系离子交换树脂射流，苯乙烯系离子交换树脂射流和乙烯吡啶系离子交换树脂射流在电场力作用下，相互缠结和抱和，形成复合纳米纤维； 步骤50).重复步骤40...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪恨美，陈雨露，吴敏，詹侃，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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