專利名稱：可再生回收型聚乙烯醇納米纖維織物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無紡織物及其制備方法，具體涉及一種以聚乙烯醇為原料制備的納米纖維織物，以及該織物的制備方法，所獲得的織物可以再生循環(huán)使用。
背景技術(shù)：
聚乙烯醇(PVA)是一種水溶性的合成高聚物，可溶解于一定溫度的水中。由于PVA具有良好的物理化學(xué)性能和可成膜、可紡以及生物相容性，因此PVA纖維、PVA與其他聚合物的共混纖維、PVA膜、PVA與其他高聚物的共混膜，在紡織、生物醫(yī)學(xué)以及其他領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在紡織加工中，一般采用熔體紡絲法紡制水溶性PVA纖維或者將PVA進(jìn)行縮醛化處理后制備得到維綸纖維。高強(qiáng)高模的維綸纖維用于產(chǎn)業(yè)用紡織品，一般的維綸纖維可以織造成具有棉織物風(fēng)格的織物，水溶性維綸可與其他纖維混紡后織造成各類具有松結(jié)構(gòu)特征的產(chǎn)品。用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的PVA主要是以膜或共混膜的形式。
靜電紡絲法即聚合物噴射靜電拉伸紡絲法，是一種制備超細(xì)纖維的重要方法。利用靜電紡絲的方法獲得的纖維比傳統(tǒng)的紡絲方法細(xì)得多，可以制備直徑為幾十或幾百納米的纖維組成的無紡織物，因?yàn)槔w維的比表面積大，因此其物理機(jī)械性能和化學(xué)性能等將不同于一般的維綸纖維。靜電紡絲法一般用于紡制PEO、PAN、PBI等的超細(xì)纖維和超細(xì)纖維氈，近年來，隨著靜電紡絲技術(shù)的發(fā)展，作為一種具有良好可紡性能的高聚物，PVA也受到了廣泛的關(guān)注。目前的研究主要集中在PVA與其它物質(zhì)構(gòu)成交聯(lián)或共混纖維方面，例如，韓國(guó)Hak Yong Kim教授的課題組，研究了靜電紡PVA纖維在用不同比例的乙二醛交聯(lián)后熱學(xué)性能、吸水性、結(jié)晶度以及力學(xué)性能的變化；以及采用靜電紡的方法紡制了PVA與H3PW12O40、醋酸鈷、硅以及氧化鋅等材料的共混纖維。這些產(chǎn)品因所混合的物質(zhì)不同而具有特定的功能，例如有關(guān)于利用交聯(lián)的PVA制備高吸水性材料及相變織物的報(bào)道。
然而，對(duì)于100％聚乙烯醇(PVA)制備納米纖維的研究及其用途未見有相關(guān)的報(bào)道，而作為一種價(jià)格低廉、物理機(jī)械性能良好的高聚物材料在制備成納米級(jí)纖維產(chǎn)品后的應(yīng)用是十分值得關(guān)注的。另一方面，作為一種合成高聚物，PVA的生物降解性不如棉、蠶絲等天然纖維，從環(huán)境保護(hù)的角度來看，產(chǎn)品的再生回收性十分重要，上述交聯(lián)纖維或共混纖維中，均含有一定量的其它成分，造成了回收利用上的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種聚乙烯醇納米纖維織物，在具備納米特性的同時(shí)，其應(yīng)具備良好的可再生回收性。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供這種聚乙烯醇納米纖維織物的制備方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種可再生回收型聚乙烯醇納米纖維織物，它是由納米級(jí)聚乙烯醇纖維構(gòu)成的無紡織物，纖維直徑為50-400納米，纖維結(jié)晶度為20％-50％，織物的斷裂強(qiáng)度為300-1000cN/mm2，斷裂伸長(zhǎng)率20-50％。
上述聚乙烯醇納米纖維織物的制備方法是，先將聚乙烯醇微粒溶解于70-80℃的水中，攪拌使之溶解，獲得濃度為6％-12％的無色透明聚乙烯醇水溶液；采用靜電紡絲法紡制所述溶液，電壓6-20千伏，噴絲口到接收屏的距離為10-20厘米，溫度為20-30℃，獲得聚乙烯醇納米纖維無紡織物。
上述技術(shù)方案中，所述聚乙烯醇微粒攪拌溶解的時(shí)間在1小時(shí)-2小時(shí)之間。
上述技術(shù)方案中，所述聚乙烯醇微粒的聚合度為2300-2400、醇解度為98％-99％。
本發(fā)明的聚乙烯醇納米纖維織物具有優(yōu)異的快速再生回收性能，其再生回收方法為，將所述聚乙烯醇納米纖維織物放入80℃的水中，攪拌5-10分鐘，使其溶解，獲得聚乙烯醇水溶液；采用靜電紡絲法紡制所述溶液，即可再生聚乙烯醇納米纖維織物。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明紡制了100％PVA納米纖維無紡織物，研究表明，該產(chǎn)品具有實(shí)際使用所需要的力學(xué)性能，厚度為0.3mm左右，長(zhǎng)度10mm、寬度1mm的試樣所能承受的外力為100-200cN，伸長(zhǎng)率為20-50％，隨著試樣厚度和寬度的增加該織物所能承受的外力增加。因此本產(chǎn)品完全具有作為吸附、防護(hù)或清潔材料所需要的機(jī)械性能。
2.本發(fā)明獲得的納米纖維織物因?yàn)閮?nèi)部的微細(xì)孔隙結(jié)構(gòu)使產(chǎn)品對(duì)微粒和粉塵等微小物質(zhì)具有良好的吸附、阻擋和清潔能力。
納米級(jí)的纖維在織物中無規(guī)地排列交絡(luò)形成許多微細(xì)的孔隙，孔隙的分布、大小和形狀隨著紡絲工藝條件和織物厚度而變化，因此通過控制紡絲條件和時(shí)間獲得由呈不同交絡(luò)狀態(tài)的纖維所構(gòu)成的不同厚度的試樣，它們將具有不同的透通能力，從而對(duì)微粒、粉塵的吸附、阻擋和清潔能力也不同。在一般織物使用的127Pa的標(biāo)準(zhǔn)壓差下，空氣不能通過本產(chǎn)品。在250Pa的壓差下，厚度0.1-0.3mm的試樣在單位時(shí)間內(nèi)(s)通過單位面積(m2)試樣的空氣量也只有300-750L，可見其內(nèi)部孔隙率低，孔隙尺寸小，能有效地阻擋微粒和粉塵的通過，而同時(shí)不會(huì)使人感到悶氣，可用作防護(hù)(如口罩的夾層)和清潔用品(如眼鏡或鏡頭清潔布)。
3.本發(fā)明的納米纖維織物很容易被再生回收利用，為可反復(fù)再生循環(huán)使用的生態(tài)環(huán)境材料。
圖面說明附

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一所采用的靜電紡絲裝置示意圖。
其中[1]、高壓電源；[2]、聚乙烯醇水溶液；[3]、玻璃管；[4]、金屬電極；[5]、噴絲管；[6]、泰勒錐；[7]、噴射溶液；[8]、納米纖維束；[9]、接收屏。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一一種聚乙烯醇納米纖維織物的制備，先將聚合度為2300的聚乙烯醇(PVA)微粒溶解于80℃的水中，攪拌使之溶解，1小時(shí)后得到濃度為6％的無色透明的紡絲溶液；采用靜電紡絲法紡制所述溶液，在電壓為15.6Kv，噴絲口到接收屏(金屬接收網(wǎng))的距離為10cm的條件下紡得的纖維的直徑為125±20nm，結(jié)晶度為49.96％，0.3mm厚、1mm寬、10mm長(zhǎng)的試樣的斷裂強(qiáng)力為116cN、伸長(zhǎng)率為25％，透氣率為302.5L/m2.s。
附圖1所示為本實(shí)施例采用的靜電紡絲裝置，其中高壓電源1產(chǎn)生的高壓加在金屬電極4和接收屏9之間，玻璃管3中的聚乙烯醇水溶液2進(jìn)入噴絲管5，在高壓靜電的作用下，通過泰勒錐6被加速形成噴射溶液7，形成納米纖維束8，并無規(guī)分布在接收屏9上，獲得所需的納米纖維無紡織物。
實(shí)施例二將聚合度為2300的PVA微粒溶解于80℃的水中，1h后得到濃度為10％的無色透明的紡絲溶液。在電壓為8.9Kv，噴絲口到接收屏的距離為15cm的條件下紡得的纖維的直徑為259±42nm，結(jié)晶度為35.87％，0.3mm厚、1mm寬、10mm長(zhǎng)的試樣的斷裂強(qiáng)力為182cN、伸長(zhǎng)率為41％，透氣率為415L/m2.s。
權(quán)利要求
1.一種可再生回收型聚乙烯醇納米纖維織物，其特征在于它是由納米級(jí)聚乙烯醇纖維構(gòu)成的無紡織物，纖維直徑為50-400納米，纖維結(jié)晶度為20％-50％，織物的斷裂強(qiáng)度為300-1000cN/mm2，斷裂伸長(zhǎng)率20-50％。
2.制備權(quán)利要求1所述聚乙烯醇納米纖維織物的方法，其特征在于先將聚乙烯醇微粒溶解于70-80℃的水中，攪拌使之溶解，獲得濃度為6％-12％的無色透明聚乙烯醇水溶液；采用靜電紡絲法紡制所述溶液，電壓6-20千伏，噴絲口到接收屏的距離為10-20厘米，溫度為20-30℃，獲得聚乙烯醇納米纖維無紡織物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乙烯醇納米纖維織物的制備方法，其特征在于所述聚乙烯醇微粒攪拌溶解的時(shí)間在1小時(shí)-2小時(shí)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乙烯醇納米纖維織物的制備方法，其特征在于所述聚乙烯醇微粒的聚合度為2300-2400、醇解度為98％-99％。
5.權(quán)利要求1所述的聚乙烯醇納米纖維織物的再生回收方法，其特征在于將所述聚乙烯醇納米纖維織物放入80℃的水中，攪拌5-10分鐘，使其溶解，獲得聚乙烯醇水溶液；采用靜電紡絲法紡制所述溶液，即可再生聚乙烯醇納米纖維織物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可再生回收型聚乙烯醇納米纖維織物，是由納米級(jí)聚乙烯醇纖維構(gòu)成的無紡織物，纖維直徑為50－400納米，纖維結(jié)晶度為20％－50％，其制備方法其是，先將聚乙烯醇微粒溶解于70－80℃的水中，攪拌使之溶解，獲得濃度為6％－12％的無色透明聚乙烯醇水溶液；采用靜電紡絲法紡制所述溶液，電壓6－20千伏，噴絲口到接收屏的距離為10－20厘米，溫度為20－30℃，獲得聚乙烯醇納米纖維無紡織物。本發(fā)明獲得的織物具有良好的吸附、阻擋和清潔能力，并完全具有作為吸附、防護(hù)或清潔材料所需要的機(jī)械性能，且很容易被再生回收利用，為可反復(fù)再生循環(huán)使用的生態(tài)環(huán)境材料。
文檔編號(hào)D04H1/00GK1664187SQ200510038319
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2005年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月6日
發(fā)明者潘志娟, 徐 明 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)