專利名稱：茂金屬基低密度聚乙烯亞微米纖維的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種茂金屬基低密度聚乙烯亞微米纖維的制備方法。
背景技術：
利用茂金屬催化劑聚合得到的線性低密度聚乙烯，支鏈分布均勻、分子量分布較窄，而且具有優(yōu)良的韌性、抗環(huán)境應力開裂能力，較高的抗沖擊強度、撕裂強度、拉伸強度，良好的剛性、抗蠕變能力以及優(yōu)良的加工性能，近年來mLLDPE的發(fā)展非常迅速，正在逐漸地取代傳統(tǒng)聚乙烯品種。靜電紡絲技術又稱電紡，是一種制備超細纖維和納米纖維的重要方法，從其基本思想的提出到現在已經70多年。20世紀90年代，隨著人們對納米科技的重視，一些研究者開始注意到靜電紡絲在納米纖維制造方面的巨大潛力。靜電紡絲的基本原理是:聚合物溶液或熔體受到高壓靜電作用，從毛細管末端形成射流飛向接收裝置，射流在電場中高度拉伸，溶劑揮發(fā)或熔體固化，在接收裝置上形成超細纖維。靜電紡絲可分為溶液靜電紡絲和熔體靜電紡絲。溶液靜電紡絲應用廣泛，比較普及。而對熔體靜電紡絲的研究卻相對較少，其主要原因是設備比較復雜，很難制取納米級纖維。1981年Larrondo和Manley首次通過實驗的方法研究了聚合物熔體的靜電紡絲過程，證實了聚合物熔體靜電紡絲的可行性，并對熔體液滴的變形、纖維的形成過程、纖維的形貌和性能等作了較為詳細的分析。熔體靜電紡絲過程中不使用溶劑，排除了溶劑對實驗的影響，也無需從收集纖維除去殘留的溶劑。這就意味著熔體靜電紡絲比溶液靜電紡絲對環(huán)境更友好、更通用。近年來開發(fā)和完善熔體靜電紡絲技術已成為研究熱點。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種制備茂金屬基線性低密度聚乙烯亞微米纖維的新型方法。本發(fā)明結合了傳統(tǒng)的溶液靜電紡絲方法，將茂金屬基線性低密度聚乙烯原料高溫熔融，再利用靜電力的作用將其紡成亞微米纖維。mLLDPE在常溫下無法溶于有機溶劑，無法利用溶液靜電紡絲法制備纖維，而熔融靜電紡絲不需要溶劑即可成功得到mLLDPE的亞微米纖維。為實現上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案:
一種茂金屬基低密度聚乙烯亞微米纖維的制備方法，其特征在于利用熔體靜電紡絲技術制備纖維，并按下述方法制備:
(1)利用熔體靜電紡絲裝置，控制條件為加熱溫度為0-400°C，電壓為0-50kV，接收距離為 O-1Ocm ；
(2)利用熔體靜電紡絲裝置，先將料筒加熱到設定溫度，待溫度穩(wěn)定后，加入一定量的mLLDPE原料，加熱30min，使mLLDPE在料筒內熔融，再加入聚乙烯蠟作為潤滑劑；
(3)加熱一定時間，當熔體開始通過噴頭向下滴出時，開啟高壓直流發(fā)生器電源，加上一定電壓，使熔體在高壓靜電的作用下噴射到有一定接受距離的接收裝置上，得到mLLDPE亞微米纖維。其中，優(yōu)選地，步驟(I)中所述溫度為150°C ；
優(yōu)選地，步驟(I)中所述電壓為0-30kV ；
優(yōu)選地，步驟(I)中所述電壓為29kV ；
優(yōu)選地，步驟(I)中所述接收距離為3cm。優(yōu)選地,步驟(2)中所述聚乙烯臘的質量與mLLDPE的質量的比例為1:3。優(yōu)選地，步驟(3)中所述加熱時間為lOmin，電壓為29 kV，一定接受距離為3cm。本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點:
UmLLDPE無法在常溫下溶于任何有機溶劑，無法利用溶液電紡方法制備纖維，而利用熔體靜電紡絲技術可以成功制備亞微米纖維；
2、熔體靜電紡絲技術避免了溶劑回收問題，將原料直接紡絲，不用添加其它可能有毒的成分，能保證所紡纖維的安全性；
3、由于紡絲過程無溶劑蒸發(fā)，纖維表面光滑，紡絲效率大大提高，還節(jié)約了能源和成
本；
4、熔體靜電紡絲法制備的mLLDPE亞微米纖維是連續(xù)長纖維，纖維直徑小，比表面積大，應用前景廣。


圖1是例I的SEM圖像；
圖2是例2的SEM圖像；
圖3是例3的SEM圖像；
圖4是本發(fā)明熔體靜電紡絲裝置結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。如圖4所示，本發(fā)明采用的靜電紡絲裝置為自行設計的一種新型聚合物熔體靜電紡絲裝置，主要由保溫箱1、料筒2、噴嘴3、推桿4、電加熱體5、接收裝置6和高壓靜電發(fā)生器7組成，其中:箱蓋11和箱體12構成保溫箱1，在箱蓋11的中央部分通過螺釘固定有在箱體12內的料筒2，在料筒2的下方螺接有噴嘴3，并從箱體12的中央部分到處，且通過導線31接地，推桿4的上部設置有手柄41和絕緣隔熱層42，推桿4的下部桿體43為變剖面形狀，其上部與料筒2內孔螺紋連接，其下部導入噴嘴3 ;保溫箱I的噴嘴3下方設置接收裝置6，由接收盤61和通過螺釘62可調整高度的盤體63構成，高壓靜電發(fā)生器7的正極輸出端連接接收裝置6，噴嘴3接地；紡絲裝置置于透明的箱體12之內，箱體內設置紅外加熱燈。紡絲過程如下:接收裝置6接高壓正極，噴嘴3接地；將料筒2加熱到預設的聚合物熔融溫度后，向料筒2中加入一定量的紡絲原料(聚合物粒料、粉料或切片)，加熱一段時間后，當聚合物達到設定溫度后，逐漸開始熔融；轉動推桿4施加壓力，當噴嘴3末端出現熔融的聚合物液滴時，打開高壓靜電發(fā)生器7，調節(jié)電壓，使熔體在靜電力的作用下拉伸變形噴射出來，冷卻沉積在接收裝置6上，形成超細纖維。實施例1
將熔體紡絲裝置溫度設定為150°C，待溫度穩(wěn)定后，加入0.3g的mLLDPE原料，加熱30min,使mLLDPE在料筒內熔融，再加入聚乙烯蠟0.1g,加熱IOmin后，開啟高壓直流發(fā)生器電源，加上一定電壓，開始紡絲，紡絲電壓29kV，接收距離為3cm。紡絲一定時間后，取出纖維。圖1為mLLDPE纖維的SEM照片，從圖中可以觀察到纖維的形貌良好，粗細均勻，表面較為光滑。纖維的平均直徑為1.01 μ m，直徑分布為0.22。實施例2
將熔體紡絲裝置溫度設定為170°C，待溫度穩(wěn)定后，加入0.3g的mLLDPE原料，加熱30min,使mLLDPE在料筒內熔融，再加入聚乙烯蠟0.1g,加熱IOmin后，開啟高壓直流發(fā)生器電源，加上一定電壓，開始紡絲，紡絲電壓29kV，接收距離為3cm。紡絲一定時間后，取出纖維。圖2為mLLDPE纖維的SEM照片，從圖中可以觀察到纖維的形貌良好，粗細均勻。纖維的平均直徑為4.89 μ m,直徑分布為0.54。實施例3
將熔體紡絲裝置溫度設定為150°C，待溫度穩(wěn)定后，加入0.3g的mLLDPE原料，加熱30min,使mLLDPE在料筒內熔融，再加入聚乙烯蠟0.1g以及納米TiO2粉末0.0lg,加熱IOmin后，開啟高壓直流發(fā)生器電源，加上一定電壓，開始紡絲，紡絲電壓29kV，接收距離為3cm。紡絲一定時間后，取出纖維。圖3為添加納米TiO2的mLLDPE纖維的SEM照片，從圖中可以觀察到纖維的形貌良好，但較未添加TiO2時較粗。以上實施例僅是具體實施方式
的代表，不作為限定權利要求的依據。
權利要求
1.一種茂金屬基低密度聚乙烯亞微米纖維的制備方法，其特征在于利用熔體靜電紡絲技術制備纖維，并按下述方法制備: (O利用熔體靜電紡絲裝置，控制條件為加熱溫度為0-400°C，電壓為0-50kV，接收距離為 O-1Ocm ； (2)利用熔體靜電紡絲裝置，先將料筒加熱到設定溫度，待溫度穩(wěn)定后，加入一定量的mLLDPE原料，加熱30min，使mLLDPE在料筒內熔融，再加入聚乙烯蠟作為潤滑劑； (3)加熱一定時間，當熔體開始通過噴頭向下滴出時，開啟高壓直流發(fā)生器電源，加上一定電壓，使熔體在高壓靜電的作用下噴射到有一定接受距離的接收裝置上，得到mLLDPE亞微米纖維。
2.根據權利要求1所述的茂金屬基低密度聚乙烯亞微米纖維的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述溫度為150°C。
3.根據權利要求1所述的茂金屬基低密度聚乙烯亞微米纖維的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述電壓為0-30kV。
4.根據權利要求3所述的茂金屬基低密度聚乙烯亞微米纖維的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述電壓為29kV。
5.根據權利要求1所述的茂金屬基低密度聚乙烯亞微米纖維的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述接收距離為3cm。
6.根據權利要求1所述的茂金屬基低密度聚乙烯亞微米纖維的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述聚乙烯臘的質量與mLLDPE的質量的比例為1:3。
7.根據權利要求1所述的茂金屬基低密度聚乙烯亞微米纖維的制備方法，其特征在于:步驟(3)中所述加熱時間為lOmin，電壓為29 kV，一定接受距離為3cm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種茂金屬基低密度聚乙烯亞微米纖維的制備方法利用熔體靜電紡絲裝置，加熱料筒到一定溫度，加入一定量的mLLDPE原料，加熱30min，使mLLDPE在料筒內熔融，再加入聚乙烯蠟作為潤滑劑，當熔體開始通過噴頭向下滴出時，打開高壓電源，加上一定電壓，使熔體在高壓靜電的作用下噴射到接收裝置上，得到mLLDPE亞微米纖維；利用該方法得到的亞微米纖維形貌良好，粗細均勻，表面較為光滑，且制備方法簡單，原料易得，成本低廉，有利于靜電紡絲工業(yè)化，具有廣闊的應用前景。
文檔編號D01D5/00GK103088445SQ201310067619
公開日2013年5月8日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權日2013年3月4日
發(fā)明者劉太奇, 趙娜, 劉瑞雪 申請人:北京石油化工學院