一种改善尼龙复合膜表面疏水性的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种尼龙膜材料的制备方法，尤其涉及一种制备表面亲水性差呈疏水性的尼龙复合膜的方法。
【背景技术】
[0002]尼龙是一类重要的热塑性树脂。具有降低的亲水特性的尼龙能够具有较小的吸湿性、较低的摩擦系数和增强的软化性和疏水性。对于尼龙材料的改性，本领域中常见的方法是将填料混入通过物理的、化学的方法混入尼龙基体中。通常，亲水性填料用于改善尼龙的亲水性，疏水性填料用于提升尼龙的疏水性。疏水的硅氧烷流体是尼龙的常见的后添加剂，以降低硅氧烷的亲水性，即使它们更疏水。然而，将硅氧烷流体，如聚二甲基硅氧烷，加入到尼龙中时，在常规的熔融共混过程中，硅氧烷会在尼龙基体内迀移，使得硅氧烷在基体内容易形成团聚，负面影响了一些物理性能。专利CN1325538C公布了一种制备疏水性尼龙纤维的制备方法。用疏水型的烷基、硅氧烷链或苯基改性聚硅氧烷侧链，并用本领域常用的混合方法与尼龙共混制备疏水型的尼龙复合膜。专利CN103665841公布了一种汽车塑料件用防静电防水改性尼龙12的生产方法。将疏水型的二氧化硅添加到尼龙12基体中，使材料具有疏水性，防水阻潮特性提高。专利CN102993688公布了一种超疏水复合薄膜及其制备方法。将疏水型的聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯和硅油少量的添加到尼龙中，充分混匀后，加到多层共挤出吹膜设备的尼龙层塑料挤出、吹膜后获得疏水型的复合薄膜。综上所述，现有改善尼龙疏水性的方法，均是将疏水性填料，或无机填料或高分子填料，添加到尼龙基体中，从而提升尼龙疏水性。还没有一种将亲水性的无机填料混入尼龙基体中，提升尼龙疏水特性。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种改善尼龙复合膜表面疏水性的方法。本发明表面上是提供了一种将亲水性填料添加到尼龙基体后提升疏水性的方法，根本上是提供了一条通过调节尼龙复合膜材料内部的氢键取向，获得疏水性尼龙薄膜的方法。
[0004]通常，亲水性的无机填料混入尼龙基体中，由于亲水填料的吸湿特性，能够降低尼龙表面的接触角，从而提升材料的亲水性。本发明所要解决的技术问题是提供一种制备疏水性尼龙膜材料的制备方法。特点是在尼龙基体中混入亲水性的无机填料，但是提升了尼龙基体的疏水性。
[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种改善尼龙复合膜表面疏水性的方法，其特征在于具体制备步骤如下:⑴将无机填料表面用NH4Cl、NH4Br, NH4F, NH4I官能团中的一种或几种改性；(2)将能够通过相转化法成膜的尼龙和步骤(I)中改性过的无机填料溶于溶剂中，制备出母液；(3)将母液置于导电成膜平板上；(3)在导电成膜平板上施加垂直于导电成膜平板的静电场，该静电场促使母液相转化，获得疏水性尼龙复合膜。
[0006]所述的溶剂为三氟乙醇或甲酸。
[0007]所述的无机填料为聚倍半硅氧烷、蒙拓土、二氧化硅、炭黑或纳米碳管。
[0008]所述的静电场通过直流电源施加形成，所述的直流电源的电压为10V-10000V。
[0009]所述的母液中的高分子与溶剂的质量比为0.001g/ml-10g/mlo
[0010]所述的母液中的无机填料与尼龙的质量比为0.1% -10%。
[0011]所述的无机填料、尼龙与溶剂混合制备母液时，混合时间为10h-48h。
[0012]所述静电场由导电成膜平板提供，导电成膜平板的上方设置有导电成膜上板，所述的导电成膜平板接地，所述的导电成膜上板接电源。
[0013]与现有技术相比，本发明的优点在于本发明中涉及的将无机填料表面用NH4C1、NH4Br,NH4F,NH4I官能团中的一种或几种改性后，该填料与尼龙的极性相近。在施加电场时，通过常规的相转化法成膜后，该填料能够在尼龙基体和表面实现均匀分散，此时，尼龙的亲水性提升。但是在成膜过程中引入静电场后，尼龙链段中的酰胺键之间形成的氢键或发生取向，破坏了尼龙的结晶环境。当用NH4Cl、NH4Br、NH4F、NH4I官能团改性的无机填料加入尼龙中，在电场的作用下官能团在三氟乙醇或甲酸中电离成NH4+α—和X卤素。这些改性的官能团能够与尼龙链段的酰胺键形成取向的氢键，从而将尼龙链段大量的吸附在填料周围，促进了尼龙的异相成核结晶。这些强取向的氢键使得尼龙6链段和无机填料上的亲水官能团彼此通过氢键相连、结晶，大量的有效亲水官能团因此而被占用。一方面，亲水的无机官能团无法迀移到表面降低了表面亲水性，另一方面，尼龙基体内部的亲水官能团通过氢键被限制在结晶区附近，降低了材料的亲水性。
【附图说明】
[0014]图1为对比例I薄膜上表面接触角示意图；
[0015]图2为对比例2薄膜上表面接触角示意图；
[0016]图3为本发明的成膜装置示意图；
[0017]图4为本发明实施例1薄膜上表面接触角示意图；
[0018]图5为本发明实施例2薄膜上表面接触角示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图实施例对本发明(作进一步详细描述)。
[0020]对比例I
[0021]将0.5g分子量为lOOOOg/mol的尼龙6溶于1ml甲酸中，获得成膜母液。将成膜母液5ml置于导电成膜平板上，不施加电压，室温下自然挥发后成膜，成膜时间需24h。接触角为68°，结果如图1所不。
[0022]对比例2
[0023]将0.5g分子量为10000g/mol的尼龙6溶于1ml甲酸中，随后加入NH4Cl改性的聚倍半硅氧烷0.0lg,获得成膜母液。将成膜母液5ml置于导电成膜平板上，室温下自然挥发后成膜，成膜时间需24h。复合膜上表面Si元素含量0.2wt%，接触角为59°，结果如图2所示。与对比例I中制备的纯尼龙膜薄相比，无机纳米颗粒聚倍半硅氧烷向薄膜表面迀移，接触角下降，表明复合膜的亲水性增强
[0024]实施例1
[0025]将0.5g分子量为10000g/mol的尼龙6溶于1ml甲酸中，随后加入NH4Cl改性的聚倍半硅氧烷0.0lg,混合时间45小时，获得成膜母液。将成膜母液5ml置于导电成膜平板上，将成膜平板置于平行板电场中，在表面皿两侧施加电场，其中导电成膜平板上板带负电，导电成膜平板下板接地，直流电压场强为1000V。成膜装置示意图如图3所示。室温下电场作用时间30min成膜液完全相分离，获得有机无机复合膜。复合材料经能谱分析，表面Si含量为0wt%。接触角为89°，结果如图4所示。测试结果与对比例2中相比，无机纳米颗粒聚倍半硅氧烷向薄膜表面迀移现象被抑制，填料多位于本体内，使得复合膜表面亲水性明显下降，材料呈疏水特性。
[0026]实施例2
[0027]将0.5g分子量为10000g/mol的尼龙6溶于1ml三氟乙醇中，随后加入NH4Br改性的蒙拓土 0.lg，混合时间30小时，获得成膜母液。将成膜母液5ml置于导电成膜平板上，将成膜平板置于平行板电场中，在表面皿两侧施加电场，其中导电成膜平板上板带负电，导电成膜平板下板接地，直流电压场强为1000V。成膜装置示意图如图3所示。室温下电场作用时间30min成膜液完全相分离，获得有机无机复合膜。复合材料经能谱分析，表面Si含量为0.lwt%。接触角为95°，结果如图5所示。测试结果与对比例2中相比，无机纳米颗粒聚倍半硅氧烷向薄膜表面迀移现象被抑制，填料大多分散于本体内，使得复合膜表面亲水性明显下降，材料呈疏水特性。
[0028]实施例3
[0029]将0.5g分子量为10000g/mol的尼龙6溶于1ml甲酸中，随后加入NH4F改性的二氧化硅0.lg，混合时间15小时，获得成膜母液。将成膜母液5ml置于导电成膜平板上，将成膜平板置于平行板电场中，在表面皿两侧施加电场，其中导电成膜平板上板带负电，导电成膜平板下板接地，直流电压场强为1000V。成膜装置示意图如图3所示。室温下电场作用时间30min成膜液完全相分离，获得有机无机复合膜。复合材料经能谱分析，表面Si含量为0.lwt%。接触角为95°，结果如图5所示。测试结果与对比例2中相比，无机纳米颗粒聚倍半硅氧烷向薄膜表面迀移现象被抑制，填料大多分散于本体内，使得复合膜表面亲水性明显下降，材料呈疏水特性。
[0030]实施例4
[0031]将0.5g分子量为lOOOOg/mol的尼龙6溶于1ml三氟乙酸中，随后加入NH4I改性的炭黑或纳米碳管0.lg，混合时间10小时，获得成膜母液。将成膜母液5ml置于导电成膜平板上，将成膜平板置于平行板电场中，在表面皿两侧施加电场，其中导电成膜平板上板带负电，导电成膜平板下板接地，直流电压场强为1000V。成膜装置示意图如图3所示。室温下电场作用时间30min成膜液完全相分离，获得有机无机复合膜。复合材料经能谱分析，表面Si含量为0.1wt%。接触角为95°，结果如图5所示。测试结果与对比例2中相比，无机纳米颗粒聚倍半硅氧烷向薄膜表面迀移现象被抑制，填料大多分散于本体内，使得复合膜表面亲水性明显下降，材料呈疏水特性。
【主权项】
1.一种改善尼龙复合膜表面疏水性的方法，其特征在于具体制备步骤如下:(1)将无机填料表面用NH4Cl、NH4Br、NH4F、NH4I官能团中的一种或几种改性；(2)将能够通过相转化法成膜的尼龙和步骤(I)中改性过的无机填料溶于溶剂中，制备出母液；(3)将母液置于导电成膜平板上；(3)在导电成膜平板上施加垂直于导电成膜平板的静电场，该静电场促使母液相转化，获得疏水性尼龙复合膜。
2.按照权利要求1所述的一种改善尼龙复合膜表面疏水性的方法，其特征在于所述的溶剂为三氟乙醇或甲酸。
3.按照权利要求1所述的一种制备疏水性尼龙复合膜的方法，其特征在于所述的无机填料为聚倍半硅氧烷、蒙拓土、二氧化硅、炭黑或纳米碳管。
4.按照权利要求1所述的一种制备疏水性尼龙复合膜的方法，其特征在于所述的静电场通过直流电源施加形成，所述的直流电源的电压为10V-10000V。
5.按照权利要求1所述的一种制备疏水性尼龙复合膜的方法，其特征在于所述的母液中的高分子与溶剂的质量比为0.001g/ml-10g/ml。
6.按照权利要求1所述的一种制备疏水性尼龙复合膜的方法，其特征在于所述的母液中的无机填料与尼龙的质量比为0.1% -10%。
7.按照权利要求1所述的一种制备疏水性尼龙复合膜的方法，其特征在于所述的无机填料、尼龙与溶剂混合制备母液时，混合时间为10h-48h。
8.按照权利要求4所述的一种制备疏水性尼龙复合膜的方法，其特征在于所述静电场由导电成膜平板提供，导电成膜平板的上方设置有导电成膜上板，所述的导电成膜平板接地，所述的导电成膜上板接电源。
【专利摘要】本发明公开了一种改善尼龙复合膜表面疏水性的方法，具体制备步骤如下：(1)将无机填料表面用NH4Cl、NH4Br、NH4F、NH4I官能团中的一种或几种改性；(2)将能够通过相转化法成膜的尼龙和步骤(1)中改性过的无机填料溶于溶剂中，制备出母液；(3)将母液置于导电成膜平板上；(3)在导电成膜平板上施加垂直于导电成膜平板的静电场，该静电场促使母液相转化，获得疏水性尼龙复合膜。
【IPC分类】C08K3-34, C08J5-18, C08K3-04, C08K9-04, C08K3-36, C08L77-02, C08K7-24
【公开号】CN104744930
【申请号】CN201510155796
【发明人】周琦, 李如诚, 姚顺英, 张敬文, 王伟东, 吴斌
【申请人】宁波工程学院
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月3日