СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОВОЛОКОН ИЗ АЛИФАТИЧЕСКИХ СОПОЛИАМИДОВ ЭЛЕКТРОФОРМОВАНИЕМ, СОСТАВ ФОРМОВОЧНОГО РАСТВОРА ДЛЯ ЭТОГО СПОСОБА И СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ НАНОВОЛОКОН, ПОЛУЧЕННЫХ ЭТИМ СПОСОБОМ

1. Способ получения нановолокон из алифатических сополиамидов электроформованием, включающий перевод алифатического сополиамида в вязко-текучее состояние путем приготовления формовочного раствора с заданными физико-химическими свойствами, обеспечивающими непрерывность процесса получения нановолокон, методом электроформования и электроформование нановолокон из полученного формовочного раствора, отличающийся тем, что в результате растворения алифатических сополиамидов в водно-органической смеси со слабыми кислотными свойствами получают формовочный раствор со следующими физико-химическими свойствами: динамическая вязкость η=100-800 мПа·с, удельная электропроводность æ=40-250 мкСм/см и поверхностное натяжение σ=25-37 мН/м, при этом растворение алифатического сополиамида проводят при интенсивном перемешивании и нагревании до температуры T=60-105°C, с последующим охлаждением до температуры T=22-27°C, после чего осуществляют электроформование полученного формовочного раствора при напряжении электрического поля между прядильным электродом и осадительным электродом Е = от 50 до 110 кВ и расстоянием между прядильным и осадительным электродами L = от 100 до 170 мм, причем влажность воздуха внутри камеры электроформования составляет от 30 до 60%, температура воздуха в камере электроформования составляет от 21°C до 28°C, получают нановолокна диаметром 80-400 нм, которые наносят на материал-подложку, расположенный непосредственно над осадительным электродом.
2. Способ получения нановолокон по п.1, отличающийся тем, что формовочный раствор получают из алифатических сополиамидов, растворенных в смеси, содержащей предельные одноатомные спирты и/или предельные одноосновные карбоновые кислоты.
3. Способ получения нановолокон по п.1, отличающийся тем, что во время подготовки формовочного раствора навеску алифатического сополиамида помещают в необходимый объем растворителя, рассчитанный по формуле
<mrow><mi>ω</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>m</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>×</mo><mn>100</mn><mi>%</mi><mo>;</mo><msub><mi>m</mi><mn>3</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>m</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub><mo>,</mo></mrow>
1
2
3
где m - масса сополиамида, г; m - масса раствора, г; m - масса растворителя, г; ω - массовая концентрация сополиамида в растворе, %.
4. Способ получения нановолокон по п.1, отличающийся тем, что перемешивание компонентов формовочного раствора ведут с помощью магнитной мешалки или верхнеприводной лопастной мешалки или роторного диспергатора, при этом скорость перемешивания составляет от 100 до 1000 об/мин, а время работы диспергатора не превышает 30 мин.
5. Способ получения нановолокон по п.1, отличающийся тем, что при нагревании компонентов формовочного раствора используют электрический или индукционный или микроволновой нагрев.
6. Способ получения нановолокон по п.1, отличающийся тем, что нановолокна из алифатического сополиамида получают капиллярным методом электроформования.
7. Способ получения нановолокон по п.1, отличающийся тем, что нановолокна из алифатического сополиамида получают безкапиллярным методом электроформования по технологии Nanospider.
8. Способ получения нановолокон по п.7, отличающийся тем, что в качестве прядильного электрода используют металлический цилиндрический электрод или струнный электрод с количеством металлических струн от 1 до 12 шт.
9. Способ получения нановолокон по п.7, отличающийся тем, что обеспечивают скорость вращения прядильного электрода от 0,1 до 16 об/мин.
10. Способ получения нановолокон по п.1, отличающийся тем, что обеспечивают скорость движения материала-подложки, примыкающей к осадительному электроду от 0,1 до 40 м/мин.
2
11. Способ получения нановолокон по п.1, отличающийся тем, что нановолокна наносят на материал-подложку в отвержденном состоянии равномерным слоем с удельным весом от 0,01 до 65 г/м.
12. Способ получения нановолокон по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала-подложки используют фольгу или синтетический нетканый материал или целлюлозно-бумажный материал или целлюлозный материал.
13. Способ получения нановолокон по п.1, отличающийся тем, что заданная влажность воздуха в камере электроформования достигается путем предварительного осушения приточного потока воздуха.
14. Способ получения нановолокон по п.1, отличающийся тем, что заданная температура воздуха в камере электроформования достигается путем предварительного нагрева или охлаждения приточного потока воздуха.
15. Способ получения нановолокон по п.1, отличающийся тем, что нановолокна наносят равномерным слоем, образующим нетканый материал, состоящий из однородных по морфологии и бездефектных нановолокон алифатического сополиамида.
16. Способ получения нановолокон по п.1, отличающийся тем, что хранение формовочного раствора до его использования осуществляют при температуре от 4 до 8°C без воздействия прямых солнечных лучей не более 2 месяцев.
17. Способ получения нановолокон по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что перед началом электроформования температуру формовочного раствора доводят до температуры от 22 до 27°C.
18. Состав формовочного раствора для способа по п.1, включающий полимеры и растворитель, где в качестве полимера используют алифатический сополиамид, полученный в результате сополимеризации ε-капролактама с солью адипиновой кислоты (полигексаметиленадипинамид), сополимеризации ε-капролактама с солью адипиновой кислоты (полигексаметиленадипинамид) и с солью себациновой кислоты (полигексаметиленсебацинамид) в произвольных соотношениях компонентов, и в качестве растворителя используют водную смесь предельных одноатомных спиртов и/или предельных одноосновных карбоновых кислот, при следующем соотношении компонентов от общего количества раствора, мас.%:
- алифатический сополиамид 1-30,
- растворитель 30-90,
- остальное дистиллированная вода.
19. Состав формовочного раствора по п.18 для способа по п.1, включающий полимеры и растворитель, где в качестве полимера используют алифатический сополиамид, полученный в результате сополимеризации ε-капролактама с солью адипиновой кислоты (полигексаметиленадипинамид), сополимеризации ε-капролактама с солью адипиновой кислоты (полигексаметиленадипинамид) и с солью себациновой кислоты (полигексаметиленсебацинамид) в произвольных соотношениях компонентов, и в качестве растворителя используют водно-спиртовую смесь, содержащую предельные одноатомные спирты и предельные одноосновные карбоновые кислоты, при следующем соотношении компонентов от общего количества раствора, мас.%:
- алифатический сополиамид 5-30,
- кислота 1-30,
- спирт 30-90,
- остальное дистиллированная вода.
20. Состав формовочного раствора по п.18 для способа по п.1, включающий полимеры и растворитель, где в качестве полимера используют алифатический сополиамид, полученный в результате сополимеризации ε-капролактама с солью адипиновой кислоты (полигексаметиленадипинамид), сополимеризации ε-капролактама с солью адипиновой кислоты (полигексаметиленадипинамид) и с солью себациновой кислоты (полигексаметиленсебацинамид) в произвольных соотношениях компонентов, и в качестве растворителя используют водно-кислотную смесь, содержащую предельные одноосновные карбоновые кислоты, при следующем соотношении компонентов от общего количества раствора, мас.%:
- алифатический сополиамид 1-30,
- кислота 50-80,
- остальное дистиллированная вода.
21. Состав формовочного раствора по п.19 для способа по п.1, отличающийся тем, что в качестве алифатического сополиамида используют сополиамид ПА 6/66-3 или сополиамид ПА 6/66-4 с концентрацией 5-30 мас.%, в качестве растворителя используют смесь водного раствора н-пропанола с концентрацией 80 мас.% и уксусной или муравьиной кислоты с концентрацией 2-20 мас.%.
22. Состав формовочного раствора по п.19 для способа по п.1, отличающийся тем, что в качестве алифатического сополиамида используют сополиамид ПА 6/66-3 или сополиамид ПА 6/66-4 с концентрацией 5-30 мас.%, в качестве растворителя используют смесь водного раствора н-пропанола с концентрацией 70 мас.% и уксусной или муравьиной кислоты с концентрацией 1-10 мас.%.
23. Состав формовочного раствора по п.19 для способа по п.1, отличающийся тем, что в качестве алифатического сополиамида используют сополиамид ПА 6/66-3 или сополиамид ПА 6/66-4 с концентрацией 10-30 мас.%, в качестве растворителя используют смесь водного раствора н-пропанола с концентрацией 60 мас.% и уксусной или муравьиной кислоты с концентрацией 12-17 мас.%.
24. Состав формовочного раствора по п.19 для способа по п.1, отличающийся тем, что в качестве алифатического сополиамида используют сополиамид ПА 6/66-3 или сополиамид ПА 6/66-4 с концентрацией 5-30 мас.%, в качестве растворителя используют смесь водного раствора н-пропанола с концентрацией 50 мас.% и уксусной или муравьиной кислоты с концентрацией 14-30 мас.%.
25. Состав формовочного раствора по п.19 для способа по п.1, отличающийся тем, что в качестве алифатического сополиамида используют сополиамид ПА 6/66/610-5 с концентрацией 5-30 мас.%, в качестве растворителя используют смесь водного раствора н-пропанола с концентрацией 80 мас.% и уксусной или муравьиной кислоты с концентрацией 5-30 мас.%, и смесь н-пропанола и изобутанола в соотношении 70/30 -40/60 соответственно, и 5-30 мас.% уксусной или муравьиной кислоты, остальное дистиллированная вода.
26. Состав формовочного раствора по п.19 для способа по п.1, отличающийся тем, что в качестве основного растворителя для получения водно-спиртовой смеси используют н-пропанол, и/или изопропанол, и/или н-бутанол, и/или втор-бутанол, и/или изобутанол, или трет-бутанол.
27. Состав формовочного раствора по п.20 для способа по п.1, отличающийся тем, что в качестве алифатического сополиамида используют сополиамид ПА 6/66-3 или сополиамид ПА 6/66-4 или сополиамид ПА 6/66/610-5 с концентрацией 1-30 мас.%, в качестве растворителя используют водный раствор уксусной или муравьиной кислоты с концентрацией 50-80%.
28. Способ модифицирования нановолокон, полученных способом по п.1, отличающийся тем, что предварительно, в процессе подготовки формовочного раствора по п.19 добавляют соединения d-элементов или полисахариды или антисептические или красящие вещества, после чего проводят электроформование с получением нетканого материала, образованного модифицированными нановолокнами алифатического сополиамида.
29. Способ модифицирования по п.28 нановолокон, полученных способом по п.1, отличающийся тем, что предварительно, в процессе подготовки формовочного раствора по п.18 добавляют коллоидный водный раствор наноразмерных частиц d-элементов при следующем соотношении компонентов от общего количества раствора, мас.%:
формовочный раствор по п.3 - от 90 до 99,9,
коллоидный водный раствор наноразмерных частиц d-элементов от 0,1 до 10%.
30. Способ модифицирования по п.29 нановолокон, полученных способом по п.1, отличающийся тем, что в качестве коллоидного водного раствора наноразмерных частиц d-элементов используют коллоидный водный раствор наночастиц серебра с диаметром не более 70 нм.
31. Способ модифицирования по п.28 нановолокон, полученных способом по п.1, отличающийся тем, что при получении формовочного раствора добавляют антисептическое вещество в виде производного трифенилметанового ряда, при следующем соотношении компонентов от общего количества раствора, мас.%:
формовочный раствор по п.2 - 85-99,9%,
производное трифенилметанового ряда - 0,1-15%.
32. Способ модифицирования по п.31 нановолокон, полученных способом по п.1, отличающийся тем, что в качестве производного трифенилметанового ряда используют соль тетраэтил-4,4-диаминотрифенилметана.
33. Способ модифицирования по п.28 нановолокон, полученных по п.1, отличающийся тем, что в процессе подготовки формовочного раствора по п.20 добавляют водный раствор полисахарида при следующем соотношении компонентов от общего количества раствора, мас.%:
формовочный раствор по п.3 - 10-60%,
раствор полисахарида - 40-90%.
34. Способ модифицирования по п.33 нановолокон, полученных по п.1, отличающийся тем, что в качестве водного раствора полисахарида используют водный раствор поли-N-ацетил-1,4-β-D-глюкозамина.