[發(fā)明專利]靜電紡間位芳綸納米纖維的制備方法無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201010166400.1 | 申請日： | 2010-05-10 |
| 公開（公告）號： | CN101838888A | 公開（公告）日： | 2010-09-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 姚理榮;張峰 | 申請（專利權(quán)）人： | 張家港耐爾納米科技有限公司 |
| 主分類號： | D04H3/00 | 分類號： | D04H3/00;D01D5/00;D01F6/90 |
| 代理公司： | 張家港市高松專利事務所 32209 | 代理人： | 黃春松 |
| 地址： | 215600 江蘇省張家*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 靜電 間位 納米 纖維 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，尤其涉及一種靜電紡間位芳綸納米纖維的制備方法。
背景技術(shù)
靜電紡納米纖維的制備和應用研究是當前納米材料研究領(lǐng)域的熱點，目前已有上百種天然材料和高分子聚合物被成功靜電紡成納米纖維。近年來，靜電紡無機納米纖維材料的制備也不斷獲得新的突破。靜電紡納米纖維材料因其特有的性能在醫(yī)用生物材料、高性能過濾材料、電池隔膜、傳感器、防護服以及太能電池等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。世界各國非常重視靜電紡絲技術(shù)和靜電紡納米纖維材料的研究，其中韓國政府將靜電紡納米纖維材料確定為未來新興材料，對相關(guān)技術(shù)和應用研究進行大力扶持。隨著多噴頭和無噴頭靜電紡絲技術(shù)的突破，靜電紡納米纖維的產(chǎn)業(yè)化障礙已被跨越，當前研究的重點是新型靜電紡絲溶液的制備和靜電紡納米纖維材料的產(chǎn)業(yè)化應用。
芳綸纖維、碳纖維和高強高模聚乙烯纖維被認為是當前最重要的三種高性能纖維。其中，芳綸纖維中的對位芳綸和間位芳綸具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良特性，被用于軍工、宇航等高尖領(lǐng)域。但到目前為止芳綸纖維的良溶劑非常少，對位芳綸纖維只溶于濃度90％以上的濃硫酸，間位芳綸纖維只溶于少數(shù)含鹵化鹽的溶解體系中。如論文“Structure?andmorphology?of?small?diameter?electrospun?aramid?fibers”中將對位芳綸纖維溶解于95～98％的濃硫酸中，溶液濃度在2～3％之間。在30kv高壓下進行靜電紡絲，水浴凝固后形成直徑為40nm左右的納米纖維，該對位芳綸納米纖維在400℃下任具有良好的熱穩(wěn)定性能。此文章在1994年發(fā)表，此后無相關(guān)后續(xù)研究，主要是由于高濃度硫酸具有高危險性，且難揮發(fā)，需用凝固浴析出形成納米纖維而不利于靜電紡絲。當前對間位芳綸纖維的研究主要集中在間位芳綸纖維復合材料的制備與性能研究上。靜電紡間位芳綸納米纖維方面的研究較少，一方面由于可用來直接溶解間位芳綸纖維的溶劑很少，另外，間位芳綸纖維大分子與極性溶劑之間相互作用使溶液粘度和表面張力增大而難以進行靜電紡絲。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種既保持了間位芳綸原有的一些優(yōu)良性能同時又具有納米纖維材料的特殊功能的靜電紡間位芳綸納米纖維的制備方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：靜電紡間位芳綸納米纖維的制備方法，包括：間位芳綸纖維材料(聚間苯二甲酰間苯二胺)溶解和間位芳綸纖維溶液靜電紡絲兩個方面，間位芳綸材料的溶解體系是由鹵鹽和可與鹵鹽形成絡(luò)合大陽離子的極性氧基團的溶劑組成，首先，將間位芳綸材料溶解于溶解體系中，得到質(zhì)量百分比為0.01％～30％的間位芳綸纖維溶液，然后，在高電壓紡絲條件下噴射形成纖維直徑為50nm～5μm、無紡布平均厚度為0.01μm～5mm、孔隙率為60％～90％、拉伸強度為0.2～3Mpa、彈性伸長率為4～15％的間位芳綸納米纖維無紡布。
為了更好地解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的進一步技術(shù)方案為：所述的溶劑為：二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亞砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或1.3-二甲基2-咪唑烷酮(DMI)。
為了更好地解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的進一步技術(shù)方案為：所述的鹵鹽為：氯化鋰(LiCl)、氯化鈣(CaCl2)、氯化鎂(MgCl2)溴化鋰(LiBr)或溴化鈣(CaBr2)。
為了更好地解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的進一步技術(shù)方案為：所述高壓靜電紡絲條件為：電壓10～40kv，溫度-10～30℃，相對濕度40～70％，泰勒錐至納米纖維無紡布接收裝置的距離5～30cm，紡絲液流量0.2～2ml/h。
本發(fā)明的優(yōu)點是：
1、含有極性氧基團溶劑與鹵鹽形成的溶解體系可以在較低溫度下溶解間位芳綸纖維，間位芳綸纖維大分子在溶解過程中降解不明顯，配制的溶液性能穩(wěn)定；
2、溶解體系中鹵鹽的加入有利于間位芳綸靜電紡絲溶液導電性能的提高，在紡絲過程中易紡得直徑均勻的間位芳綸納米纖維；
3、使用的溶劑揮發(fā)性弱，且低毒，在間位芳綸纖維溶解和靜電紡絲過程中操作安全；
4、制備的間位芳綸納米纖維無紡布的既保持了間位芳綸原有的一些優(yōu)良性能，同時具有納米纖維材料的特殊功能。
這種間位芳綸納米纖維無紡布可廣泛應用于高溫過濾材料、防護服、鋰電池隔膜等領(lǐng)域中。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述：
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