[發明專利]靜電紡絲制備納米硝化β-環糊精纖維的方法

無效

• 申請號: 201210413474.X
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN102926029A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 沈金朋;楊光成;譙志強;李瑞;王軍
• 申請（專利權）人: 四川省新材料研究中心
• 主分類號: D01F9/00
• 分類號: D01F9/00;D01F1/10;C06D5/00
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 劉興亮

技術領域

本發明涉及一種含能材料制備方法，具體涉及一種靜電紡絲技術制備納米硝化β-環糊精纖維的方法。

背景技術

近年來，靜電紡絲技術作為一種可以有效獲得直徑在幾十到幾百納米范圍內超細纖維的簡單而有效方法越來越受到重視，引起了科研工作者的廣泛關注。靜電紡絲裝置包括注射器及針頭、高壓電源、接收器。注射器作為聚合物液體的存儲器，控制聚合物液體流速。高壓電源采用10-100千伏的直流高壓靜電發生器產生高壓靜電場。接收器根據要求可采用不同的形狀，金屬圓柱、平板或網格等。靜電紡絲其基本過程是：聚合物溶液或熔體在幾千至幾萬伏的高壓靜電場下克服表面張力而產生帶電噴射流,噴射流細化、分裂,同時溶劑揮發,最終固化的高聚物纖維落在接收裝置上形成纖維氈或其他形狀的纖維結構物。工藝過程的主要參數包括：靜電場強度、流體的流速、注射針頭與接收裝置的距離及紡絲環境的溫度等。

電紡絲纖維的品種很多，所涉及的有傳統化學纖維，還有高性能和液晶高分子、生物大分子等。β-環糊精是一種典型的生物大分子，具有高熔點、高密度、高穩定性等特點。β-環糊精是淀粉酶解得到的環狀低聚糖化合物，由7個葡萄糖通過α-1,4糖苷鍵連接而成。近些年來，人們逐漸把超分子化合物應用于炸藥領域。β-環糊精獨特的立體環狀結構和高穩定性能迎合了當今世界對炸藥高能不敏感性的發展要求。由于炸藥是自己供氧，所以要通過硝化以增強β-環糊精上的含氧量，當其每增加一個硝基就可以多提供兩個氧，用來滿足其自供氧。各種環糊精及其衍生物在國外已廣泛應用于醫藥、化工、農業、日用消費品及生物技術等領域中。環糊精的硝酸酯化是環糊精分子中葡萄糖殘基被硝酸酯基所取代的產物。目前，許多槍炮推進劑和炸藥復合物都用到硝化棉，由于硝化棉制作成本高，所以比較昂貴。由于納米粒子具有小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等特點，所以較之常規粒度的粒子，能夠展現出更多特有的性質。單一的納米粉體難以均勻地分散于其它成分之中，無法充分發揮納米粒子的大比表面、高表面能、高表面活性等優點。納米粒子不能均勻分散的主要原因是納米粒子表面能很大，粒子極易團聚，常規的工藝及混合設備也無法使其均勻混合。納米粒子的實際使用效果得不到提高。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提供一種靜電紡絲制備納米硝化β-環糊精纖維的方法，提高推進劑力學性能、燃燒性能、熱穩定性、安全性；方法操作簡單易行、得到的納米纖維具有直徑小、納米粒子分散均勻等特點。

為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種靜電紡絲制備納米硝化β-環糊精纖維的方法，所述靜電紡絲制備納米硝化β-環糊精纖維的方法包括以下步驟：

將硝化β-環糊精與混合溶劑混合，配制成硝化β-環糊精質量百分含量為5%至50%的靜電紡絲溶液；

采用靜電紡絲技術，調節電壓范圍為10千伏至35千伏，調節紡絲溫度范圍為20攝氏度至30攝氏度，調節靜電紡絲裝置出液的速度范圍為0.5毫升每小時至4毫升每小時，接收距離范圍為10厘米至30厘米；

在靜電場的作用下制備出納米硝化β-環糊精纖維。

更進一步的技術方案是硝化β-環糊精的含氮量為5%-13%。

更進一步的技術方案是混合溶劑中包括：丙酮、甲醇、異丙醇，乙酸甲酯，乙酸乙酯、乙酸戊酯、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺。

更進一步的技術方案是混合溶劑為丙酮和N，N-二甲基乙酰胺按體積比為4:0.5－4:2配制而成。

更進一步的技術方案是靜電紡絲溶液中包括納米顆粒；所述硝化β-環糊精與納米顆粒的質量比為10:0－7:3。

更進一步的技術方案是納米顆粒包括：納米金屬顆粒、納米金屬氧化物顆粒。

更進一步的技術方案是納米金屬顆粒包括：鎂、鋁、硅、銅、鈹、硼中的一種或幾種。

更進一步的技術方案是納米金屬氧化物顆粒包括：四氧化三鐵、氧化鐵、四氧化三鈷、氧化鎳、氧化亞銅、氧化銅、三氧化二銻、二氧化鉬、三氧化鉬、三氧化鎢、二氧化鎢中的一種或幾種。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明首次提出采用硝化β-環糊精作為超細纖維的靜電紡絲原液，制備了納米硝化β-環糊精纖維，將纖維材料的特性與納米顆粒特性相結合，填補了納米硝化β-環糊精纖維產品的空白。