[發明專利]一種多組分網狀納米纖維膜的制備方法

有效

• 申請號: 201410061970.2
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103806221A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 丁彬;張世超;翟云云;毛雪;陳坤;俞建勇
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D04H1/4382
• 分類號: D04H1/4382;D04H1/728;D01D1/02;D01D5/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及一種多組分網狀納米纖維膜的制備方法，屬于納米材料技術領域。

背景技術

芳綸纖維、碳纖維和高強高模聚乙烯纖維作為當前最重要的三種高性能纖維，已逐漸成為當前纖維研究領域的熱點。其中間位芳綸以其優異的耐高溫性、尺寸穩定性、可紡性、防火性和耐腐蝕性等特性，已被成功應用于高溫過濾、個體防護、電池隔離膜、軍工宇航等眾多領域中。間位芳綸受本體結構的限制不存在熔點，其在熔融以前就已分解，因而其纖維制備工藝是十分有限，目前其制備工藝主要有干法紡絲、濕法紡絲和干噴濕紡法三種。這些方法所制備的芳綸纖維直徑均為微米數量級且纖維直徑偏差較大，這大大限制了其實際應用。

近年來，靜電紡絲技術以其制造裝置簡單、紡絲成本低廉、可紡物質種類繁多、工藝可控性強、結構可調性強等優勢，已逐漸成為高技術、高附加值納米纖維材料制備的主流方法之一。研究人員已經通過靜電紡絲技術制備了一系列間位芳綸納米纖維，Journal?of?Nanoscience?and?Nanotechnology11(2011)4004-4010利用靜電紡絲技術制備間位芳綸納米纖維的文章是以芳綸原位聚合溶液為紡絲原料經靜電紡絲，獲得了直徑150-200nm的間位芳綸納米纖維。隨后研究人員系統研究了不同離子液體溶解體系(Fibers?and?Polymers11(2010)1032-1040、Journal?of?Textile?Research32(2011)11-17)、添加碳納米管(Nanoscale5(2013)886-889)、熱拉伸等后處理工藝(Fibers?and?Polymers14(2013)405-408)條件下芳綸納米纖維的制備。此外，Fibers?and?Polymers12(2011)197-206制備了間位芳綸/醋酸纖維素纖維以及間位芳綸/纖維素纖維且考察了其耐熱性能與機械性能。中國專利CN101838888A公開了靜電紡間位芳綸納米纖維的制備方法、CN101279204A公開了高強度納米纖維功能膜的制備方法、CN102877152公開了一種芳綸1313/多壁碳納米管納米纖維及其制備方法，上述研究在一定程度上獲得了種類形貌豐富多樣的間位芳綸納米纖維材料，然而所制備的間位芳綸納米纖維依然存在纖維直徑大且分布不均勻、纖維間易滑移、力學強度差等缺陷，嚴重限制了其實際應用性能。

近期，隨著研究人員對靜電紡絲技術研究的不斷深入，人們發現該技術可通過調控溶液性質與工藝參數獲得以超細一維電紡纖維材料為支架的、具有類似于蜘網、肥皂泡結構的二維網狀纖維膜材料，網狀纖維直徑比普通靜電紡納米纖維直徑低一個數量級，目前已經引起了學術界與工業界的廣泛關注。Polymer?International61(2012)1675-1682文章中成功制備了新型間位芳綸網狀納米纖維膜，靜電紡間位芳綸納米纖維的結構調控及其性能研究(碩士論文)提出了利用靜電紡絲技術制備間位芳綸網狀納米纖維的方法，中國專利CN102704028A公開了一種間位芳綸網狀納米纖維膜的制備方法，上述研究雖制備出了間位芳綸網狀納米纖維材料，降低了纖維直徑，但其依然存在纖維膜力學強度差、網狀納米纖維結構組分單一、功能性不足等缺陷，嚴重限制了該材料的實際應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種多組分網狀納米纖維膜的制備方法，特別是一種以間位芳綸與功能性高分子為本體材料的高強度多組分網狀納米纖維膜的制備方法。

為了解決上述問題，本發明提供了一種多組分網狀納米纖維膜的制備方法，其特征在于，具體步驟為：

第一步：將間位芳綸纖維、鹵鹽與有機溶劑以質量比1∶0.004-0.4∶2.996-18.6進行混合并打漿，攪拌配制間位芳綸溶液；

第二步：將功能性高分子聚合物與溶劑以質量比1∶5.4-98.99進行混合，加入納米顆粒，加熱攪拌配制功能性高分子溶液；功能性高分子溶液中納米顆粒的質量分數為0.01％-5％；

第三步：將第一步得到的間位芳綸溶液與第二步得到的功能性高分子溶液按質量比1∶0.05-0.5進行滴加混合，超聲處理獲得紡絲溶液；

第四步：在室溫20-30℃及相對濕度20％-70％的條件下，將所述紡絲溶液進行靜電紡絲，獲得以普通納米纖維為支架的多組分網狀納米纖維膜。