[發明專利]一種抗紫外PAN/GO同軸納米纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201610006684.5
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105624830B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 朱利民;施其權;聶華麗;吳煥嶺;劉琳
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D01F8/10
• 分類號: D01F8/10;D01F8/18;D01D5/00;D01D5/34;D01D1/02
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于納米纖維及其制備領域，特別涉及一種抗紫外PAN/GO同軸納米纖維及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著納米科技的飛速發展，納米材料成為了材料學研究的熱點。納米材料通常具有很高的表面積-體積比以及納米效應，往往具有普通材料不具備的獨特的性能，如高的表面能、高表面活性等。制備納米材料的方法有很多，其中靜電紡絲是一種制備納米至微米級纖維最簡單、切實可行的方法，也是最具前景的一種技術。靜電紡絲的概念最早由Zeleny在1917年提出，1934年Formalas等首次利用靜電紡絲裝置制得聚合物纖維并申請了專利，直至二十世紀90年代靜電紡絲才引起了人們的廣泛關注。進入二十一世紀后，關于電紡絲的文獻顯著增加，這不僅積極地推動了電紡絲技術的發展，同時也證明了靜電紡絲技術在制備納米材料上的優勢，拓寬了電紡絲技術的應用領域。

靜電紡絲法也被認為是靜電霧化的一種，此法是通過給聚合物溶液或熔體施加一個外加電場，使聚合物溶液或熔體首先在噴射孔處形成Taylor圓錐形液滴，當電場力克服了液滴的表面張力后，形成噴射流并在靜電場中進一步拉伸、變形、細化，伴隨著溶劑蒸發，最后固化在接收板上得到纖維或其他形狀的物質。現在，已經有近百種天然高分子和合成聚合物通過靜電紡絲技術被制成了納米纖維，其應用范圍涉及多個領域，如過濾材料、生物醫藥材料、組織工程支架及催化劑載體材料、航天器材和光電器件等等。

紫外線按其波長范圍可分為三段，即：UV-A(λ＝400～315nm)，UV-B(λ＝315～280nm)，UV-C(λ＝280～100nm)。其中，UV-C在輻射的過程中幾乎已被大氣層所吸收。紫外線對人類的益處是能滅菌消毒，促進人體內維生素D的合成。但自上世紀初葉以來，由于世界各國大量使用氟利昂等氟抓烷類物質，使大氣中臭氧層遭到破壞，導致陽光中輻射到地面的紫外線尤其是短波長的紫外線增強。紫外線輻射量的增加和短波長化，對人類賴以生存的環境產生重大影響，過量的紫外線照射會誘發皮膚病(甚至皮膚癌)、白內障、降低免疫功能等，直接危害人體健康。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種抗紫外PAN/GO同軸納米纖維及其制備方法，該方法操作簡單，參數易于控制，得到的纖維直徑均一穩定，抗紫外性能良好。

本發明的一種抗紫外PAN/GO同軸納米纖維，所述同軸納米纖維的芯層紡絲液為聚丙烯腈PAN加入溶劑DMF中，殼層紡絲液為氧化石墨烯GO加入溶劑DMF中；其中，納米纖維中PAN和GO的質量比例為1～3：0.002～0.02。

本發明的一種抗紫外PAN/GO同軸納米纖維的制備方法，包括：

(1)將PAN粉體烘干，400目篩網過濾除去顆粒，得到PAN細粉；

(2)將氧化石墨烯溶解于DMF中，得到殼層紡絲液；其中，氧化石墨烯與DMF的比例為0.5～5mg：5mL；

(3)將步驟(1)中的PAN細粉加入DMF中，25℃～37℃下攪拌溶脹6～12h，然后60℃～80℃油浴加熱溶解12h～24h，得到芯層紡絲液；其中，PAN細粉與DMF的比例為0.5～1.5g：10mL；

(4)用注射器分別取步驟(2)中的殼層紡絲液和步驟(3)中的芯層紡絲液，連接同軸紡絲針頭，置于靜電紡絲裝置上進行電紡，收集，干燥，得到抗紫外PAN/GO同軸納米纖維；其中，紡絲參數為：殼層紡絲液的流速為0.4～1.0mL/h，芯層紡絲液的流速為0.7～2.0mL/h，接收板距噴絲口距離為10～15cm，靜電壓為10～18kv，溫度為15℃～35℃，環境濕度為60±5％；PAN/GO同軸納米纖維中PAN和GO的質量比例為1～3：0.002～0.02。

所述步驟(1)中烘干的溫度為60℃～120℃，時間為10h～24h。

所述步驟(2)中溶解的方式為攪拌溶解或者25℃～80℃油浴加熱溶解。

所述步驟(2)和步驟(3)中DMF的質量濃度＞99.99％。

所述步驟(4)中注射器規格為5mL，同軸紡絲針頭內針頭內徑0.34mm，外針頭內徑1.12mm。

所述步驟(4)中電紡時電阻加熱器置于靜電紡絲設備邊，對纖維形成區進行加熱，溫度為15℃～35℃。

所述步驟(4)中同軸纖維干燥為室溫下干燥12～18h，再置于37℃真空干燥箱中干燥12～18h。

所述步驟(4)中接收板采用鋁箔接地接收。

所述步驟(4)中抗紫外PAN/GO同軸納米纖維干燥后置于真空干燥箱中24℃保存。