[發(fā)明專利]一種增強納米纖維膜力學(xué)性能的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610006699.1
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105420923B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡寧;韓超;喻發(fā)全;曾歡;付晶;羅曉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號: D04H1/4382
• 分類號: D04H1/4382;D04H1/728;D06M10/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 崔友明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種利用靜電復(fù)合結(jié)合微波處理快速高效增強納米纖維膜力學(xué)性能的方法。

背景技術(shù)

納米纖維膜是指直徑為納米尺度而長度較大的具有一定長徑比的線狀材料。納米纖維膜具有尺度小、比表面積大、表面功能化、能夠有效調(diào)控纖維的精細結(jié)構(gòu)等突出的特性。多功能納米纖維膜在生物醫(yī)用材料、過濾防護、傳感材料、催化載體、太陽能電池等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。在實際應(yīng)用過程中，通常需要目標(biāo)材料具有多種特性。在納米材料的制備過程中，可利用兩個或以上的組分共混而將各組分具有的特性引入復(fù)合材料中，從而賦予了所制備的復(fù)合材料多種特性，且彌補了彼此的缺陷。聚電解質(zhì)是一類分子鏈中帶有許多可離解性基團的聚合物。將陽離子聚電解質(zhì)和陰離子聚電解質(zhì)共混，二者之間通過靜電相互作用可以形成聚電解質(zhì)復(fù)合物，而聚電解質(zhì)的形成不僅有利于改善共混材料的力學(xué)性能，而且使得制備的復(fù)合納米材料兼具兩種聚電解質(zhì)的性能優(yōu)勢。

雖然納米纖維膜有很多優(yōu)越的性能，但是由于納米纖維膜的孔隙率較高，使得電紡納米纖維膜的力學(xué)性能普遍不佳，因此極大地限制了納米纖維膜在很多領(lǐng)域的應(yīng)用。常見的提高納米材料力學(xué)性能的方法有：添加剛性無機納米粒子、化學(xué)交聯(lián)和熱退火處理等。例如，例如授權(quán)專利號為CN102794952B的專利中就公開了一種通過碳納米管(CNT)填料增強增韌納米纖維膜的方法，雖然該方法可以起到較好的效果，但是無機納米粒子容易團聚從而影響其進一步應(yīng)用。公開號為CN104894856A的專利中就公開了一種利用化學(xué)交聯(lián)的方法提升納米纖維膜的力學(xué)性能的方法，該方法雖然可以在一定程度上增強納米纖維膜的力學(xué)性能，但是使用了有毒有害的化學(xué)試劑，且存在化學(xué)試劑殘留，發(fā)生副反應(yīng)等問題。有文獻報道，熱退火處理納米材料幾個小時就可以在一定程度上提高納米纖維膜的力學(xué)性能。雖然熱退火處理可以有效地改善納米纖維膜的力學(xué)性能，但是這種處理方法一般需要高溫高壓處理幾個小時甚至更久，存在能耗高、能量利用率低等缺點。微波是一種電磁波，它比其它用于輻射加熱的電磁波，如紅外線、遠紅外線等波長更長，因此能夠穿透到介質(zhì)內(nèi)部，使得加熱更均勻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用靜電復(fù)合結(jié)合微波處理快速高效增強納米纖維膜力學(xué)性能的方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種增強納米纖維膜力學(xué)性能的方法，其特征為，包括以下步驟：

1)將陽離子聚電解質(zhì)加入到其良溶劑中完全溶解得到溶液，陽離子聚電解質(zhì)的質(zhì)量濃度為1～50wt％；

2)將陰離子聚電解質(zhì)加入到其良溶劑中完全溶解得到溶液，陰離子聚電解質(zhì)的質(zhì)量濃度為1～50wt％；

3)將步驟1)和步驟2)所得的聚電解質(zhì)溶液以質(zhì)量比為1:9～9:1的比例共混，攪拌2～10h得到均一透明的靜電紡絲前驅(qū)液；

4)將步驟3)所得的靜電紡絲前驅(qū)液進行靜電紡絲，制得聚電解質(zhì)復(fù)合納米纖維膜；

5)將制備的聚電解質(zhì)復(fù)合納米纖維膜置于微波反應(yīng)器中經(jīng)微波處理。

按上述方案，所述步驟1)中的陽離子聚電解質(zhì)為殼聚糖、聚乙烯亞胺、殼聚糖季銨化衍生物、聚丙烯酰胺中的任意一種或多種的混合。

按上述方案，所述步驟1)中的良溶劑為鹽酸、甲酸、乙酸、三氟乙酸、丙酮和N,N-二甲基甲酰胺中的任意一種或多種的混合。

按上述方案，所述步驟2)中的陰離子聚電解質(zhì)為果膠、羧甲基纖維素、明膠、透明質(zhì)酸、阿拉伯樹膠中的任意一種或多種的混合。

按上述方案，所述步驟2)中的良溶劑為鹽酸、甲酸、乙酸、三氟乙酸、丙酮、和N,N-二甲基甲酰胺中的任意一種或多種的混合。

按上述方案，所述步驟4)中靜電紡絲的條件如下：溫度為10～60℃，濕度為20～80％，推進速度為0.1～3.0mL/h，電壓為10～50kV，噴絲頭到接收板的距離為5～30cm。

按上述方案，所述步驟5)中的微波處理的功率為100～1000W，時間為1～10min。