[發明專利]一種聚苯乙烯?聚偏氟乙烯同軸靜電紡絲纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201610250787.6
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN105734696B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 張愛英;張帆;馮增國
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D5/247;D01D5/34;D01F8/10;D01F1/09
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 楊志兵,李愛英

技術領域

本發明涉及一種聚苯乙烯-聚偏氟乙烯同軸靜電紡絲纖維的制備方法，屬于靜電紡絲領域。

背景技術

在人類開采、運輸、利用和儲存石油過程中，經常發生一些漏油事故。據統計從1973-2006年間，我國共發生近3000起事件，漏油約4萬噸；2007年以后重大漏油事故又有6起，特別是2011年6月的中海油渤海灣漏油事故，對我國自然環境造成了巨大危害。

靜電紡絲法制備的聚苯乙烯纖維在微米、亞微米或納米材料的范圍，具有較大的比表面積，因此可以高效率的吸附水面油污，避免了石油資源的浪費的同時又解決了油污染造成的危害。在聚苯乙烯的靜電紡絲過程中，通過調控紡絲條件，如濕度，或在紡絲過程中添加一些物質可以制備出多孔的聚苯乙烯靜電紡絲纖維，使其比一般的靜電紡絲纖維具有更大的比表面積，從而獲得更高的吸附效率。但是聚苯乙烯纖維力學性能較差，在使用過程中容易斷裂。東華大學林金友利用同軸靜電紡絲技術，以聚苯乙烯為殼，聚氨酯為芯制備出了同軸纖維，所述同軸纖維的斷裂應力和屈服應力雖然有了一定程度的提高，但同時其初始模量也在一定程度上被降低了，因此，所述同軸纖維在使用過程仍容易斷裂。

發明內容

針對現有聚苯乙烯纖維力學性能較差，在使用過程中容易斷裂的問題，本發明的目的在于提供一種聚苯乙烯-聚偏氟乙烯同軸靜電紡絲纖維的制備方法，所述同軸靜電紡絲纖維的綜合力學性能優異。

本發明的目的由以下技術方案實現：

一種聚苯乙烯-聚偏氟乙烯同軸靜電紡絲纖維的制備方法，所述方法步驟如下：

(1)于40～50℃下，將聚偏氟乙烯溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，得到聚偏氟乙烯紡絲溶液；

(2)將聚苯乙烯溶解在四氫呋喃中，得到溶液a；向溶液a中加入氯化鈉，混合均勻，得到聚苯乙烯紡絲溶液；

(3)以聚偏氟乙烯紡絲溶液為內管紡絲溶液，以聚苯乙烯紡絲溶液為外管紡絲溶液，于溫度為20～30℃，濕度為20～40％的環境下進行同軸靜電紡絲，去除N,N-二甲基甲酰胺和四氫呋喃，得到本發明所述聚苯乙烯-聚偏氟乙烯同軸靜電紡絲纖維；

其中，所述聚偏氟乙烯紡絲溶液的粘度小于聚苯乙烯紡絲溶液的粘度；

所述同軸靜電紡絲的參數優選如下：

電壓為20～25KV；接收距離為15～20cm；外管紡絲溶液的注射速度為1.8ml/h；內管紡絲溶液注射速度為0.6～0.9ml/h；

所述聚偏氟乙烯紡絲溶液中聚偏氟乙烯的質量濃度優選15％；

所述溶液a中聚苯乙烯的質量濃度優選25％；

所述氯化鈉與溶液a的質量比優選1:20。

有益效果

(1)本發明所述方法制備得到的同軸靜電紡絲纖維具有優異的綜合力學性能優異；其斷裂應力最高可達3.96MPa，相較于以聚氨酯為芯的同軸靜電紡絲纖維提高了168％，在使用過程中可以有效的防止在使用過程中容易發生斷裂等情況發生；其屈服應力最高可達4.01MPa，相較于以聚氨酯為芯的同軸靜電紡絲纖維提高了188％，說明需要較大的力才可以使其發生形變，因而具有了更廣的適用范圍；其初始模量有非常顯著的提高，從之前的2.39MPa提高到了125MPa，材料的抗壓抗拉強度有了很大提升，極大提高了使用過程中運輸和儲存的便利性。

(2)本發明所述方法以聚偏氟乙烯紡絲溶液為內管紡絲溶液，以聚苯乙烯紡絲溶液為外管紡絲溶液，制備得到的同軸靜電紡絲纖維具有多孔結構，使其具有較大的比表面積，可以高效率的吸附水面油污，在避免了石油資源的浪費的同時解決了油污染造成的危害。

(3)本發明所述方法采用的同軸靜電紡絲在濕度為20～40％的環境下進行；當濕度過低，纖維表面成孔性較差；濕度過高，空氣中水分較多，紡絲電壓會有一定的安全隱患。

(4)本發明所述方法在聚苯乙烯溶液中加入了氯化鈉，增強了其導電性，更利于同軸纖維的形成。

附圖說明

圖1為實施例1中所述聚苯乙烯-聚偏氟乙烯同軸靜電紡絲纖維的掃描電鏡(SEM)圖；

圖2為實施例1中所述聚苯乙烯-聚偏氟乙烯同軸靜電紡絲纖維的透射電鏡(TEM)圖；

圖3為對比例1、實施例1和實施例2中所述纖維的應力-應變圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例來詳述本發明，但不限于此。

以下實施例中提到的主要試劑信息見表1；主要儀器與設備信息見表2。

表1

表2