[發明專利]一種靜電紡納米復合纖維氈及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710947361.0
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107675361B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 孟娜;辛斌杰;鄭元生
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D04H1/4382;D04H1/4374;D01F6/94;D01F1/10;D01F1/09;D01F2/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 曹莉

本發明涉及復合材料領域，特別涉及一種靜電紡納米復合纖維氈及其制備方法和應用。其制備方法為將石墨烯、SiO₂、TiO₂溶解于二甲基乙酰胺溶液中，進行超聲波分散，得到混合溶液，加入聚砜酰胺溶液中，攪拌，超聲波分散得到聚砜酰胺紡絲液；將天然纖維素/LiCl/DMAC紡絲液和聚砜酰胺紡絲液超聲振蕩混合，采用靜電紡絲工藝得到紡納米纖維氈；將PPS纖維無紡布與納米纖維氈復合，得到靜電紡納米復合纖維氈。本發明中的復合纖維氈的導電性、斷裂強度及抗紫外線能力都明顯提升，其大大改善了纖維的綜合性能，拓寬了復合纖維氈的應用領域。

技術領域

本發明涉及復合材料領域，特別涉及一種靜電紡納米復合纖維氈及其制備方法和應用。

背景技術

聚砜酰胺屬于芳香族聚酰胺類，是一種新型的高性能紡織材料。由于其高分子鏈上引入極強的吸電子基團-砜基，通過苯環的雙鍵共軛系統，使酰胺基上氮原子的電子云密度顯著下降，從而擁有優良的耐熱性和阻燃性能等，可應用于航空航天領域以及高溫工作環境下的防護及其他有阻燃要求的民用領域，在國防軍工和現代工業上有著重要的用途。然而聚砜酰胺存在比電阻高、易產生靜電及易光老化等缺陷，在一定程度上制約了其在材料領域的應用以及后續加工。同時，不能降解的高分子材料對環境造成的“白色污染”越來越嚴重，可生物降解的天然纖維素的使用成為材料領域的研究熱點。因此，如何提高聚砜酰胺材料的導電性能、抗紫外性能和拓寬纖維素在納米精細化工、納米醫藥、納米食品、納米復合材料和新能源中的應用成為國內外科學家競相開展的研究課題。

現有制備石墨烯聚合物復合纖維的技術中。專利《一種石墨烯聚合物復合纖維膜增強增韌復合材料的制備方法》(CN 105153640 A)通過石墨烯和熱塑性聚合物經靜電紡絲工藝制備的石墨烯聚合物復合纖維膜。專利《一種石墨烯/聚砜酰胺復合織物及其制備方法》(CN 106087396 A)利用石墨烯浸漬膜層法，制備出一種石墨烯/聚砜酰胺復合織物。專利《一種石墨烯/聚對苯二甲酸乙二酯復合纖維及其制備方法》(CN 201610027439.2)通過熔融紡絲方法制備了石墨烯/聚對苯二甲酸乙二酯復合纖維。上述專利中制備的石墨烯聚合物復合纖維性能較單一，難以滿足工業多元化的需求。

現有技術中的靜電紡納米復合纖維氈的抗紫外性及耐高溫性等不佳，不耐腐蝕，阻燃性能差，限制了復合纖維氈的使用領域。

發明內容

本發明的目的是提供一種靜電紡納米復合纖維氈具有非常好的抗紫外線能力顯著提高，而且耐高溫、耐腐蝕性強，力學性能優異，可用在特殊的太空服面料領域。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種靜電紡納米復合纖維氈的方法，其步驟包括：

(1)將剪碎的天然纖維素加入N,N’-二甲基乙酰胺進行活化；降溫后快速加入干燥的LiCl，并攪拌溶解，超聲消泡后得到天然纖維素/LiCl/DMAC紡絲液；優選的，攪拌速度為300-500r/min，攪拌時間為2h，超聲頻率為30-40KHz，消泡時間為1h，得到的天然纖維素/LiCl/DMAC紡絲液穩定，均勻。

(2)將石墨烯、SiO₂、TiO₂溶解于二甲基乙酰胺溶液中，進行超聲波分散，得到混合溶液；在混合溶液中加入10-14wt％的聚砜酰胺溶液中，攪拌，然后再進行超聲波分散得到聚砜酰胺紡絲液；

優選的，所述聚砜酰胺溶液的濃度為12wt％，12wt％的聚砜酰胺溶液具有較好的紡絲粘度，便于紡絲。

優選的，所述石墨烯的片徑為200-500nm，片層為1-5層，所述石墨烯符合納米纖維制備的尺寸，片層數少有利于石墨烯在聚合物中分散，石墨烯的層間相互作用減弱。