[發明專利]一種納米纖維電活性聚合物材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810328794.2
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108532014A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 蔡志江;邱云明;翟婷婷
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: D01F2/08
• 分類號: D01F2/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種納米纖維電活性聚合物材料及其制備方法，更具體地說，是涉及一種以纖維素為原料的納米纖維電活性聚合物材料及其制備方法，屬于高分子材料領域。該方法包括以下過程：該方法首先將纖維素在真空下干燥24h，去除纖維素中的水分，再將其溶解于溶劑中配置成一定濃度的紡絲液，在紡絲液中加入一定量的活性慘雜劑，連續攪拌使其均勻分散，再通過靜電紡絲設備在一定的工藝參數條件下進行靜電紡絲，真空干燥后，對靜電紡絲膜表面鍍金屬電極制得納米纖維電活性聚合物材料。本發明制備方法過程簡單，所制備的納米纖維電活性聚合物材料具有高比表面積和優良的電活性性能，可作為一種新型的納米纖維電活性聚合物材料。

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，具體涉及一種納米纖維電活性材料及其制備方法。

背景技術

電活性聚合物，又被稱為電刺激響應性聚合物材料，是一類能夠在外電場誘導下，通過材料內部結構改變而產生多種形式的力學響應的材料。早在19世紀80年代，倫琴首次橡皮筋在電場中可以發生長度的改變。20世紀40年代末，人們首次發現了化學活性聚合物材料，如將膠原質纖維浸泡在酸或堿溶液中時可重復收縮和膨脹。1969年，研究發現聚偏氟乙烯材料具有較大的壓電效應，人們開始把目光投向PVDF及其共聚物體系。隨著電活性聚合物材料研究的不斷深入和發展，其巨大的應用前景已呈現在人們面前。目前，電活性聚合物已經被開發的科學應用領域主要有：飛行器、機器人、傳感器、醫療等。當前，電活性聚合材料的研究集中在合成類聚合物材料上，如聚偏氟乙烯、聚丙烯酸酯等。這些合成類聚合物材料需消耗大量的石油資源，而且廢棄物會對環境造成破壞，制造成本也相對很高，極大地制約了電活性聚合物的大規模應用。纖維素是地球上分布最廣、年產量最大的天然生物源高分子材料，是真正意義上的可持續、不可消耗的天然原料。早在上個世紀五十年代，人們就已經發現纖維素具有壓電效應。后來又發現，植物纖維素中取向結晶部分表現出了較強的剪切壓電效應，這使纖維素可以作為電子型電活性材料而得到應用。與傳統的電活性材料相比，纖維素價格便宜，可以有效降低電活性材料產品的成本；纖維素是可降解材料，取自自然，歸于自然，對環境沒有損害，是環保、低碳型材料。靜電紡絲是一種使帶電荷的聚合物溶液或熔體在靜電場中射流來制備聚合物超細纖維的加工技術，平均直徑范圍一般在幾微米至幾十納米之間，它被認為是制備納米級聚合物連續長絲的最有效方法之一。本發明采用靜電紡絲技術，先將纖維素溶解在溶劑中形成紡絲溶液，然后加入活性摻雜劑，再通過靜電紡絲制備納米纖維電活性聚合物材料。本發明方法制備工藝簡單，制備的納米纖維電活性聚合物材料具有比表面積大，電活性高的優點。

發明內容

本發明的目的是以纖維素為原料，采用靜電紡絲技術，先將纖維素溶解在溶劑中形成紡絲溶液，然后加入活性摻雜劑，再通過靜電紡絲制備納米纖維電活性聚合物材料。通過調整靜電紡絲參數，調控納米纖維電活性聚合物材料的直徑，使其具有高比表面積和優良的電活性性能，成為一種新型的納米纖維電活性聚合物材料。

本發明采用下述技術方案實現。一種納米纖維電活性聚合物材料及其制備方法，該方法首先將纖維素在真空下干燥24h，去除纖維素中的水分，再將其溶解于溶劑中配置成一定濃度的紡絲液，在紡絲液中加入一定量的活性慘雜劑，連續攪拌使其均勻分散，再通過靜電紡絲設備在一定的工藝參數條件下進行靜電紡絲，真空干燥后，對靜電紡絲膜表面鍍金屬電極制得納米纖維電活性聚合物材料。

該方法其特征在于包括以下過程：

(1)將分子量為100000～800000(數均分子量)的纖維素在真空下干燥24h，去除纖維素中的水分；

(2)將干燥后的纖維素溶于溶劑中配置成1％～10％(質量比)的溶液，真空過濾，得到紡絲液；(3)在紡絲液中加入一定量的摻雜劑，連續攪拌使其均勻分散，摻雜劑與纖維素的用量為0.01∶1～0.1∶1(質量比)；