[發(fā)明專利]基于步進(jìn)拉伸法制備聚合物螺旋微納米纖維陣列的方法

有效

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• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109705378B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷彪;張鴻健;葉國永;劉紅忠;蔡崇文;張煜昊
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: C08J3/28
• 分類號: C08J3/28;C08J3/00;B82Y40/00;C08L101/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

基于步進(jìn)拉伸法制備聚合物螺旋微納米纖維陣列的方法，先制備具有微納米孔陣列的供料箱和推桿，再將液態(tài)光敏樹脂注入供料箱中并蓋上推桿；然后使供料箱與基底接觸上，向下推動推桿擠出液態(tài)光敏樹脂，使纖維根部與基底緊密結(jié)合；通過運(yùn)動控制系統(tǒng)帶動供料箱向上做螺旋運(yùn)動，同時推動推桿，勻速擠出液態(tài)光敏樹脂；再開啟UVLED光源組，使UVLED光源組從微納米纖維根部開始，逐層向上勻速掃描，使微納米纖維陣列固化，得到聚合物螺旋微納米纖維陣列；然后通過激光熔斷聚合物螺旋微納米纖維陣列頂端使其與供料裝置分離；高壓汞燈照射聚合物螺旋微納米纖維陣列使其二次固化；本發(fā)明具有制造方法簡單，微納米纖維直徑均勻，螺旋結(jié)構(gòu)連續(xù)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及螺旋結(jié)構(gòu)微納米纖維技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于步進(jìn)拉伸法制備聚合物螺旋微納米纖維陣列的方法。

背景技術(shù)

自然界存在的大多數(shù)的纖維，如羊毛、棉、麻、蠶絲等都具有螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋微納米纖維有著極大的長度直徑比和比表面積，其表面能和活性相當(dāng)高，有著獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)。螺旋微納米纖維往往有較強(qiáng)的柔韌性和彈性，較高的孔隙度，有很強(qiáng)的吸附能力，過濾性和阻隔性優(yōu)秀，廣泛應(yīng)用于光學(xué)元件、過濾材料、生物傳感器、藥物輸送和傳感元件等中。

近些年發(fā)展出許多種制備微納米纖維的方法，如拉伸法、模板聚合法、相分離法、自組織法等。這些方法都存在一些不足之處，拉伸法與化纖工業(yè)中的干法紡絲類似，該方法能制備出單根較長的微納米纖維，但要求材料能承受巨大的牽引變形；模板聚合法以微納米多孔膜為模板，常用來制備中空微納米纖維，但是其缺陷在于不能制備連續(xù)的微納米長纖維；相分離法用于制備微納米多孔泡沫；自組織法是一種利用自身材料，組裝出預(yù)期圖案和功能的方法，此方法耗時且效率低。上述的幾種方法都難以制造出結(jié)構(gòu)連續(xù)而且三維形狀復(fù)雜的聚合物螺旋微納米纖維陣列。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于步進(jìn)拉伸法制備聚合物螺旋微納米纖維陣列的方法，具有制造方法簡單，微納米纖維直徑均勻，螺旋結(jié)構(gòu)連續(xù)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種基于步進(jìn)拉伸法制備聚合物螺旋微納米纖維陣列的方法，包括以下步驟：

1)制備具有微納米孔陣列的供料裝置：供料裝置包括供料箱1和與之配合的推桿2，通過激光打孔工藝在供料箱1底部制備微納米孔陣列,微納米孔直徑D＝5-100μm,間距L＝10-1000μm，中心距K＝15-1100μm；

2)先通過真空處理去除液態(tài)光敏樹脂3中的氣泡，再將液態(tài)光敏樹脂3注入供料箱1中并蓋上推桿2；

3)制備聚合物螺旋微納米纖維陣列：先降落供料裝置使供料箱1與基底5接觸上，緩慢向下推動推桿2擠出液態(tài)光敏樹脂3，使纖維根部與基底5緊密結(jié)合；通過運(yùn)動控制系統(tǒng)帶動供料裝置向上做螺旋運(yùn)動，同時推動推桿2，勻速擠出液態(tài)光敏樹脂3；在擠出工作開始約1-2s后，開啟UVLED光源組6，使UVLED光源組6從微納米纖維根部開始，逐層向上勻速掃描，使微納米纖維陣列4固化，待UVLED光源組6掃描至微納米纖維陣列4頂部，微納米纖維陣列固化完成，得到聚合物螺旋微納米纖維陣列；

4)激光熔斷微聚合物螺旋微納米纖維陣列頂端使其與供料裝置分離：在擠出工作持續(xù)5-100s后，供料裝置停止工作；使用激光源7將聚合物螺旋微納米纖維陣列頂部熔斷，使聚合物螺旋微納米纖維陣列與供料裝置分離；

5)高壓汞燈照射聚合物螺旋微納米纖維陣列使其二次固化：將聚合物螺旋微納米纖維陣列列置于高壓汞燈8下照射，進(jìn)行二次固化；清洗吹干后，得到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的聚合物螺旋微納米纖維陣列。

所述步驟3)中微納米纖維螺旋升角為20°-45°，螺旋圈數(shù)為10-100圈。

所述步驟2)中液態(tài)光敏樹脂使用DLP 602型光敏樹脂、Ausbond A370型光敏樹脂或SOMOS 8000型光敏樹脂。