[發(fā)明專利]一種具有多孔表面結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米纖維及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910207256.2
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN109881302B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張彩丹;武鮮艷;俞巧珍
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉興學(xué)院
• 主分類號: D01F8/16
• 分類號: D01F8/16;D01F8/08;D01D5/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發(fā)明公開了一種具有多孔表面結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米纖維及其制備方法，涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的一種具有多孔表面結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米纖維及其制備方法，利用相容性較差的聚琥珀酰亞胺和聚丙烯腈制備共混紡絲溶液，共混紡絲溶液在靜電紡絲過程中共同溶劑的揮發(fā)導(dǎo)致聚琥珀酰亞胺和聚丙烯腈發(fā)生相分離，形成具有多孔表面結(jié)構(gòu)的聚琥珀酰亞胺/聚丙烯腈復(fù)合納米纖維，達到增加復(fù)合納米纖維比表面積的技術(shù)效果，在過濾阻隔、超靈敏超感器等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有多孔表面結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米纖維及其制備方法。

背景技術(shù)

納米纖維是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，因其直徑在納米尺度而表現(xiàn)出多種特殊的性能。隨著納米纖維的廣泛應(yīng)用及發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū){米纖維材料的比表面積也提出了更高的要求。

研究表明，具有多孔表面結(jié)構(gòu)的納米纖維相較常規(guī)納米纖維擁有更高的比表面積。按照影響孔結(jié)構(gòu)的主要因素，可將納米纖維多孔表面制備技術(shù)分為液相分離制孔法和固相分離制孔法兩種。其中，液相分離制孔法通常以紡絲聚合物的良性溶劑和非良性溶劑共混作為紡絲溶劑配置紡絲溶液，紡絲過程中溶劑快速揮發(fā)導(dǎo)致聚合物與溶劑發(fā)生相分離，形成聚合物相和溶劑相，最終溶劑相揮發(fā)處形成孔隙，由此制備得到具有多孔表面結(jié)構(gòu)的納米纖維；而固相分離制孔法則是在聚合物紡絲液中加入固態(tài)物質(zhì)，通過靜電紡絲得到復(fù)合納米纖維，然后通過后處理去除相應(yīng)固態(tài)物質(zhì)，固相所占位置形成孔隙，由此制備得到具有多孔表面結(jié)構(gòu)的納米纖維。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)至少存在以下問題：

相關(guān)技術(shù)提供的具有多孔表面結(jié)構(gòu)的納米纖維制備方法在制備過程中，需要將良性溶劑、非良性溶劑一同揮發(fā)或?qū)⒐滔噙M行后處理去除，在進行上述工序時，固相的后處理過程及溶劑相的揮發(fā)過程容易導(dǎo)致大量環(huán)境污染，進而對工作人員的身體健康造成威脅，此外，溶劑相以及固相的使用需求量較大，回收利用較為困難，因此制備成本較高，不利于可持續(xù)發(fā)展需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對相關(guān)技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種具有多孔表面結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米纖維及其制備方法，利用聚琥珀酰亞胺和聚丙烯腈的共混紡絲溶液進行靜電紡絲來實現(xiàn)納米纖維的多孔表面結(jié)構(gòu)處理，制備得到的復(fù)合納米纖維不僅具有良好的多孔表面結(jié)構(gòu)，復(fù)合納米纖維中聚琥珀酰亞胺和聚丙烯腈組分還能夠產(chǎn)生協(xié)同作用，從而提高復(fù)合納米纖維的多孔表面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，制備過程簡單，對環(huán)境和工作人員的危害較小。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一個方面，提供一種具有多孔表面結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米纖維的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

稱取預(yù)設(shè)質(zhì)量的聚琥珀酰亞胺和聚丙烯腈分別加至盛有共同溶劑的容器后，在常溫或加熱條件下攪拌至完全溶解，經(jīng)靜止脫泡處理后得到聚琥珀酰亞胺/聚丙烯腈共混紡絲溶液；

將所述聚琥珀酰亞胺/聚丙烯腈共混紡絲溶液從所述容器轉(zhuǎn)移至靜電紡絲裝置的存儲容器后，向所述靜電紡絲裝置施加高壓靜電進行靜電紡絲，使得所述聚琥珀酰亞胺/聚丙烯腈共混紡絲溶液在高壓靜電的電場力拉伸作用下形成靜電紡絲射流，所述靜電紡絲射流沉積于接收裝置的接收表面，形成具有多孔表面結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米纖維。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述聚琥珀酰亞胺和聚丙烯腈的質(zhì)量比為1:9-9:1。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述聚琥珀酰亞胺/聚丙烯腈共混紡絲溶液的質(zhì)量百分比濃度為10%-50%。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述共同溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜中至少一種。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述加熱條件的加熱溫度為30-80℃。

在一個優(yōu)選的實施例中，靜電紡絲工序工作參數(shù)包括：所述聚琥珀酰亞胺/聚丙烯腈共混紡絲溶液的推進速度為0.1-2mL/h，紡絲電壓為7-30kV。