[發(fā)明專利]一種簡單制備均勻的微米級纖維的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910309700.1
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110004520B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧旭;謝京勵
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: D01F9/08
• 分類號: D01F9/08;D01F6/22
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 郭艷艷

本發(fā)明公開了一種簡單制備均勻的微米級纖維的方法，包括以下步驟：制備單分散性的膠體顆粒懸浮液；將所得膠體顆粒懸浮液進行純化處理，得到膠體顆粒與水和醇的混合液，所述醇為烷基碳原子數(shù)≤3的醇，醇含量為70％?100％，所得膠體顆粒體積含量≥0.1％；將膠體顆粒懸浮液轉(zhuǎn)移至容器中，入烘箱烘烤，待溶液蒸發(fā)完，得到由膠體顆粒組成的微米級纖維。本發(fā)明操作簡便、成本低廉、具有可重復(fù)性且容易量產(chǎn)，為微米級纖維提供了一種新的制備方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料合成領(lǐng)域，具體涉及一種簡單制備均勻的微米級纖維的方法。

背景技術(shù)

纖維是指由連續(xù)或不連續(xù)的細絲組成的材料，在現(xiàn)代生活中，由于其在紡織、醫(yī)藥、建筑、生物等方面的應(yīng)用，已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注。最常見的纖維制備方法是紡絲，將紡絲流體用紡絲泵連續(xù)、定量而均勻地從噴絲頭的毛細孔中擠出形成液態(tài)細流，再在空氣或凝固浴中固化成絲條。紡絲通常要求聚合物加熱熔融，或?qū)⒕酆衔锶芙庠谀撤N溶劑中，制備成適宜濃度溶液再進行紡絲。但是，由膠體納米顆粒形成的纖維無法通過這種方法制備。

由膠體納米顆粒形成的纖維在納米通道、光學(xué)裝置、掩膜刻蝕技術(shù)等方面具有廣泛用途。一種常見的方法是限域自組裝法，通過施加外力作用或設(shè)計圖案化的基底從而限制顆粒的自組裝。但這種方法可操作性受到限制，且對設(shè)備條件要求較高。另一種常用方法是對流組裝。隨著溶劑蒸發(fā)，膠體顆粒在基底上完成自組裝，形成膠體膜。膠體膜與基底結(jié)合，產(chǎn)生應(yīng)力，該應(yīng)力抵抗膠體膜的變形，當應(yīng)力大小超過臨界值時，裂痕成核并沿蒸發(fā)方向傳播，從而形成微米級纖維。但是這種方法制備的纖維可重復(fù)性差，纖維大小不均勻，邊界不清晰，內(nèi)部會產(chǎn)生二次裂紋，破壞纖維的完整性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對上述現(xiàn)有技術(shù)方案的不足，本發(fā)明提供一種簡單制備均勻的微米級纖維的方法，操作簡便、成本低廉、具有可重復(fù)性且容易量產(chǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種簡單制備均勻的微米級纖維的方法，包括以下步驟：

S1.制備單分散性的膠體顆粒懸浮液；

S2.將步驟S1所得膠體顆粒懸浮液進行純化處理，以去除懸浮液中未完全反應(yīng)物和雜質(zhì)，得到膠體顆粒與水和醇的混合液，所述醇為烷基碳原子數(shù)≤3的醇，醇的體積含量為70％-100％，所述膠體顆粒體積含量≥0.1％；

S3.將步驟S2所得混合液轉(zhuǎn)移至容器中，在25-100℃溫度下烘干，得到微米級纖維。

進一步地，步驟S1中膠體顆粒懸浮液為膠體顆粒為二氧化硅膠體顆粒懸浮液或聚苯乙烯膠體顆粒懸浮液。

進一步地，膠體顆粒懸浮液中的膠體顆粒粒徑為20nm-500nm；其中，優(yōu)選膠體顆粒粒徑為150nm。

進一步地，二氧化硅膠體顆粒懸浮液制備方法如下：

將水和氨水溶液混合，水浴加熱至60℃后，加入正硅酸乙酯，以大于100r/min的攪拌速度攪拌至完全反應(yīng)，得到二氧化硅膠體顆粒懸浮液；所述水、氨水溶液和正硅酸乙酯的體積比為100:15:6。

進一步地，聚苯乙烯膠體顆粒懸浮液制備方法如下：

將過硫酸鉀和十二烷基硫酸鈉溶于水中，所述過硫酸鉀、十二烷基硫酸鈉和水的質(zhì)量比為3:4:3000，在混合液中通入氮氣并攪拌≥5min，水浴加熱至70℃后，加入苯乙烯單體，以＞100r/min的攪拌速度攪拌至完全反應(yīng)，得到聚苯乙烯膠體顆粒懸浮液；所述混合液和苯乙烯單體的體積比為25:1。

進一步地，步驟S2中純化處理的具體方法為，先通過離心分離出膠體顆粒懸浮液中的膠體顆粒，離心轉(zhuǎn)速≥5000r/min，再用水洗滌，然后將膠體顆粒分散于水和醇的混合液中。