[發明專利]一種表面功能同步修飾柔性納米纖維復合膜的制備方法

在審

• 申請號: 202010180451.3
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111364166A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 鄭高峰;彭昊;傅剛;姜佳昕;柳娟;鄭建毅;劉益芳
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D01D5/00;D01F6/48;D01F1/10;D01D1/02
• 代理公司: 廈門市寬信知識產權代理有限公司 35246
• 代理人: 巫麗青;寧霞光

本發明公開了一種表面功能同步修飾柔性納米纖維復合膜的制備方法，包括如下步驟：(1)制備功能修飾性納米顆粒和高分子聚合物的混合溶液；(2)制備功能修飾性納米顆粒懸濁液；(3)利用靜電紡絲裝置和霧化裝置并采用同步修飾工藝制備柔性納米纖維復合膜：(4)真空環境中干燥，得到干燥的復合纖維膜。通過本發明方法可以使修飾性顆粒同時分布在高分子聚合物纖維的內部和表面，大大增加修飾性顆粒在纖維表面的負載率，提高功能材料的接觸面積，達到纖維表面功能修飾的目的。本發明方法通過添加不同的修飾性顆粒可以達到提高復合纖維膜導電性、比表面積(BET)、催化能力、比電容特性、儲能效率等多種目的。

技術領域

本發明涉及納米復合材料領域，特別是一種表面功能同步修飾柔性納米纖維復合膜的制備方法。

背景技術

隨著科技技術的高速發展，柔性功能復合膜在柔性電子器件、污染凈化、催化吸附、生物醫療等領域具有廣泛需求。開發出一種柔性、高穩定性、高電學、化學特性的柔性功能復合膜成為了納米復合材料領域的一個研究重點。

靜電紡絲作為一種經濟便捷的微納米結構噴射制造技術，以其工藝簡單、操作方便、材料兼容性好等優點，成為了主流的納米纖維制造技術。通過靜電紡絲制備的納米纖維膜具有高比表面積、柔性好等優點，同時可以通過添加功能修飾材料對納米纖維進行改性，以獲得符合人們需求的納米結構。

例如科研人員通過在紡絲纖維中添加石墨烯、碳納米管等材料增強其導電性能；添加金屬粒子或金屬氧化物等提升其比電容能力；添加氧化石墨烯改善其機械性能；添加催化試劑使其獲得催化功能等。靜電紡絲擁有良好的可拓展性，科研人員致力于研究更加便捷經濟的方法獲得更高纖維表面功能修飾材料含量、更穩定的復合納米纖維膜制備工藝。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提供一種表面功能同步修飾柔性納米纖維復合膜的制備方法，采用表面功能材料同步修飾工藝來提高功能修飾材料在紡絲纖維表面的負載率，同時避免了由于功能材料團聚帶來的成膜均勻性差、功能材料附著性差等問題，通過該工藝可以經濟高效穩定地獲得高功能修飾材料負載率的復合納米纖維膜，提高功能修飾材料在納米制造領域的利用效率，降低制造成本。

本發明采取的具體技術方案是：

一種表面功能同步修飾柔性納米纖維復合膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備功能修飾性納米顆粒和高分子聚合物的混合溶液；

(2)制備功能修飾性納米顆粒懸濁液；

(3)利用靜電紡絲裝置和霧化裝置并采用同步修飾工藝制備柔性納米纖維復合膜：

靜電紡絲裝置中紡絲噴頭為多通路噴頭，且在靜電紡絲裝置收集裝置上方對應位置安裝霧化裝置噴頭；將功能修飾性納米顆粒和高分子聚合物的混合溶液、功能修飾性納米顆粒懸濁液分別通入紡絲噴頭的不同通路內，并將功能修飾性納米顆粒懸濁液通入到霧化裝置噴頭內；同時啟動靜電紡絲裝置和霧化裝置，在收集紡絲纖維的過程中進行霧化修飾，提高修飾性納米顆粒在纖維表面的附著密度，得到高負載率功能修飾性納米顆粒的復合纖維膜；

(4)真空環境中干燥，得到干燥的復合纖維膜。

為了更好的實現本發明，所述多通路噴頭可為同軸噴頭，也可為其他形式的多通路噴頭比如多通道并行噴射的多軸噴頭。

為了更好的實現本發明，所述紡絲噴頭內不同通路分別利用不同的注射泵控制通路內液體的供液速度。

為了更好的實現本發明，制備功能修飾性納米顆粒和高分子聚合物的混合溶液的具體方法為：將功能修飾性納米顆粒和高分子聚合物粉末溶解于有機溶劑中，充分攪拌后，置于超聲震蕩儀中充分震蕩，使功能修飾性納米顆粒均勻分散在混合溶液。