[發明專利]一種多孔聚丙烯腈納米纖維膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202011039324.8
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112226912A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 宗憲波;張林;薛飛;李佳根
• 申請（專利權）人: 北京碳陽科技有限公司;新材料與產業技術北京研究院;江蘇新視界先進功能纖維創新中心有限公司
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D04H1/43;D01D5/00;D01D5/247
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 宋艷艷

本發明提供一種多孔聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法，所述制備方法以N,N?二甲基甲酰胺和水為混合溶劑，由于混合溶劑中有少量的水，在靜電紡絲的過程中，紡絲液形成富溶劑相和富聚合物相，并且富溶劑相和富聚合物相在紡絲過程中發生熱致相分離，形成多孔聚丙烯腈纖維。本發明提供的多孔聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法，操作簡單，不需要后處理除去模板，大大簡化了多孔聚丙烯腈纖維的制備流程，得到的多孔聚丙烯腈納米纖維膜的比表面積在510m³/g以上，孔體積為0.306cm³/g以上，拉伸斷裂強度為5MPa以上，具有優良的力學性能和多孔性。

技術領域

本發明納米纖維技術領域，具體涉及一種多孔聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法及得到的纖維膜。

背景技術

多孔纖維具有比表面積大、孔隙率高、可控化學結構等特點，被廣泛應用于工農業及醫療等多個領域，如催化主/助載體、吸附材料、空氣凈化、水處理、醫用防護、光電材料等。目前多孔聚丙烯腈納米纖維的制備主要通過模板法來得到，如將在聚丙烯腈聚合物中添加性質相差較遠的另一種物質，將混合物紡絲成纖維，然后利用添加物質與聚合物之間不同的熱穩定性、溶解性等性能，使添加物熱分解或溶解到溶劑中而除去添加物，得到多孔聚丙烯腈纖維。

然而，上述方法需要對初紡纖維進行后處理，條件苛刻，過程比較復雜，且會損傷聚丙烯腈纖維的多孔結構。

發明內容

為了解決以上的技術問題，本發明提供一種操作簡單，無需后處理除去模板的多孔聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法。本方法得到的多孔聚丙烯腈納米纖維膜具有較高的比表面積和穩定的孔隙結構。

本發明的目的是提供一種多孔聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法。

本發明的另一目的是提供上述方法得到的多孔聚丙烯腈納米纖維膜。

本發明提供的多孔聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)取聚丙烯腈，溶解于N,N-二甲基甲酰胺和水的混合溶劑中，攪拌，得到聚丙烯腈紡絲液；

優選地，步驟(1)中，所述聚丙烯腈的分子量為8000-150000。

優選地，步驟(1)中，混合溶劑中N,N-二甲基甲酰胺和水的重量比為5-12:1。進一步優選地，步驟(1)中，混合溶劑中N,N-二甲基甲酰胺和水的重量比為10.11:1。

優選地，步驟(1)中，所述溶解的溫度為115-125℃。

優選地，步驟(1)中，所述攪拌的速率為100r/min，時間為2-6h。

優選地，步驟(1)中，所述聚丙烯腈紡絲液的濃度為6-15％。

優選地，步驟(1)中，所述聚丙烯腈紡絲液的粘度為240-350cP。

(2)取步驟(1)得到的聚丙烯腈紡絲液，在溫度為20-25℃，濕度為20-30％條件下靜電紡絲，然后在對流烘箱中烘干，烘干溫度為215-225℃，烘干時間為45-75min，得到所述多孔聚丙烯腈納米纖維膜。

優選地，步驟(2)中，靜電紡絲的電壓為8.5萬伏，電場高度為150-200mm。

本發明提供的多孔聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法，以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和水為混合溶劑，在混合溶劑中有少量的水，在靜電紡絲的過程中，紡絲液形成富溶劑相和富聚合物相，并且在紡絲過程中富溶劑相和富聚合物相發生熱致相分離，溶劑瞬間揮發，形成穩定的多孔，得到多孔聚丙烯腈纖維。本發明提供的多孔聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法，操作簡單，不需要后處理除去模板，得到的多孔聚丙烯腈納米纖維膜具有較高的比表面積和孔體積。