[發明專利]PVP/PAN納米復合纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201710974881.0
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107675281B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 張海龍;權玲;楊中正;仝玉萍;陳淵召;劉煥強;石風俊
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: D01F6/54
• 分類號: D01F6/54;D01F1/10;C08F220/46;C08F222/02;D01D5/00
• 代理公司: 河南科技通律師事務所 41123
• 代理人: 樊羿;張曉輝

本發明公開了一種PVP/PAN納米復合纖維的制備方法，包括以下步驟：（1）稱量PVP和采用水相沉淀原位聚合方法制得的PAN粉末，再稱量DMF溶劑；（2）把稱量好的PVP加入到DMF溶劑中得到復合溶液，磁力攪拌1小時；（3）把稱量好的PAN粉末加入到步驟（2）所述的復合溶液中，磁力攪拌5小時；（4）靜止混合18小時得到混合均勻的復合紡絲溶液；（5）將步驟（4）所述的復合紡絲溶液進行靜電紡絲，收集納米復合纖維；（6）將步驟（5）所述納米復合纖維放置于50℃的鼓風干燥箱中2小時，即得。該方法操作簡單，原材料價廉易得，獲得的納米復合纖維直徑分布均勻，易于規模化生產。

技術領域

本發明涉及納米復合纖維制備技術領域，具體涉及一種PVP/PAN納米復合纖維的制備方法。

背景技術

靜電紡絲是制備納米纖維的主要方法之一，可以得到連續的長纖維。這種納米纖維具有較小的直徑、大的比表面積，在工業領域、生物領域等具有廣泛的潛在用途。把具有不同性能的聚合物溶解在一起得到復合紡絲液，采用靜電紡絲技術可以得到具有各種性能的納米復合纖維，如多孔纖維、中空纖維等。

聚乙烯吡咯烷酮（PVP）是一種非離子型高分子材料，分子結構中含有強極性酰胺基團，使其具有良好的親水、親油雙親特性，極易在水中溶解，并且可以溶于大部分溶劑。同時，聚乙烯吡咯烷酮成膜性好、毒性很低、生理相溶性很好，使其在醫藥領域、食品行業具有重要的作用。聚乙烯吡咯烷酮在納米復合纖維中可以作為成孔劑使用，使得到的納米復合纖維具有微孔結構，進一步提高吸附能力，在污水凈化領域有廣泛的用途。

聚丙烯腈（PAN）是分子結構中含有強極性基團（氰基）的半結晶性高分子，經常用于制備膜材料，在污水處理領域具有成本低廉、抗污染性能好、耐候性優異、熱穩定性好的特點。同時，聚丙烯腈聚合物也是制備腈綸和高強度碳纖維的主要原材料，具有高的力學性能。

目前，現有技術利用PVP和PAN所制備的復合納米纖維，或纖維表面形貌不好、或制備的纖維不能形成均勻的中空結構；當前急需一種制備方法使納米復合纖維聚集在一起得到的納米纖維膜具有比表面積大、孔隙率高、滲透性好等優點。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種PVP/PAN納米復合纖維的制備方法，該方法操作簡單，原材料價廉易得，獲得的納米復合纖維直徑分布均勻，易于規模化生產。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術研究路線：

PAN纖維的親水性相對較差，用親水性非常優異的PVP對其進行混合改性，可以提高親水能力。而PVP在水中有很好的溶解性，二者共混后得到的納米復合纖維通過處理，可以得到具有微孔結構的納米復合纖維；結合PAN優異的性能，可以得到具有納米直徑、大比表面積、微孔結構、高的孔隙率、力學性能好的納米纖維膜。

進而充分考慮PAN和PVP的優點，以自制的PAN粉末為主要紡絲基體原料，通過添加PVP，改變二者之間的質量比例得到復合紡絲溶液，改變靜電紡絲工藝參數可以制備出直徑均勻的PVP/PAN納米復合纖維。

具體技術方案如下：

先采用水相沉淀原位聚合方法得到PAN，包括以下步驟：

（1）將丙烯腈和去離子水按質量比8：80～120混合；

（2）將衣康酸加入到步驟（1）所得混合液中，其中衣康酸和丙烯腈的摩爾比為1：90～110，攪拌0.5～1小時，升溫至48～52℃；

（3）將引發劑加入到步驟（2）所得混合液中反應，1～2小時后停止；

（4）將步驟（3）所得混合液過濾后得到白色粉末，洗滌2～4次；

（5）將步驟（4）所得粉末置48～52℃，1.5～3小時后即得。