[發(fā)明專利]一種動(dòng)態(tài)聚合物的靜電紡絲方法及其所制備的納米纖維

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110013694.2
• 申請(qǐng)日: 2021-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112853532B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海濱;郝曉函;李寶光;閆真;柯明蕙;王文娟;楊旭東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南大學(xué)
• 主分類號(hào): D01F6/76
• 分類號(hào): D01F6/76;D01D5/00
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供一種動(dòng)態(tài)聚合物的靜電紡絲方法及其所制備的納米纖維。本發(fā)明采用對(duì)苯二甲醛單體和室溫下可與之反應(yīng)的二胺單體，選擇合適的溶劑和單體濃度，直接以混合單體形成的寡聚物溶液作為靜電紡絲液，調(diào)節(jié)紡絲參數(shù)，獲得聚亞胺納米纖維。本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單環(huán)保，可制備長(zhǎng)度可控且連續(xù)的納米纖維。為其它動(dòng)態(tài)聚合物以靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維提供了可參照的方法。具動(dòng)態(tài)特性的納米纖維及其復(fù)合材料將可用于傳感器、選擇性膜、柔性可穿戴器件、仿生生物和醫(yī)療器件等多功能化智能材料。本發(fā)明不但豐富了靜電紡絲的原材料種類，還擴(kuò)大具有新型功能的靜電紡絲納米纖維的種類，并擴(kuò)展動(dòng)態(tài)聚合物和納米纖維材料兩者在更多新興創(chuàng)新領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚合物靜電紡絲技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備動(dòng)態(tài)聚合物的納米纖維。

背景技術(shù)

靜電紡絲技術(shù)可直接、連續(xù)制備多種結(jié)構(gòu)和形貌的聚合物納米纖維，其設(shè)備簡(jiǎn)單易得、通用性高、環(huán)境友好，已成為制備聚合物納米纖維的主要方法之一。與通過(guò)其它方法制備的聚合物納米纖維相比，靜電紡絲法制備的聚合物納米纖維的原材料多樣化，并具有長(zhǎng)度、直徑和結(jié)構(gòu)可調(diào)控性強(qiáng)、連續(xù)性好、產(chǎn)率高，以及在應(yīng)用中容易組裝和加工等優(yōu)勢(shì)。靜電紡絲法制備的聚合物納米纖維還具有孔隙率和表面能高、表面積和長(zhǎng)徑比大等特點(diǎn)，形成了獨(dú)特的電、光、熱和機(jī)械性能。靜電紡絲法制備的聚合物納米纖維可廣泛應(yīng)用于智能材料、環(huán)境和資源凈化、催化、能源的收集儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換、光學(xué)和電化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和增強(qiáng)復(fù)合材料等多種新興高科技領(lǐng)域。

動(dòng)態(tài)聚合物是由動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵相互鍵接形成的一類聚合物，其中的動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵具有在平衡條件控制時(shí)可逆的形成和斷裂的特性。通過(guò)不同的動(dòng)態(tài)共價(jià)反應(yīng)將各種動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵引入不同的聚合物中，動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵在分子水平上固有的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)就會(huì)轉(zhuǎn)化為聚合物的宏觀性能，動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵對(duì)聚合物的松弛行為和力學(xué)響應(yīng)的控制，使動(dòng)態(tài)聚合物材料具有了動(dòng)態(tài)特性，這種動(dòng)態(tài)特性包括對(duì)物理和化學(xué)環(huán)境的刺激響應(yīng)性、環(huán)境適應(yīng)性、可鍛塑性、本征的自修復(fù)性和可完全回收性等。[DOI:10.1021/acs.chemrev.5b00168.Chemical?Reviews,2016,116,809-834.Yan?Zhang,Mihail?Barboiu]聚亞胺就是由亞胺動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵形成的一種典型的動(dòng)態(tài)聚合物。

目前，制備動(dòng)態(tài)聚合物納米纖維的已有方法僅限于自組裝法和溶劑熱法，這些方法都是在空間受限的容器內(nèi)的溶液中進(jìn)行反應(yīng)，因而無(wú)法直接得到長(zhǎng)度可控且連續(xù)的納米纖維。靜電紡絲技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，采用合適的纖維收集器時(shí)，可以在室溫下直接且大規(guī)模制備可控長(zhǎng)度而且連續(xù)的納米纖維。但是，還沒(méi)有專門通過(guò)靜電紡絲方法針對(duì)這種新型的動(dòng)態(tài)聚合物納米纖維的制備、性能與應(yīng)用等的研究報(bào)道。[Chemical?Reviews,2019,119(8),5298-5415.Xue?J,Wu?T,Dai?Y,et?al.]其原因在于，動(dòng)態(tài)聚合物的聚合度較高時(shí)一般難以溶解，而且動(dòng)態(tài)聚合物在其良溶劑中容易發(fā)生動(dòng)態(tài)交換反應(yīng)，使聚合度發(fā)生變化，形成的溶液難以達(dá)到適合于靜電紡絲的粘度，這導(dǎo)致動(dòng)態(tài)聚合物很難通過(guò)普通聚合物靜電紡絲的常用方法制備納米纖維。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種動(dòng)態(tài)聚合物聚亞胺的靜電紡絲方法，并獲得長(zhǎng)度可控且連續(xù)的聚亞胺納米纖維。

本發(fā)明提供的聚亞胺靜電紡絲方法的整體構(gòu)思是，首先采用適當(dāng)?shù)亩﹩误w與二胺單體，同時(shí)選擇合適的溶劑和單體濃度，室溫下制備聚亞胺寡聚物的溶液，再直接以此聚亞胺的寡聚物溶液作為靜電紡絲液，在適當(dāng)?shù)撵o電紡絲條件下，最終制備不同化學(xué)組成的聚亞胺納米纖維。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種動(dòng)態(tài)聚合物聚亞胺的靜電紡絲方法及其所制備的納米纖維，包括如下步驟：

(1)制備聚亞胺寡聚物的靜電紡絲液。采用含有苯環(huán)的二醛單體，選擇合適的溶劑，配制合適濃度的二醛單體的溶液，在室溫下，加入可與之反應(yīng)的二胺單體，溶液中二醛單體和二胺單體具有相等的摩爾量，反應(yīng)后形成不同濃度的聚亞胺寡聚物的溶液，直接作為靜電紡絲液。