[發(fā)明專利]一種通過改進型同軸電紡工藝制備多孔納米聚合物纖維的方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210054143.5 | 申請日： | 2022-01-18 |
| 公開（公告）號： | CN114351284A | 公開（公告）日： | 2022-04-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 楊垚瑤;杜雨桐;李丁;曹現(xiàn)陽;余燈廣 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海理工大學(xué) |
| 主分類號： | D01F8/02 | 分類號： | D01F8/02;D01F8/10;D01D5/00;D01D5/34;B82Y30/00;B82Y40/00 |
| 代理公司： | 上海邦德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31312 | 代理人： | 崔雙雙 |
| 地址： | 200093 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 通過 改進型 同軸 工藝 制備 多孔 納米 聚合物 纖維 方法 | ||
本發(fā)明提出一種通過改進型同軸電紡工藝制備多孔納米聚合物纖維的方法，包括以下步驟：制備鞘液和芯液；通過兩個注射器分別抽取鞘液和芯液，并且將兩個注射器分別置于兩個推進泵上，利用鋁箔作為接收器接收納米纖維,高壓電源的正極連接同軸紡絲頭針頭，負極連接做好接地處理的鋁箔，得到具有多孔結(jié)構(gòu)的納米纖維；本發(fā)明通過單步法制備具有優(yōu)異孔結(jié)構(gòu)的納米多孔纖維。利用改進型同軸靜電紡絲工藝，打破傳統(tǒng)觀念的電流體動力學(xué)制備思路，可以制備納米多孔纖維，該制備方法要具有操作簡便、成本低廉、成孔明顯等優(yōu)點，在靜電紡絲技術(shù)規(guī)模化的基礎(chǔ)上通過該方法制備納米多孔纖維具有一定的工業(yè)化生產(chǎn)前景。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及多孔納米聚合物纖維技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通過改進型同軸電紡工藝制備多孔納米聚合物纖維的方法。
背景技術(shù)
納米多孔纖維在能源、環(huán)境和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，研究人員一般通過調(diào)控生產(chǎn)流程及工藝參數(shù)來獲得具有高比表面積和豐富孔結(jié)構(gòu)的納米纖維，常見的納米多孔纖維有碳纖維、無機纖維和聚合物纖維等。
使用常規(guī)的兩步法方案制備納米多孔纖維時，需要對通過靜電紡絲得到的原始纖維進行煅燒或溶解，以此達到造孔目的。如中國專利申請CN 105862174 B公開了一種新型金屬有機配合物纖維及其衍生多孔碳纖維的制備方法，首先取一定量六水合硝酸鋅/六水合硝酸鈷和二甲基咪唑分別加入到甲醇溶液中，磁力攪拌得到金屬有機配合物納米顆粒；然后將金屬有機配合物顆粒分散到N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，再加入聚丙烯腈，得到電紡溶液；隨后通過靜電紡絲技術(shù)，獲得金屬有機配合物/聚丙烯腈的電紡纖維，用銅網(wǎng)收集并剝離，得到金屬有機配合物/聚丙烯腈纖維薄膜；最后將此薄膜煅燒，即獲得多孔碳纖維。又如中國專利申請CN 112430910A公開了一種基于稻稈源醋酸纖維素電紡制備醋酸纖維素與二氧化鈦(P25)多孔柔性纖維膜的方法，首先取一定體積的二氯甲烷和冰醋酸攪拌均勻，得到混合溶劑；然后并向其中加入稻稈源醋酸纖維素(CA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和P25，得到一定質(zhì)量濃度的紡絲溶液，將配制好的紡絲液進行靜電紡絲，隨后將得到的復(fù)合纖維膜放于80℃烘箱中干燥得到柔性復(fù)合纖維膜；最后，將柔性復(fù)合纖維膜置于去離子水中，實現(xiàn)復(fù)合膜中PVP的溶解除去，得到多孔柔性纖維膜。
也有報道在靜電紡絲過程中使用DMF、丙酮、氯仿、四氫呋喃(THF)、乙酸乙酯等溶劑進行造孔，通過選擇不同的溶劑可以得到不同的多孔結(jié)構(gòu)(Polymer,2012,53,5832-5849；RSCAdv.,2014,4,52973-52985)。其中DMF作為非揮發(fā)性溶劑可以通過蒸汽誘導(dǎo)相分離形成孔隙，而THF為揮發(fā)性溶劑，通常在在纖維表面形成孔隙。這種通過溶劑造孔的方式與本發(fā)明較為相近，都是在纖維制備過程中進行造孔，屬于單步法，故而制備工藝相對簡單。但是使用溶劑造孔的不足之處在于，得到的多孔纖維通常孔徑較小或孔隙僅存在于纖維表面。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種制備方法簡單，且制備的聚合物纖維具有良好的線性形貌的纖維制備方法。
為達到上述目的，本發(fā)明提出一種通過改進型同軸電紡工藝制備多孔納米聚合物纖維的方法，包括以下步驟：
步驟1：制備鞘液；
步驟2：制備芯液；
步驟3：通過兩個注射器分別抽取所述鞘液和所述芯液，并且將兩個注射器分別置于兩個推進泵上，利用鋁箔作為接收器接收納米纖維,高壓電源的正極連接同軸紡絲頭針頭，負極連接做好接地處理的鋁箔；設(shè)置紡絲液流速，紡絲電壓，接收距離等參數(shù)，接通高壓電源，紡絲一段時間，得到具有多孔結(jié)構(gòu)的納米纖維。
進一步的，在步驟1中，所述鞘液的制備方法為：分別量取適量丙酮、N,N二甲基乙酰胺、乙醇加入到螺口錐形瓶中，稱取一定量干燥的聚乙烯吡咯烷酮與醋酸纖維素粉末加入到所述螺口錐形瓶中，通過磁力攪拌,得到澄清且均勻的聚合物溶液。
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