CN102517673B - 一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法 - Google Patents
一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102517673B CN102517673B CN201110375234.0A CN201110375234A CN102517673B CN 102517673 B CN102517673 B CN 102517673B CN 201110375234 A CN201110375234 A CN 201110375234A CN 102517673 B CN102517673 B CN 102517673B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nanofiber
- solvent
- spinning
- additive
- fibre
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 title claims abstract description 150
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title abstract description 23
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 title abstract description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 83
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 53
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 53
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000005457 ice water Substances 0.000 claims abstract description 6
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 86
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 85
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 71
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 60
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 23
- 238000000520 microinjection Methods 0.000 claims description 23
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 22
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 22
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 20
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 claims description 18
- HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N sulfonyldimethane Chemical compound CS(C)(=O)=O HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims description 7
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 7
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 7
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims description 7
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 7
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 7
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 5
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 claims description 5
- HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N cyclohexanol Chemical compound OC1CCCCC1 HPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 5
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WFKAJVHLWXSISD-UHFFFAOYSA-N isobutyramide Chemical compound CC(C)C(N)=O WFKAJVHLWXSISD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 40
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 abstract 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract 1
- 238000002145 thermally induced phase separation Methods 0.000 abstract 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 6
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 6
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000005014 poly(hydroxyalkanoate) Substances 0.000 description 2
- 229920000903 polyhydroxyalkanoate Polymers 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000003287 bathing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Artificial Filaments (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种通过混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法,得到的聚合物多孔纳米纤维直径在300~900nm之间,孔径为1~120nm,其制备方法为:将聚合物、添加剂和溶剂按一定比例混合,加热搅拌至完全溶解形成透明溶液,将溶液进行静电纺丝,初生纤维沉积于冰水浴或温度为0~20℃的水浴中,发生热致相分离和非溶剂致相分离,经过后处理萃取剩余的溶剂和添加剂,得到聚合物多孔纳米纤维。本发明制备方法简单、方便、高效,可通过调节静电纺丝条件制备直径不同、孔隙率不同的聚合物多孔纳米纤维。本发明在高技术复合材料、水处理、催化剂载体和电极材料等方面存在巨大的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及功能纤维材料及其制备技术领域,具体是涉及一种多孔纳米纤维材料及其制备方法。
背景技术
当聚合物纤维的直径缩小至亚微米级(0.1~10μm),将具有超高比表面积、表面功能多样化及优异的机械性能等特点,使得聚合物纳米纤维在高技术复合材料、水处理、催化剂载体和电极材料等诸多重要领域具有巨大的应用前景。静电纺丝是一种简便有效的制备连续、均匀的纳米纤维的技术,适用于绝大部分聚合物、无机材料、复合材料,利用该技术制备纳米纤维已成为目前的主要选择。多孔聚合物纤维可进一步提高纤维的比表面积,改善纤维的吸附性能,扩大纳米纤维的应用范围和使用价值。通过调控静电纺丝参数,能够制备多孔纳米纤维。
中国发明专利(CN 1884643A)将一种在非氧化气氛下可充分热分解的聚合物与聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物溶解于共溶剂中,通过高压静电纺丝的方法制备成超细纤维,再将该纤维炭化,其中可热解的聚合物完全分解,在纤维中留下纳米级微孔,得到超细多孔炭纤维。但是该方法制备的多孔纤维的表面形貌易发生降解、破坏,从而影响多孔纤维的力学性能,限制了多孔纤维的应用。
中国发明专利(CN 101327345A)公开一种由聚羟基脂肪酸酯和聚乳酸组成的超细纤维多孔膜材料,将聚羟基脂肪酸酯和聚乳酸按比例溶于氯仿和N,N-二甲基甲酰胺混合溶剂,静电纺丝得到超细纤维多孔膜材料,具有良好的生物降解性和生物相容性。但是该方法基于高挥发性溶剂氯仿的挥发制冷效应,对溶剂选择的要求较高,且通常只能在纤维表面成孔,对于只能溶解于低挥发性溶剂的聚合物,该方法不适用,限制了聚合物的选择范围。
中国发明专利(CN 101455975A)采用静电纺丝工艺、恒张力热牵伸、预氧化以及高温化学活化,制备了多孔聚丙烯腈基纳米炭纤维,但是该方法需在120~150℃下进行热牵伸,不适于热稳定性较差的聚合物多孔纳米纤维的制备,同样限制了聚合物的选择范围。
发明内容
本发明提供了一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法,制备方法简单、方便、高效。
本发明方法通过混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维,基本原理是采用聚合物、溶剂和添加剂三元体系作为静电纺丝的纺丝液,以冰水或水作为接收浴,促进热致相分离和非溶剂致相分离,并对形成的纤维进行后处理。纳米纤维易于保持良好的形貌,降低了对环境湿度的要求,另一方面延长了相分离时间,提高孔隙率。同时,较低的接收温度增强了相分离趋势,亦有利于提高多孔纤维的孔隙率。
一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维,包括如下步骤:
(1)将聚合物、添加剂和溶剂按一定比例混合,加热至60~90℃,充分搅拌至混合体系呈均相溶液后,静置脱泡,制成纺丝液;
(2)将纺丝液进行静电纺丝,同时使纤维沉积于冰水浴或0~20℃温度的水浴中,发生热致相分离和非溶剂致相分离,得到纤维;
(3)将沉积得到的纤维进行后处理,方式为在0~20℃乙醇中浸泡30~120min,萃取溶剂和添加剂,继而在室温下正己烷中浸泡15~60min,置换乙醇,再将纤维在30~50℃条件下抽真空干燥6~12小时得到聚合物多孔纳米纤维。
所述聚合物为聚丙烯腈、聚乳酸、聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、醋酸纤维素。
所述的溶剂是在较低温度下即对上述聚合物有良好的溶解性,包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或它们的混合物。
所述的添加剂是能够与溶剂互溶、相对聚合物溶剂易与聚合物发生分相,包括二甲基亚砜、二甲基砜、丙三醇、乙二醇、环己醇、三甘醇、二苯甲酮、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇或它们的混合物。
所述的聚合物与溶剂的质量比为1∶9~1∶2;所述添加剂与溶剂的质量比为1∶16~1∶1。
静电纺丝的条件为:纺丝电压8~20kV,纺丝距离3~11cm,接收浴介质为冰水或水,介质温度为0~20℃。
本发明具有如下优点和有益效果:
本发明方法通过非溶剂致相分离和热致相分离协同作用成孔,对聚合物溶剂的限制较少,可选溶剂适用范围广,对于只能溶解于低挥发性溶剂的聚合物,尤其适用。本发明的制备方法简单、方便、高效,可通过调节静电纺丝条件制备直径不同、孔隙率不同的聚合物多孔纳米纤维。
本发明制备得到的聚合物多孔纳米纤维直径在300~900nm之间,孔径为1~120nm,可在高技术复合材料、水处理、催化剂载体和电极材料等方面存在巨大的应用前景。
附图说明
图1是实施例2制备得到的聚丙烯腈多孔纳米纤维的扫描电镜图像。
图2是实施例2制备得到的聚丙烯腈多孔纳米纤维断面的扫描电镜图像。
具体实施方式
通过以下实施例对本发明做更详细的描述,但所述实施例不构成对本发明的限制。
实施例1
选用乙二醇为添加剂,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1∶4,聚偏氟乙烯与溶剂的质量比为1∶5,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至90℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡。然后溶液在纺丝电压20kV,微量注射泵流量0.5mL/h,纺丝距离11cm的条件下进行静电纺丝,所得纤维接收于冰水浴中。将得到的纳米纤维在0℃乙醇中浸泡60min,萃取乙二醇和N,N-二甲基乙酰胺,再用正己烷浸泡30min,置换乙醇,之后将纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥6小时,得到聚偏氟乙烯多孔纳米纤维。纤维的平均直径为450nm左右,孔径范围30~70nm。
将上述PVDF多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为35.02m2/g。
比较例1
选用乙二醇为添加剂,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1∶4,聚偏氟乙烯与溶剂的质量比为1∶5,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至60℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液,静置脱泡。溶液在纺丝电压20kV,微量注射泵流量0.5mL/h,纺丝距离11cm的条件下进行静电纺丝,所得纤维直接接收于锡箔纸上。将得到的纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥6小时,得到聚偏氟乙烯纳米纤维。纤维的平均直径为500nm左右,无孔结构。
将上述聚偏氟乙烯多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为21.22m2/g,比表面积低是由于聚偏氟乙烯纳米纤维直径变大,且无孔结构。
实施例2
选用二甲基亚砜为添加剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1∶1,聚丙烯腈与溶剂的质量比为1∶3,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至90℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡。然后溶液在纺丝电压16kV,微量注射泵流量0.7mL/h,纺丝距离5cm的条件下进行静电纺丝,所得纤维接收于冰水浴中。将得到的纤维在0℃下乙醇浸泡30min,萃取二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺,再用正己烷浸泡20min,置换乙醇,之后将纳米纤维在40℃条件下抽真空干燥8小时除去正己烷,得到聚丙烯腈多孔纳米纤维。纳米纤维的平均直径为450nm左右,孔径范围20~120nm。
将上述聚丙烯腈多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为31.34m2/g。
实施例3
选用二甲基砜为添加剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1∶1,聚丙烯腈与溶剂的质量比为1∶4,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至90℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡。然后溶液在纺丝电压10kV,微量注射泵流量0.5mL/h,纺丝距离7cm的条件下进行静电纺丝,所得纤维接收于10℃的水浴中。将得到的纤维在10℃下乙醇浸泡30min,萃取二甲基砜和N,N-二甲基甲酰胺,再用正己烷浸泡15min,置换乙醇,之后将纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥8小时除去正己烷,得到聚丙烯腈多孔纳米纤维。纳米纤维的平均直径为700nm左右,孔径范围1~120nm。
将上述PAN多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为25.61m2/g。
实施例4
选用环己醇为添加剂,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为2∶3,聚砜与溶剂的质量比为1∶2,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至80℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡。然后溶液在纺丝电压14kV,微量注射泵流量0.66mL/h,纺丝距离10cm的条件下进行静电纺丝,所得纤维接收于3℃的水浴中。将得到的纤维在3℃下乙醇浸泡30min,萃取环己醇和N,N-二甲基乙酰胺,再用正己烷浸泡20min,置换乙醇,之后将纳米纤维在45℃条件下抽真空干燥6小时除去正己烷,得到聚砜多孔纳米纤维。纳米纤维的平均直径为350nm左右,孔径范围40~100nm。
将上述聚砜多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为37.25m2/g。
实施例5
选用三甘醇为添加剂,N-甲基吡咯烷酮为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1∶4,聚醚砜与溶剂的质量比为1∶2,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至60℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡。然后溶液在纺丝电压15kV,微量注射泵流量0.6mL/h,纺丝距离10cm的条件下进行静电纺丝,所得纤维接收于3℃的水浴中。将得到的纳米纤维在3℃乙醇中浸泡60min,萃取三甘醇和N-甲基吡咯烷酮,再用正己烷浸泡30min,置换乙醇,之后将纳米纤维在50℃条件下抽真空干燥6小时除去正己烷,得到聚醚砜多孔纳米纤维。纳米纤维的平均直径为550nm左右,孔径范围40~100nm。
将上述PES多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为30.11m2/g。
实施例6
选用乙二醇为添加剂,N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1∶1∶3,聚偏氟乙烯与溶剂的质量比为1∶3,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至90℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡。然后溶液在纺丝电压18kV,微量注射泵流量1mL/h,纺丝距离10cm的条件下进行静电纺丝,所得纤维接收于20℃的水浴中。将得到的纳米纤维在20℃下乙醇浸泡30min,萃取乙二醇、N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基乙酰胺,再用正己烷浸泡20min,置换乙醇,之后将纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥10小时除去正己烷,得到聚偏氟乙烯多孔纳米纤维。纳米纤维的平均直径为500nm左右,孔径范围40~60nm。
将上述聚偏氟乙烯多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为35.85m2/g。
实施例7
选用丙三醇为添加剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1∶1,聚乳酸浓度与溶剂的质量比为1∶2,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至60℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡。然后溶液在纺丝电压20kV,微量注射泵流量1mL/h,纺丝距离3cm的条件下进行静电纺丝,所得纤维接收于3℃的水浴中。将得到的纳米纤维在3℃乙醇中浸泡60min,萃取丙三醇和N,N-二甲基甲酰胺,再用正己烷浸泡45min,置换乙醇,之后将纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥12小时除去正己烷,得到聚乳酸多孔纳米纤维。纳米纤维的平均直径为900nm左右,孔径范围80~100nm。
将上述聚乳酸多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为13.38m2/g。
实施例8
选用二甲基砜、二甲基亚砜为添加剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1∶3∶4,聚氯乙烯与溶剂的质量比为1∶3,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至60℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡。然后溶液在纺丝电压20kV,微量注射泵流量0.5mL/h,纺丝距离11cm的条件下进行静电纺丝,所得纤维接收于8℃的水浴中。将得到的纤维在8℃乙醇中浸泡30min,萃取二甲基砜、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺,再用正己烷浸泡15min,置换乙醇,之后将纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥6小时除去正己烷,得到聚氯乙烯多孔纳米纤维。纳米纤维的平均直径为700nm左右,孔径范围80~120nm。
将上述聚氯乙烯多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为27.92m2/g。
实施例9
选用二苯甲酮为添加剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1∶2,聚甲基丙烯酸甲酯与溶剂的质量比为1∶6,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至90℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液,静置脱泡。然后溶液在纺丝电压8kV,微量注射泵流量1mL/h,纺丝距离7cm的条件下进行静电纺丝,所得纤维接收于3℃的水浴中。将得到的纳米纤维在3℃乙醇中浸泡120min,萃取二苯甲酮和N,N-二甲基甲酰胺,再用正己烷浸泡60min,置换乙醇,之后将纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥12小时除去正己烷,得到聚甲基丙烯酸甲酯多孔纳米纤维。纳米纤维的平均直径为400nm左右,孔径范围20~90nm。
将上述聚甲基丙烯酸甲酯多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为36.34m2/g。
实施例10
选用乙二醇为添加剂,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1∶8,醋酸纤维素与溶剂的质量比为1∶8,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至90℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡。然后溶液在纺丝电压20kV,微量注射泵流量0.5mL/h,纺丝距离11cm的条件下进行静电纺丝,所得纤维接收于3℃的水浴中。将得到的纳米纤维在3℃乙醇中浸泡30min,萃取乙二醇和N,N-二甲基乙酰胺,再用正己烷浸泡20min,置换乙醇,之后将纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥12小时除去正己烷,得到醋酸纤维素多孔纳米纤维。纳米纤维的平均直径为550nm左右,孔径范围25~70nm。
将上述醋酸纤维素多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为29.57m2/g。
实施例11
选用聚乙烯基吡咯烷酮为添加剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为3∶7,聚丙烯腈与溶剂的质量比为1∶8,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至70℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡。然后溶液在纺丝电压10kV,微量注射泵流量1.0mL/h,纺丝距离7cm的条件下进行静电纺丝,所得纤维接收于8℃的水浴中。将得到的纳米纤维在8℃乙醇中浸泡120min,萃取聚乙烯基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺,再用正己烷浸泡60min,置换乙醇,之后将纳米纤维在50℃条件下抽真空干燥6小时除去正己烷,得到聚丙烯腈多孔纳米纤维。纳米纤维的平均直径为300nm左右,孔径范围20~90nm。
将上述聚丙烯腈多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为32.43m2/g。
实施例12
选用聚乙烯醇为添加剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1∶16,聚偏氟乙烯与溶剂的质量比为1∶9,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至90℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡。然后溶液在纺丝电压14kV,微量注射泵流量0.8mL/h,纺丝距离11cm的条件下进行静电纺丝,所得纤维接收于2℃的水浴中。将得到的纳米纤维在2℃乙醇中浸泡100min,萃取聚乙烯醇和N,N-二甲基甲酰胺,再用正己烷浸泡50min,置换乙醇,之后将纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥10小时除去正己烷,得到聚偏氟乙烯多孔纳米纤维。纳米纤维的平均直径为500nm左右,孔径范围30~50nm。
将上述聚偏氟乙烯多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为26.88m2/g。
Claims (10)
1.一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法,包括如下步骤:选用乙二醇为添加剂,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1:4,聚偏氟乙烯与溶剂的质量比为1:5,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至90℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡,制得纺丝液;然后将纺丝液在纺丝电压20 kV,微量注射泵流量0.5 mL/h,纺丝距离11 cm的条件下进行静电纺丝,所得纳米纤维接收于冰水浴中;将得到的纳米纤维在0℃乙醇中浸泡60 min,萃取乙二醇和N,N-二甲基乙酰胺,再用正己烷浸泡30 min,置换乙醇,之后将纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥6小时,得到聚偏氟乙烯多孔纳米纤维;纳米纤维的平均直径为450 nm,孔径范围为30~70 nm;将上述聚偏氟乙烯多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为35.02 m2/g。
2.一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法,包括如下步骤:选用二甲基亚砜为添加剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1:1,聚丙烯腈与溶剂的质量比为1:3,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至90℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡,制得纺丝液;然后将纺丝液在纺丝电压16 kV,微量注射泵流量0.7 mL/h,纺丝距离5 cm的条件下进行静电纺丝,所得纳米纤维接收于冰水浴中;将得到的纳米纤维在0℃下乙醇浸泡30 min,萃取二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺,再用正己烷浸泡20 min,置换乙醇,之后将纳米纤维在40℃条件下抽真空干燥8小时除去正己烷,得到聚丙烯腈多孔纳米纤维;纳米纤维的平均直径为450 nm,孔径范围为20~120 nm;将上述聚丙烯腈多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为31.34 m2/g。
3.一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法,包括如下步骤:选用环己醇为添加剂,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为2:3,聚砜与溶剂的质量比为1:2,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至80℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡,制得纺丝液;然后将纺丝液在纺丝电压14 kV,微量注射泵流量0.66 mL/h,纺丝距离10 cm的条件下进行静电纺丝,所得纳米纤维接收于3℃的水浴中;将得到的纳米纤维在3℃下乙醇浸泡30 min,萃取环己醇和N,N-二甲基乙酰胺,再用正己烷浸泡20 min,置换乙醇,之后将纳米纤维在45℃条件下抽真空干燥6小时除去正己烷,得到聚砜多孔纳米纤维;纳米纤维的平均直径为350 nm,孔径范围为40~100 nm;将上述聚砜多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为37.25 m2/g。
4.一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法,包括如下步骤:选用三甘醇为添加剂,N-甲基吡咯烷酮为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1:4,聚醚砜与溶剂的质量比为1:2,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至60℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡,制得纺丝液;然后将纺丝液在纺丝电压15 kV,微量注射泵流量0.6 mL/h,纺丝距离10 cm的条件下进行静电纺丝,所得纳米纤维接收于3℃的水浴中;将得到的纳米纤维在3℃乙醇中浸泡60 min,萃取三甘醇和N-甲基吡咯烷酮,再用正己烷浸泡30 min,置换乙醇,之后将纳米纤维在50℃条件下抽真空干燥6小时除去正己烷,得到聚醚砜多孔纳米纤维;纳米纤维的平均直径为550 nm,孔径范围为40~100 nm;将上述聚醚砜多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为30.11 m2/g。
5.一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法,包括如下步骤:选用乙二醇为添加剂,N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1:1:3,聚偏氟乙烯与溶剂的质量比为1:3,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至90℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡,制得纺丝液;然后将纺丝液在纺丝电压18 kV,微量注射泵流量1 mL/h,纺丝距离10 cm的条件下进行静电纺丝,所得纳米纤维接收于20℃的水浴中;将得到的纳米纤维在20℃下乙醇浸泡30 min,萃取乙二醇、N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基乙酰胺,再用正己烷浸泡20 min,置换乙醇,之后将纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥10小时除去正己烷,得到聚偏氟乙烯多孔纳米纤维;纳米纤维的平均直径为500 nm,孔径范围为40~60 nm;将上述聚偏氟乙烯多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为35.85 m2/g。
6.一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法,包括如下步骤:选用二甲基砜、二甲基亚砜为添加剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1:3:4,聚氯乙烯与溶剂的质量比为1:3,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至60℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡,制得纺丝液;然后将纺丝液在纺丝电压20 kV,微量注射泵流量0.5 mL/h,纺丝距离11 cm的条件下进行静电纺丝,所得纳米纤维接收于8℃的水浴中;将得到的纳米纤维在8℃乙醇中浸泡30 min,萃取二甲基砜、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺,再用正己烷浸泡15 min,置换乙醇,之后将纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥6小时除去正己烷,得到聚氯乙烯多孔纳米纤维;纳米纤维的平均直径为700 nm,孔径范围为80~120 nm;将上述聚氯乙烯多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为27.92 m2/g。
7.一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法,包括如下步骤:选用二苯甲酮为添加剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1:2,聚甲基丙烯酸甲酯与溶剂的质量比为1:6,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至90℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液,静置脱泡,制得纺丝液;然后将纺丝液在纺丝电压8 kV,微量注射泵流量1 mL/h,纺丝距离7 cm的条件下进行静电纺丝,所得纳米纤维接收于3℃的水浴中;将得到的纳米纤维在3℃乙醇中浸泡120 min,萃取二苯甲酮和N,N-二甲基甲酰胺,再用正己烷浸泡60 min,置换乙醇,之后将纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥12小时除去正己烷,得到聚甲基丙烯酸甲酯多孔纳米纤维;纳米纤维的平均直径为400 nm,孔径范围为20~90 nm;将上述聚甲基丙烯酸甲酯多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为36.34 m2/g。
8.一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法,包括如下步骤:选用乙二醇为添加剂,N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1:8,醋酸纤维素与溶剂的质量比为1:8,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至90℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡,制得纺丝液;然后将纺丝液在纺丝电压20 kV,微量注射泵流量0.5 mL/h,纺丝距离11 cm的条件下进行静电纺丝,所得纳米纤维接收于3℃的水浴中;将得到的纳米纤维在3℃乙醇中浸泡30 min,萃取乙二醇和N,N-二甲基乙酰胺,再用正己烷浸泡20 min,置换乙醇,之后将纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥12小时除去正己烷,得到醋酸纤维素多孔纳米纤维;纳米纤维的平均直径为550 nm,孔径范围为25~70 nm;将上述醋酸纤维素多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为29.57 m2/g。
9.一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法,包括如下步骤:选用聚乙烯基吡咯烷酮为添加剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为3:7,聚丙烯腈与溶剂的质量比为1:8,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至70℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡,制得纺丝液;然后将纺丝液在纺丝电压10 kV,微量注射泵流量1.0 mL/h,纺丝距离7 cm的条件下进行静电纺丝,所得纳米纤维接收于8℃的水浴中;将得到的纳米纤维在8℃乙醇中浸泡120 min,萃取聚乙烯基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺,再用正己烷浸泡60 min,置换乙醇,之后将纳米纤维在50℃条件下抽真空干燥6小时除去正己烷,得到聚丙烯腈多孔纳米纤维;纳米纤维的平均直径为300 nm,孔径范围为20~90 nm;将上述聚丙烯腈多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为32.43 m2/g。
10.一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法,包括如下步骤:选用聚乙烯醇为添加剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,添加剂与溶剂的质量比为1:16,聚偏氟乙烯与溶剂的质量比为1:9,于圆底烧瓶中混合均匀,加热至90℃,充分搅拌至混合体系成均相溶液后,静置脱泡,制得纺丝液;然后将纺丝液在纺丝电压14 kV,微量注射泵流量0.8 mL/h,纺丝距离11 cm的条件下进行静电纺丝,所得纳米纤维接收于2℃的水浴中;将得到的纳米纤维在2℃乙醇中浸泡100 min,萃取聚乙烯醇和N,N-二甲基甲酰胺,再用正己烷浸泡50 min,置换乙醇,之后将纳米纤维在30℃条件下抽真空干燥10小时除去正己烷,得到聚偏氟乙烯多孔纳米纤维;纳米纤维的平均直径为500 nm,孔径范围为30~50 nm;将上述聚偏氟乙烯多孔纳米纤维进行BET测试,比表面积为26.88 m2/g。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110375234.0A CN102517673B (zh) | 2011-11-23 | 2011-11-23 | 一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110375234.0A CN102517673B (zh) | 2011-11-23 | 2011-11-23 | 一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102517673A CN102517673A (zh) | 2012-06-27 |
CN102517673B true CN102517673B (zh) | 2014-01-29 |
Family
ID=46288726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110375234.0A Expired - Fee Related CN102517673B (zh) | 2011-11-23 | 2011-11-23 | 一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102517673B (zh) |
Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103014893B (zh) * | 2012-12-24 | 2014-06-11 | 四川大学 | 一种以高沸点酰胺为溶剂制备交联醋酸纤维素纤维的方法 |
CN103981633A (zh) * | 2014-05-09 | 2014-08-13 | 浙江省纺织测试研究院 | 一种多孔纳米纤维无纺布的制备方法 |
CN103981635B (zh) * | 2014-05-09 | 2017-01-11 | 浙江省纺织测试研究院 | 一种多孔纤维无纺布制备方法 |
CN104213331A (zh) * | 2014-09-12 | 2014-12-17 | 天津工业大学 | 一种静电纺聚乳酸纳米孔纤维膜的制备方法 |
CN104342852B (zh) * | 2014-10-27 | 2017-03-29 | 东华大学 | 一种多孔碳纳米纤维毡及多孔碳纳米纤维电极的制备方法 |
CN104562292B (zh) * | 2014-12-29 | 2017-01-11 | 河南工程学院 | 多孔微纳米pet纤维的制备方法 |
CN104530464A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-22 | 北京理工大学 | 氰乙基纤维素多孔材料及其制备方法 |
CN104674382B (zh) * | 2015-02-06 | 2017-02-01 | 东华大学 | 一种电容去离子用多孔碳纳米纤维的制备方法 |
CN104707490A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-06-17 | 杭州费尔过滤技术有限公司 | 一种超细聚烯烃脱气膜的制备方法 |
CN104746149B (zh) * | 2015-03-13 | 2017-09-22 | 西安理工大学 | 静电纺丝结合复溶剂技术制备多孔纳米纤维的方法 |
CN104928789B (zh) * | 2015-06-18 | 2017-06-20 | 西安理工大学 | 静电纺丝结合反溶剂技术制备多孔纳米纤维及制备方法 |
CN106087109A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-11-09 | 苏州经贸职业技术学院 | 孔隙尺寸可调控的聚砜聚乳酸纳米多孔超细纤维 |
CN106436276A (zh) * | 2016-08-19 | 2017-02-22 | 郑州大学 | 一种增强静电纺丝薄膜力学性能的试剂及方法 |
CN107475904B (zh) * | 2017-08-08 | 2020-05-05 | 东华大学 | 一种柔性有序介孔TiO2纳米纤维膜及其制备方法 |
WO2019114575A1 (zh) * | 2017-12-12 | 2019-06-20 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种具有纤维结构的电极材料及制备 |
CN108221087B (zh) * | 2018-01-15 | 2019-12-31 | 晋江瑞碧科技有限公司 | 一种硅系纳米纤维补强剂的制备方法 |
CN110344247B (zh) * | 2019-07-18 | 2021-08-31 | 武夷学院 | 一种铜离子印迹纳米纤维膜的制备方法 |
CN110373747A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-10-25 | 东华大学 | 一种pan/pvdf基多孔纳米碳纤维的制备方法 |
CN110587911B (zh) * | 2019-09-23 | 2024-06-21 | 北京化工大学 | 一种多孔电极制备装置及工艺 |
CN110791946B (zh) * | 2019-10-28 | 2022-12-20 | 浙江迈实科技有限公司 | 一种负载纳米TiO2的改性涤纶的制备方法 |
CN110923954A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-03-27 | 广东工业大学 | 一种具有通孔结构的高分子聚合物纤维膜及其制备方法和应用 |
CN111041709A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-21 | 广东工业大学 | 一种具有通孔结构的pvdf纳米纤维膜及其制备方法和应用 |
CN111097295A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-05 | 五邑大学 | 具有中空纳米芯吸孔道的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法 |
CN111111458A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-08 | 五邑大学 | 具有多级连通孔结构的单向导湿微纳米纤维膜及其制备方法 |
CN112226912A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-15 | 北京碳阳科技有限公司 | 一种多孔聚丙烯腈纳米纤维膜及其制备方法 |
CN112962310B (zh) * | 2021-03-02 | 2022-01-04 | 西南交通大学 | 一种多功能pvdf多级孔洞纤维薄膜及其制备方法 |
CN113818123B (zh) * | 2021-10-26 | 2023-06-23 | 南京宁智高新材料研究院有限公司 | 一种辐射制冷功能织物的制备方法 |
CN115404701B (zh) * | 2022-08-26 | 2023-08-29 | 东华大学 | 一种具有调温功能的多孔纱线及其制备方法 |
CN115467107B (zh) * | 2022-08-26 | 2023-09-26 | 东华大学 | 一种用于多孔纱线表面孔结构相分离成型的溶剂蒸汽控制系统及多孔纱线制备方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101455975A (zh) * | 2007-12-14 | 2009-06-17 | 北京化工大学 | 多孔碳纳米纤维负载纳米晶粒催化剂及其制备方法 |
CN101342468B (zh) * | 2008-08-22 | 2011-09-14 | 清华大学 | 一种β晶相聚偏氟乙烯中空纤维多孔膜的制备方法 |
CN101396641B (zh) * | 2008-10-31 | 2013-06-05 | 北京坎普尔环保技术有限公司 | 复合热致相分离制膜方法 |
CN102234847B (zh) * | 2010-04-28 | 2013-07-24 | 中国科学院化学研究所 | 多孔无机氧化物纳米纤维及其制备方法 |
CN102127828B (zh) * | 2011-01-25 | 2012-11-21 | 华南师范大学 | 多孔纳米碳纤维材料、锂电池正极材料和正极片 |
-
2011
- 2011-11-23 CN CN201110375234.0A patent/CN102517673B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102517673A (zh) | 2012-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102517673B (zh) | 一种混合相分离制备聚合物多孔纳米纤维的方法 | |
Huang et al. | Fabrication of porous fibers via electrospinning: strategies and applications | |
Dadol et al. | Solution blow spinning (SBS) and SBS-spun nanofibers: Materials, methods, and applications | |
CN106868712B (zh) | 一种膜蒸馏用纳米纤维膜及其制备方法 | |
CN100387762C (zh) | 一种聚丙烯腈基介孔-大孔超细碳纤维及其制备方法 | |
CN110725024A (zh) | 一种纤维状光热转换材料的制备方法 | |
Liu et al. | Solvent evaporation in a binary solvent system for controllable fabrication of porous fibers by electrospinning | |
CN113046926B (zh) | 一种丝素聚乳酸多孔纳米纤维复合材料及其制备方法和应用 | |
CN102068918B (zh) | 亲水性聚乙烯中空纤维膜及其制备方法 | |
CN111074380B (zh) | 一种氧化石墨烯/聚丙烯酸钠的拉伸流体及其在制备石墨烯中的应用 | |
CN110079876A (zh) | 一种高吸油性纳米纤维气凝胶的制备方法及应用 | |
CN108404823B (zh) | 一种静电纺丝制备高吸水3d纳米纤维气凝胶的方法及其所得材料 | |
CN110872741A (zh) | 一种同时用于乳液分离和染料吸附的复合纳米纤维膜及其制备方法 | |
CN108085768B (zh) | 一种多孔聚合物纤维的制备方法及制得的多孔聚合物纤维 | |
CN102268784A (zh) | 多孔天然高分子纳米纤维无纺布的制备 | |
Yan et al. | Nanostructured superior oil-adsorbent nanofiber composites using one-step electrospinning of polyvinylidene fluoride/nanocellulose | |
CN1837435B (zh) | 一种复合型纳米级蚕丝纤维制品及其制备方法 | |
CN104928789B (zh) | 静电纺丝结合反溶剂技术制备多孔纳米纤维及制备方法 | |
CN112226912A (zh) | 一种多孔聚丙烯腈纳米纤维膜及其制备方法 | |
CN111058107A (zh) | 一种氧化石墨烯可拉伸溶液及其制备方法与应用 | |
CN110055622B (zh) | 一种中空结构多孔碳纳米纤维的制备方法 | |
CN110938897A (zh) | 一种快速制备纤维状多孔材料的技术 | |
CN105869927B (zh) | 一种无规共聚物制备高比表面积及高比电容碳纤维的方法 | |
CN112899817A (zh) | 一种基于静电纺丝自组装核-鞘温敏纤维及其制备方法 | |
CN116005286B (zh) | 一种气凝胶纤维的制备方法及应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140129 Termination date: 20191123 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |