CN105936663B - 一种纳米纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种纳米纤维及其制备方法，纳米纤维为三聚氰胺‑间苯三酚‑甲醛树脂纳米纤维，其制备方法为：间苯三酚加入到水中，搅拌溶解，继续加入甲醛溶液，搅拌得到溶液A；三聚氰胺加入到水中，搅拌溶解，继续加入甲醛溶液，搅拌得到溶液B；将溶液A和溶液B按一定比例混合、搅拌、反应；过滤、洗涤、干燥后得到产物。该制备方法简单、安全环保，易于规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米纤维及其制备方法。
背景技术
纳米纤维是指直径为纳米尺度(1～100nm)而长度较大的具有一定长径比的线状材料。纳米纤维表现出诸多优良的特性，如非常大的比表面积(其比表面积是微米纤维的1000倍)，柔性以及超强的力学行为(如：硬度和抗张强度)，这些优异的特性使纳米纤维具有许多重要的用途。如将纳米纤维植入织物表面，制成双疏性界面织物，既可防水，又可防油、防污；纳米纤维还可用于化工、医药等产品的提纯、过滤等；纤维还可作为结构增强剂。发明专利(CN 103055722B)公开了一种具有重金属吸附功能的纳米纤维膜及其制备方法，采用聚烯烃共聚物为基体材料，经表面化学改性、活性分子的固相合成工艺，制备出化学改性的具有重金属吸附功能的纳米纤维膜。发明专利(CN 103702740A)公开了一种利用表面改性的纤维素纳米纤维的载体基质(support matrix)，该经表面改性的纤维素纳米纤维由直径为约4nm～约1000nm的纤维素纳米纤维组成，该纤维素纳米纤维由与其表面共价结合的偶联剂所覆盖可用于从气体混合物中捕获CO2。
发明专利(CN 102660794B)公开了一种利用静电纺技术单纺聚(乙烯基己内酰胺-co-甲基丙烯酸)(p(NVCL-co-MAA))纳米纤维的方法。发明专利(CN 104562298A)公开了一种纳米纤维的制备方法。该方法包括：首先配制待制备的纳米纤维的前驱体溶液；接着电纺纳米纤维的前驱体溶液生成前驱体的纤维；然后再稳定化处理前驱体的纤维，最后碳化处理经过稳定化处理的前驱体的纤维，得到需要的纳米纤维。但静电纺丝工艺生产效率低下，单一喷嘴的挤出量很低，静电纺丝法生产纳米纤维面临着诸多工艺问题。
发明专利(CN 104928804A)公开了一种聚合物纳米纤维的制备方法，首先将聚合物纺丝原液经喷丝板，进入凝固浴凝固，制备聚合物初生纤维，经超声处理后过滤得到纳米纤维。但这种方法使用聚合物纺丝原液，这限制了不能形成纺丝原液的聚合物纳米纤维的制备。
发明专利(CN 1323113C)公开了一种以三聚氰胺-苯酚-甲醛共聚树脂或三聚氰胺-甲醛树脂/苯酚-甲醛树脂的共混物为基体树脂，选用无机纤维和有机纤维为增强剂、无机矿物为填料，采用复合交联固化体系制备而成的注射型三聚氰胺-苯酚-甲醛模塑料。
文献(Chemical Communications,2013,49,3763-3765)报道了一种具有超微孔结构三聚氰胺-间苯二酚-甲醛聚合物微米球及其制备方法，该方法采用三聚氰胺、间苯二酚、甲醛为原料，在水溶液中共聚缩合得到三聚氰胺-间苯二酚-甲醛聚合物微米球。
查阅相关文献资料，未见有三聚氰胺-间苯三酚-甲醛树脂纳米纤维及其制备方法的公开报道。
发明内容
本发明提供了一种纳米纤维及其制备方法，具体的说是一种三聚氰胺-间苯三酚-甲醛树脂纳米纤维及其制备方法，该纳米纤维为三聚氰胺-间苯三酚-甲醛树脂纳米纤维，其直径在10-200nm之间，其制备经过如下步骤：
1)间苯三酚加入到水中，搅拌溶解，继续加入甲醛溶液，搅拌得到溶液A；
2)三聚氰胺加入到水中，搅拌溶解，继续加入甲醛溶液，搅拌得到溶液B；
3)将溶液A和溶液B按一定比例混合、搅拌、反应；
4)过滤、洗涤、干燥后得到产物；
所述的甲醛溶液为甲醛水溶液；
步骤1中间苯三酚与甲醛的物质的量之比为1:3，间苯三酚与水的质量比为4.4:30～50，步骤2中三聚氰胺与甲醛的物质的量之比为1:3，三聚氰胺与水的质量比为4.4:30～50；
步骤3中所述的溶液A和溶液B的质量比为1:0～1:2；
步骤3中反应温度为：25～95℃，反应时间为：12～72h；
本发明公开的三聚氰胺-间苯三酚-甲醛树脂纳米纤维及其制备方法，通过调变合成体系中三聚氰胺、间苯三酚、甲醛、水的比例以及改变合成条件可调变制备的树脂纳米纤维的组成、结构及形貌。该制备的树脂纳米纤维在室温下具有良好的CO2吸附能力。该树脂纳米纤维可容易的分散到水溶液中。
本发明的有益效果是：1、公开了一种三聚氰胺-间苯三酚-甲醛树脂纳米纤维，其直径在10-200nm之间；2、制备方法中可方便通过调变合成体系中三聚氰胺、间苯三酚、甲醛、水的比例以及改变合成条件来控制树脂纳米纤维的组成、结构及形貌；3、制备方法以三聚氰胺、间苯三酚、甲醛为原料，在水溶液体系中，经过简单的加热即可得到树脂纳米纤维，该制备方法简单、安全环保，易于规模化生产。
附图说明
图1为实施例1样品扫描电子显微镜图(SEM)。
图2为实施例1样品透射电子显微镜图(TEM)。
图3为实施例1样品-196℃N2吸脱附等温线。
图4为实施例1样品空气气氛中的热重图(TG)。
图5为实施例2样品扫描电子显微镜图(SEM)。
图6为实施例2样品透射电子显微镜图(TEM)。
图7为实施例3样品扫描电子显微镜图(SEM)。
图8为实施例3样品透射电子显微镜图(TEM)。
图9为实施例4样品扫描电子显微镜图(SEM)。
图10为实施例4样品透射电子显微镜图(TEM)。
图11为实施例5样品扫描电子显微镜图(SEM)。
图12为实施例6样品扫描电子显微镜图(SEM)。
图13为实施例7样品扫描电子显微镜图(SEM)。
图14为实施例8样品扫描电子显微镜图(SEM)。
图15为对比例样品扫描电子显微镜图(SEM)。
具体实施方式
下面通过实例进一步描述本发明的特征，但本发明并不局限于下述实例。
实施例1
4.4g间苯三酚加入到40g去离子水中，40℃下搅拌溶解，继续加入8.5g质量分数为37％的甲醛溶液，搅拌100min，记为溶液A；4.4g三聚氰胺加入到40g去离子水，70℃下搅拌溶解后加入8.5g质量分数为37％甲醛溶液，搅拌10min后溶液澄清，记为溶液B；将溶液B加入到溶液A中，继续搅拌30min，待体系均匀后，置于95℃的烘箱中反应24h。抽滤、洗涤、滤饼60℃过夜烘干得到产物。SEM图和TEM图显示制备的样品为纳米纤维，直径为20～100nm，SEM图参见图1，TEM图参见图2。-196℃N2吸脱附等温线在相对压力p/p0<0.01处有吸附量，表明样品含有少量微孔，在相对压力p/p0＝0.9～1.0处有大量吸附并伴随有滞后环，表明样品中具有纳米纤维堆积形成的大孔，N2吸脱附等温线参见图3，BET方法测定样品的比表面积为42m2/g，总孔孔容为0.13cm3/g。从样品的TG图可看出，制备的样品具有较高的热稳定性，分解温度为300℃，TG图参见图4。制备的样品在25℃，1bar下可吸附1.5mmol/g CO2气体，在10bar下CO2气体吸附量可达3.0mmol/g。
实施例2
制备步骤同实施例1，原料比例和反应条件见表1。SEM图和TEM图显示制备的样品为纳米纤维，直径为10～30nm，SEM图参见图5，TEM图参见图6。-196℃N2吸附测定样品BET比表面积为143m2/g，总孔孔容为0.30cm3/g。
实施例3
制备步骤同实施例1，原料比例和反应条件见表1。SEM图和TEM图显示制备的样品为纳米纤维，直径为30～200nm，SEM图参见图7，TEM图参见图8。-196℃N2吸附测定样品BET比表面积为22m2/g，总孔孔容为0.06cm3/g。
实施例4
制备步骤同实施例1，原料比例和反应条件见表1。SEM图和TEM图显示制备的样品为纳米纤维，直径为20～50nm，SEM图参见图9，TEM图参见图10。-196℃ N2吸附测定样品BET比表面积为52m2/g，总孔孔容为0.23cm3/g。
实施例5
制备步骤同实施例1，原料比例和反应条件见表1。SEM图显示制备的样品为纳米纤维，直径为20～100nm，参见图11。
实施例6
制备步骤同实施例1，原料比例和反应条件见表1。SEM图显示制备的样品为纳米纤维，直径为20～100nm，参见图12。
实施例7
制备步骤同实施例1，原料比例和反应条件见表1。SEM图显示制备的样品为纳米纤维，直径为20～100nm，参见图13。
实施例8
制备步骤同实施例1，原料比例和反应条件见表1。SEM图显示制备的样品为纳米纤维，直径为20～100nm，参见图14。
对比例
4.4g三聚氰胺加入到40g去离子水，70℃下搅拌溶解后加入8.5g质量分数为37％甲醛溶液，搅拌30min后溶液澄清，将溶液置于95℃的烘箱中反应24h。抽滤、洗涤、滤饼60℃过夜烘干得到产物。SEM图显示制备的样品为球形形貌，直径约3-5μm，参见图15。-196℃N2吸附测定样品BET比表面积为1.2m2/g。
表1实施例1-8和对比例所用原料比例和反应条件
Claims (5)
1.一种纳米纤维，其特征在于：所述的纳米纤维为三聚氰胺-间苯三酚-甲醛树脂纳米纤维，其制备包括如下步骤：
1)间苯三酚加入到水中，搅拌溶解，继续加入甲醛溶液，搅拌得到溶液A；
2)三聚氰胺加入到水中，搅拌溶解，继续加入甲醛溶液，搅拌得到溶液B；
3)将溶液A和溶液B按质量比为1:1～1:2混合、搅拌、反应；
4)过滤、洗涤、干燥后得到产物。
2.根据权利要求1所述的纳米纤维，其特征在于：所述的纳米纤维为三聚氰胺-间苯三酚-甲醛树脂纳米纤维直径为10-200nm。
3.根据权利要求1所述的纳米纤维，其特征在于：所述的甲醛溶液为甲醛水溶液。
4.根据权利要求1所述的纳米纤维，其特征在于：步骤1)中间苯三酚与甲醛的物质的量之比为1:3，间苯三酚与水的质量比为4.4:30～50，步骤2)中三聚氰胺与甲醛的物质的量之比为1:3，三聚氰胺与水的质量比为4.4:30～50。
5.根据权利要求1所述的纳米纤维，其特征在于步骤3中反应温度为：25～95℃，反应时间为：12～72h。
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