DE102015113217B4 - Verfahren zur Herstellung von Nano- und/oder Mikropartikel aufweisenden Polymerfasern sowie von daraus erhältlichen keramisierten Fasern, die Polymerfaser selbst und daraus erhältliche keramisierte Fasern sowie deren Verwendung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Nano- und/oder Mikropartikel aufweisenden Polymerfasern sowie von daraus erhältlichen keramisierten Fasern, die Polymerfaser selbst und daraus erhältliche keramisierte Fasern sowie deren Verwendung Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Nano- und/oder Mikropartikel, aufweisender Polymerfaser, wobei diese Nano- und/oder Mikropartikel aus metallhaltigem Material bestehen, mit dem Schritt:
Co-Elektrospinnen eines Kernfluids und eines die Nano- und/oder Mikropartikel aufweisenden Hüllfluids, wobei das Kernfluid ein in Lösungsmittel vorliegendes Polymer aufweist und das Hüllfluid eines ist mit einer Suspension der Nano- und/oder Mikropartikel in Lösungsmittel, wobei im Hüllfluid der Anteil an Polymer ≤ 1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Hüllfluids beträgt und das Polymer im Kernfluid ausgewählt ist aus Polysiloxanen, Polysilazanen, Polysilsesquioxanen oder Mischungen hiervon.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aus metallhaltigem Material bestehenden Polymerfasern mit aus metallhaltigem Material bestehenden Nano- und/oder Mikropartikeln gemäß Anspruch 1. Dieses Verfahren umfasst ein coaxiales-(Co)-Elektrospinnen eines Kernfluids und eines Hüllfluids mit aus metallhaltigem Material bestehenden Nano- und/oder Mikropartikeln, wobei das Kernfluid ein in Lösungsmittel vorliegendes Polymer aufweist und das Hüllfluid eines ist mit einer Suspension der Nano- und/oder Mikropartikel im Lösungsmittel, wobei die Hüllflüssigkeit im Wesentlichen kein Polymer aufweist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung von keramisierten Fasern aus den so erhaltenen Polymerfasern beansprucht.
  • In einem weiteren Aspekt richtet sich die vorliegende Anmeldung auf so erhältliche metallhaltige Nano- und/oder Mikropartikel aufweisende Polymerfaser und keramisierte Fasern nach Anspruch 9. Schließlich wird vorliegend die Verwendung dieser Nano- und/oder Mikropartikel aufweisenden Polymerfaser und keramisierte Faser in katalytisch unterstützten Umsetzungen und hier insbesondere solche zum photokatalytischen Abbau organischer Verbindungen beschrieben wie auch deren Verwendung in Textilien und/oder Filtern und/oder Membranen sowie in Implantaten.
  • Stand der Technik
  • Elektrospinning oder Elektrospinnen ist ein etabliertes Verfahren zur Herstellung von Fäden mit Durchmessern bis in den Nanometerbereich. Es können Fäden mit Durchmessern bis nahezu wenigen 10 nm gesponnen werden. Das Verfahren wurde bereits Anfang des letzten Jahrhunderts entwickelt. Unter Elektrospinnen versteht man die Herstellung von sehr dünnen Fasern aus Polymerlösungen durch die Behandlung in einem elektrischen Feld. Dabei wird die Polymerlösung in einer Elektrode dosiert und durch das elektrische Feld von der Elektrode abgezogen und beschleunigt. Üblicherweise lagert sich dabei die gesponnene Faser auf der Gegenelektrode als eine Art Vlies ab. Elektrospinnen ist eine Alternative gegenüber Nassspinnen, Schmelzspinnen oder Matrixspinnen.
  • So lassen sich durch Elektrospinning auch Fäden aus Silikonlösungen ziehen. Diese siliziumbasierten Polymerfäden können dann durch Pyrolyse in keramische Fasern umgewandelt werden, hierbei handelt es sich ebenfalls um ein seit langem etabliertes Verfahren. Eine Ausführungsform des Elektrospinnings ist das coaxiale Elektrospinning. Dazu werden zwei ineinander vorliegende Polymerlösungen zu coaxialen Fäden versponnen, die üblicherweise eine „Core Sheath structure“ (Kern-Hüll Struktur) (auch als core shell structure bekannt) aufweisen. Es können sowohl Hohlfasern als auch entsprechende Fasern mit Kernstruktur und Hüllstruktur erhalten werden. Dabei können bei dem coaxialen Elektrospinning unterschiedliche Polymere oder gleiche Polymere unterschiedlicher Konzentration eingesetzt werden.
  • Aus der WO 2012/017218 A2 ist zum Beispiel ein Verfahren zum Elektrospinnen von Fasern bekannt. Darin werden Fasern mit einem inneren Kern umgeben von einer porösen äußeren Umhüllung beschrieben.
  • Aus der Literatur ist bekannt, dass partikuläre Bestandteile zu den bei dem Elektrospinnen zu verspinnenden Polymerlösungen zugefügt werden können, zum Beispiel beschrieben in der WO 2006/012548 A2 .
  • Aus der WO 2013/092862 A1 sind Vliese aus partikelbeschichteten Nano- oder Mikrofasern zur Photokatalyse bekannt.
  • Die DE 10 2014 107 644 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von gesponnenen Fasern, die zunächst abschnittsweise mit Partikeln geträgert sind. Die Fasern werden mit einem co-axialen Verfahren hergestellt.
  • Die Pyrolyse ist ein thermisches Verfahren, welches präkeramische Polymere in Keramiken umwandelt. Dieses geschieht je nach Verfahren zwischen 600-1800°C unter Schutzgasatmosphäre beziehungsweise Vakuum. Die Pyrolyse wurde in den vergangenen 50 Jahren intensiv untersucht. Ein Vorteil, der sich dabei herauskristallisiert hat ist die formtreue Überführung von Polymeren in Keramiken bei relativ geringen Temperaturen unter 800°C. Insbesondere für auf Silizium basierten Polymeren stellt die Pyrolyse ein Verfahren dar, dass die geeigneten Si-Polymere in Keramiken überführen lässt. Aus der WO 2013/033367 A1 ist ein Elektrospinnen von Materialien, die eine Keramik bilden, bekannt.
  • Die WO 2009/104174 A2 beschreibt ein Verfahren zum Anhaften von Zellen oder Partikeln an Mikrogefäße. WO 2014/066310 A1 richtet sich auf keramische Nanofasern.
  • Die photokatalytische Entkeimung von Abwässern ist seit längerem bekannt und findet zum Beispiel im Sanitärbereich technische Anwendung. Nano-skalige Partikel aus Titandioxid, TiO2, zum Beispiel als Anatas und/oder Rutil, bilden bei der Bestrahlung mit kurzwelligem Licht (UV-Licht) Paare von Elekronen- und Defektelektronen und erzeugen dadurch Radikale an der Oberfläche der Keramik. Diese Radikale können organische Verbindungen einschließlich Mikroorganismen zersetzen und entsprechend entkeimen. Dabei befinden sich diese TiO2 Partikel in oder auf einem Trägermaterial, um ein Ausschwemmen zu verhindern. Zur effizienten Entkeimung ist eine offene Kontaktfläche zwischen den zu entkeimenden Medium und dem TiO2 Träger nötig. Zur Steigerung der Entkeimungsleistung wird die Strahlungsdichte erhöht, zum Beispiel durch entsprechendes Reflektieren des UV-Lichtes. Übliche Trägermaterialien für nano-skalige TiO2 Partikel sind Lacke verschiedenster Art, zum Beispiel werden hiermit die Kammerwände bestrichen, die dann mit UV-Licht beschienen werden. Allerdings weisen entsprechende Kammern geringe Oberflächen auf und durch Zersetzung der Lacke können die Partikel ausgewaschen werden. Die Entkeimungsleistung verringert sich dadurch schnell und es ist ein regelmäßiges Erneuern der Lackbeschichtung beziehungsweise ein Austausch der entsprechenden Einheiten notwendig.
  • Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist die Bereitstellung von Verfahren zur Herstellung von Strukturen, die eine verbesserte Beständigkeit gegenüber einer Alterung aufweisen, wie eine durch UV-Einstrahlung verursachte Alterung. Weiterhin ist eine Aufgabe die Bereitstellung von Verfahren und Strukturen mit verbesserten Oberflächeneigenschaften, um zum Beispiel eine chemische Umsetzung zu verbessern - wie katalytische Eigenschaften - oder die gewünschte Funktionalität der Partikel nach Herstellung der Strukturen zu erhalten.
  • Erfindungsgemäß kann eine Struktur bereitgestellt werden, die eine hohe Stabilität bei großer Oberfläche aufweist. Die erfindungsgemäß herstellbaren Fasern sind temperaturstabil mit einer verbleibenden hohen Aktivität der vorhandenen Nano- und/oder Mikropartikel.
  • Beschreibung der Erfindung
  • In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer Polymerfaser mit aus metallhaltigem Material bestehenden Nano- und/oder Mikropartikeln bereitgestellt gemäß Anspruch 1. Dieses Verfahren umfasst den Schritt des co-axial-(Co)-Elektrospinning eines Kernfluids und eines Nano- und/oder Mikropartikel aufweisenden Hüllfluids, wobei die Nano- und/oder Mikropartikel aus metallhaltigem Material bestehen und wobei das Kernfluid ein in Lösungsmittel vorliegendes Polymer aufweist und das Hüllfluid eines ist mit einer Suspension der Nano- und/oder Mikropartikel in Lösungsmittel, wobei das Hüllfluid im Wesentlichen kein Polymer aufweist.
  • Unter dem Ausdruck „im Wesentlichen kein Polymer“ wird vorliegend verstanden, dass in dem Hüllfluid der Anteil an Polymer ≤ 1 Gewichtsprozent ist, bevorzugt ≤ 0,5 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht des Hüllfluids.
  • In einer Ausführungsform ist das Hüllfluid frei von Polymer.
  • Unter dem Ausdruck „Fluid“ fallen insbesondere solche Zusammensetzungen, die flüssig sind, einschließlich Suspensionen, Dispersionen, wie molekulardispersgelöste, kolloidaldispersgelöste und grob dispersgelöste Dispersionen.
  • Dem Fachmann sind geeignete Co-Elektrospinning Verfahren bekannt, wobei das Kernfluid und das Hüllfluid in entsprechend beschriebener Form bereitgestellt und verarbeitet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Bereitstellung von Polymerfasern, die auf ihrer Oberfläche gebundene metallhaltige Nano- und/oder Mikropartikel aufweisen. Dieses Verfahren erlaubt dabei ein Anlagern der Nano- und/oder Mikropartikel unter Beibehaltung der den Nano- und/oder Mikropartikel innewohnenden Aktivität, insbesondere, deren Eigenschaft chemische Umsetzungen katalytisch zu unterstützen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass beim co-axialen Elektrospinnen das Hüllfluid im Wesentlichen polymerfrei, insbesondere vollständig polymerfrei, eingesetzt wird. Dadurch wird ein Überdecken der Partikel vermindert und verringert, wie es sonst auftreten könnte, wenn auch im Hüllfluid ein Polymer vorliegt oder kein coaxiales Elektrospinnen durchgeführt wird. Ein solches Überdecken würde die Funktionalität insbesondere die katalytische Aktivität der Partikel verringern sowie im Vergleich zu co-axial mit polymerhaltigem Hüllfluid elektrogesponnenen Fäden.
  • Erfindungsgemäß können somit Polymerfasern bereitgestellt werden, die eine erhöhte Aktivität aufzeigen bei gleichzeitig erhöhter Oberfläche im Vergleich zu Fasern, die nicht co-axial elektrogesponnen werden.
  • In einer Ausführungsform sind dabei die im Hüllfluid vorliegenden Nano- und/oder Mikropartikel metalloxidische Nano- und/oder Mikropartikel. In einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei den Partikeln um Metallpartikel handeln. Im Falle von metalloxidischen Nano- und/oder Mikropartikel sind besonders geeignete metalloxidische Nano- und/oder Mikropartikel solche aus Titandioxid, Aluminiumoxid Al2O3, Chromoxid Cr2O3, Kupferoxid CuO, Zinkoxid ZnO oder Vanadiumoxid V2O3. Nano- und/oder Mikropartikel aus Metall können solche sein aus Silber, Gold, Platin, Rhodium, Cobalt, Palladium.
  • In einer Ausführungsform können auch verschieden Arten von Nano- und/oder Mikropartikel vorliegen, zum Beispiel eine Mischung aus Titandioxid Nano- und/oder Mikropartikel und Silber Nano- und/oder Mikropartikel. Im Falle von Titandioxid liegt dieses bevorzugt als Anatas oder als Mischung aus Anatas und Rutil vor. Diese entsprechenden Kristallformen ergeben bzw. bilden sich in Abhängigkeit von den jeweiligen sich anschließenden Behandlungsverfahren aus. Wenn sich gegebenenfalls eine Pyrolyse anschließt, wird die dabei eingesetzte Temperatur derart eingestellt, dass die gewünschte Kristallform erhalten bleibt oder sich verändert. Eingesetztes Anatas bleibt üblicherweise bei Temperaturen bis zu 900°C stabil.
  • Das Polymer im Kernfluid ist eines ausgewählt aus Polysiloxanen, Polysilazanen, Polysilsesquioxanen oder Mischungen hiervon.
  • Das Hüllfluid ist dabei üblicherweise ein Fluid aus einem Lösungsmittel und darin dispergierten festen Nano- und/oder Mikropartikeln. Das Lösungsmittel ist dabei so ausgewählt, dass sowohl eine über den Zeitraum des Herstellungsverfahrens stabile Suspension der Partikel im Hüllfluid möglich ist als auch derart, dass eine Mischbarkeit zwischen dem Kernfluid und dem Hüllfluid erfolgen kann. Geeignete Lösungsmittel sind zum Beispiel solche mit polaren Gruppen, die über Van der Vaals Wechselwirkungen eine Stabilisierung der Nano- und/oder Mikropartikel als auch die Mischbarkeit mit den Polymerlösungen des Kernfluids erlaubt. Als geeignetes Lösungsmittel stellte sich zum Beispiel Chloroform oder Trifluorethanol, TFE, heraus. Diese Lösungsmittel zeigten eine gute Stabilisierung der im Hüllfluid vorliegenden Partikel und stellen ebenfalls geeignete Lösungsmittel für die im Kernfluid vorliegenden Polymere dar.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung ist dabei das im Kernfluid vorliegende Lösungsmittel und das Lösungsmittel des Hüllfluids gleich.
  • In einer Ausführungsform handelt es sich dabei um Polymere, wie im Anspruch 1 definiert, im Kernfluid, zum Beispiel gelöst in TFE, während das Hüllfluid in TFE dispergierte Titandioxid Nanopartikel umfasst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann nach dem Elektrospinnen weiterhin den Schritt einer Pyrolysebehandlung zur Keramisierung umfassen.
  • Eine Pyrolysebehandlung kann vorteilhaft sein, um etwaige Polymerreste an den Nano- und/oder Mikropartikeln zu entfernen, da bei der Pyrolyse insbesondere bei hohen Temperaturen eine Zersetzung des Polymers erfolgt.
  • Bei Keramisierung der gesponnenen Fasern werden bevorzugt Si-basierte Polymere gemäß Anspruch 1 im Kernfluid eingesetzt. Bei diesen, wie Polydimetylsilsesquioxanen ist die Keramisierung besonders vorteilhaft, da hier eine geringe Schwindung der Polymere vorliegt und somit die Formstabilität besonders gut ist neben den der guten UV- und chemischen Beständigkeiten. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Polymer ein Polysilsesquioxan, wie ein Polymethylsilsesquioxan.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei eines sein, wo die Polymerfaser(n) in Form eines Vlieses vorliegt(en), das heißt es sich um ein Verfahren zur Herstellung eines Vlieses aus einer oder mehreren Polymerfasern, die Nano- und/oder Mikropartikel aus metallhaltigem Material aufweisen. Erfindungsgemäß ist dabei ein „Vlies“ ein Vliesstoff, wo die Fasern auf irgendeiner Weise miteinander verbunden worden sind. Zu Vlies oder Vliesstoffen gehören nicht Folien oder Papiere. Genauso wenig fallen unter diese Vliese, die auch als „non-wovens“ bezeichnet werden, wovens oder Webstoffe dadurch, dass sie kein Verkreuzen beziehungsweise Verschlingen von Garnen, wie es beim Weben, Wirken, Stricken etc., geschieht, aufweisen.
  • Das Vlies oder der Vliesstoff kann aus einer Endlosfaser oder mehreren Fasern bestehen. Entsprechend bezieht sich der Begriff „Fasern“ in der Mehrzahl auf Abschnitte der Endlosfaser oder auf mehrere Fasern.
  • Gegebenenfalls kann die Polymerfaser oder das daraus bestehende Vlies in Kombination mit anderen Strukturen, zum Beispiel Trägerstrukturen wie wovens und non-wovens vorliegen.
  • Neben der Ausführungsform eines Vlieses kann die Polymerfaser auch in einer „geordneten Struktur“ oder einer „bauschige Anordnung“ vorliegen. Unter dem Ausdruck „geordnete Strukturen“ fallen dabei alle Arten von Gelege. „Bauschige Anordnungen“ stellen dabei Strukturen und Anordnungen dar, die im Gegensatz zu Gelegen keine eindimensional oder mehrdimensional geordnete Struktur zeigen, zum Beispiel zufällig angeordnete Struktur wie ein Wattebausch.
  • Die metallhaltigen Nano- und/oder Mikropartikel können modifizierte oder nicht modifizierte Partikel darstellen. Unter Modifikation wird vorliegend verstanden, dass die Partikel funktionalisiert wurden. Unter Funktionalisierung wird dabei verstanden, dass auf der Oberfläche der Partikel Gruppen vorliegen, die zum Beispiel die Löslichkeit/Dispergierbarkeit der Partikel verbessern. Weiterhin kann die Funktionalisierung eine bessere Anbindung der Partikel an das im Kernfluid vorhandene Polymer erlauben. Da die Partikel nicht im gleichen Fluid vorliegen wie das Polymer, ist die Anbindung speziell nur auf der Oberfläche des Polymers möglich. Bei einem nicht co-axialen Elektrospinnen könnten die Partikel mit ihrer funktionalisierten Oberfläche mit dem Polymer derart reagieren, dass schnell ein vollständiges Bedecken der Partikel durch das Polymer erfolgen kann. Dadurch könnte die gewünschte Funktion (Aktivität) der Partikel nicht mehr zur Verfügung stehen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegen das Polymer im Kernfluid in üblichen Mengen vor, wie zwischen 1 Gew.-% und 50 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Fluids, wie zwischen 3 Gew.-% und 30 Gew.-%, wie zwischen 4 Gew.-% und 20 Gew.-%. Die metallhaltigen Nano- und/oder Mikropartikel, insbesondere die metalloxidischen Nano- und/oder Mikropartikel, liegen im Hüllfluid zum Beispiel in einer Menge von 1 Gew.-% bis 50 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge an Hüllfluid vor, zum Beispiel im Bereich von 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% vor.
  • Das Verhältnis des Gewichts des Polymers im Kernstrahl zu den Partikeln im Hüllstrahl kann dabei zwischen 1:10 und 10:1 liegen. In einer Ausführungsform kann das Verhältnis zwischen 1:2 und 5:1 liegen, wie 1:1 bis 2:1.
  • Das Co-Elektrospinnen, hier auch als co-axiales Elektrospinnen bezeichnet, erfolgt unter üblichen Bedingungen. Der Fachmann kann in Abhängigkeit von den eingesetzten Polymer und Nano- und/oder Mikropartikel geeignete Parameter bestimmen.
  • In einem weiteren Aspekt richtet sich die vorliegende Anmeldung auf metallhaltige Nanopartikel und/oder Mikropartikel aufweisende Polymerfaser(n) erhältlich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren oder keramisierte Faser erhältlich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. In einer Ausführungsform liegen diese Polymerfaser(n) in Form eines Vlieses, einer geordneten oder bauschigen Anordnung vor. Insbesondere kann diese Polymerfaser zum Beispiel in Form eines Vlieses in keramisierter Form als keramisches Vlies mit einer siliziumbasierten Trägerstruktur mit metallhaltigen Nano- und/oder Mikropartikeln vorliegen. In einer Ausführungsform handelt es sich hierbei um ein keramisches Vlies aus einer siliziumbasierten Trägerstruktur mit anhaftenden Titandioxid-Partikeln, zum Beispiel anhaftenden Titandioxid-Nanopartikeln. Diese können gegebenenfalls in Kombination mit anderen Partikeln, zum Beispiel Silberpartikeln, anhaften. Hierbei wird unter Anhaften verstanden, dass sich diese Partikel auf der Oberfläche befinden, wobei hierbei die Partikel vollständig auf der Oberfläche vorliegen können oder teilweise in die Oberfläche eingelagert vorliegen. Die Partikel dürfen nicht vollständig vom Polymer umschlossen sein, da ansonsten die gewünschte Aktivität der Partikel verhindert ist.
  • Die erfindungsgemäßen Polymerfasern und keramisierten Fasern finden zum Beispiel in Form von Vlies oder anderen Anordnungen eine vielfältige Anwendungsmöglichkeit. So können zum Beispiel keramische Vliese mit angelagerten metalloxidischen Nano- und/oder Mikropartikeln, zum Beispiel in Kombination mit metallhaltigen Nano- und/oder Mikropartikeln, zum photokatalytischen Abbau organischer Verbindungen eingesetzt werden, wie bei der Wasserreinigung oder Wasseraufbereitung, einschließlich dem Abbau von Mikroorganismen. Darüber hinaus können solche Strukturen genutzt werden, um allgemein organische Verbindungen chemisch umzusetzen, das heißt als Katalysator zu dienen.
  • In einem weiteren Aspekt richtet sich die vorliegende Anmeldung somit auf die Verwendung der metallhaltigen Nanopartikel und/oder Mikropartikel aufweisende Polymerfaser(n) oder keramisierten Fasern, die zum Beispiel in Form eines Vlieses vorliegen kann, in katalytisch unterstützen chemischen Umsetzungen. Diese chemischen Umsetzungen können insbesondere Photokatalyse, wie dem photokatalytischen Abbau organischer Verbindungen beinhalten.
  • Entsprechend finden die erfindungsgemäßen Polymerfasern und keramisierten Fasern Anwendung in Textilien und/oder Filtern und/oder Membranen.
  • Eine Ausführungsform betrifft dabei die Verwendung als keramische Filter zur photokatalytischen Entkeimung von Abwässern. Hierbei wird durch UV-Bestrahlung von Titandioxidpartikeln sowohl organische Verbindungen als auch Mikroorganismen zersetzt beziehungsweise getötet. Durch Einsatz der starken UV-Strahlung ist es notwendig, dass die Trägermaterialien für die Titandioxidpartikel UV-beständig sind und die Freisetzung von Partikeln in das Medium möglichst gering gehalten wird. Die erfindungsgemäßen Polymerfasern, insbesondere in ihrer keramischen Form als keramische Polymerfasern beziehungsweise keramische Vliese, zeigen eine hervorragende chemische als auch physikalische Beständigkeit auf. Darüber hinaus sind sie sehr formstabil und damit gut als entsprechende Filtereinheiten zum Beispiel zur Behandlung von Abwässern geeignet.
  • Weiterhin können diese auch zum Abbau von anderen organischen Rückständen eingesetzt werden aber auch zum Abbau von gasförmigen Verbindungen, wie Stickoxiden.
  • Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Polymerfasern und keramisierten Fasern zum Beispiel in Form von Vlies oder anderen flächigen Strukturen als Filter oder Membranen eingesetzt werden, zum Beispiel können durch eine entsprechende Funktionalisierung der Partikel ein Filtern von durchströmenden Fluiden erfolgen. Weiterhin kann eine Verwendung in Implantaten erfolgen
  • Im Folgenden wird der Anmeldegegenstand mithilfe von Beispielen weiter erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein.
  • Beispiel 1
  • Herstellung des Kern- und Hüllfluids
  • Kernfluid:
  • Es wurde eine Polymerlösung eines Methylsiliconharzes (Silres MK, Wacker Chemie) von 0,3 g/ml Aceton hergestellt.
  • Hüllfluid:
  • Es wurde eine Suspension von TiO2 (Anatas) Nanopartikel, NanoAmor, durchschnittliche Partikelgröße 5nm, 15 Gew.-% in Trifluoressigsäure hergestellt.
  • II. Co-axiales Elektrospinnen
  • Das co-axiale Elektrospinnen wurde mit einer Coaxialdüse bei 20 kV Betriebsspannung und 20 cm Kollektorabstand durchgeführt. Der Kanülendurchmesser innen beträgt 0,8 mm, der äußere Durchmesser 1,4 mm. Der Vorschub des Hüllfluids beträgt 8 ml/h, der Vorschub des Kernfluids beträgt 5ml/h.
  • Die erfindungsgemäß hergestellten Fasern weisen bei einem Durchmesser von 50 nm eine spezifische Oberfläche von 80 m2/g auf.
  • Als Referenz wird eine einfasige Dispersionsfaser genommen.
  • III. Bestimmung der photokatalytischen Aktivität
  • Die photokatalytische Aktivität der gemäß II hergestellten co-axial gesponnenen Faser und der einfasigen Dispersionsfaser wurde nach DIN 52890 bestimmt. Es zeigte sich, dass eine befriedigende photokatalytische Aktivität erreicht wird.
  • IV. Pyrolyse
  • Gegebenenfalls kann die Faser einer Pyrolyse unterworfen werden. Dazu wird die Faser unter Schutzgasatmosphäre (Argon) mit 2K/min auf ca. 800 °C erwärmt.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung von Nano- und/oder Mikropartikel, aufweisender Polymerfaser, wobei diese Nano- und/oder Mikropartikel aus metallhaltigem Material bestehen, mit dem Schritt: Co-Elektrospinnen eines Kernfluids und eines die Nano- und/oder Mikropartikel aufweisenden Hüllfluids, wobei das Kernfluid ein in Lösungsmittel vorliegendes Polymer aufweist und das Hüllfluid eines ist mit einer Suspension der Nano- und/oder Mikropartikel in Lösungsmittel, wobei im Hüllfluid der Anteil an Polymer ≤ 1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Hüllfluids beträgt und das Polymer im Kernfluid ausgewählt ist aus Polysiloxanen, Polysilazanen, Polysilsesquioxanen oder Mischungen hiervon.
  2. Verfahren zur Herstellung von Nano- und/oder Mikropartikel aufweisender Polymerfaser nach Anspruch 1, wobei die Nano- und/oder Mikropartikel metalloxidische Nano- und/oder Mikropartikel sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Nanopartikel und/oder Mikropartikel aufweisende(n) Polymerfaser(n) in Form eines Vlieses vorliegt(en).
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Nanopartikel und/oder Mikropartikel Titandioxid-Partikel sind.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Lösungsmittel des Kernfluids und das Lösungsmittel des Hüllfluids gleich sind.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Polymer in Form einer Suspension oder im Lösungsmittel gelöst im Kernfluid vorliegt.
  7. Verfahren zur Herstellung einer keramisierten Faser umfassend die Schritte zur Herstellung von Nano- und/oder Mikropartikeln aufweisender Polymerfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit dem anschließenden Schritt der Pyrolysebehandlung zur Keramisierung.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Nanopartikel und/oder Mikropartikel aufweisende Polymerfaser in Form eines Vlieses der Pyrolysebehandlung zur Keramisierung unterworfen wird.
  9. Metallhaltige Nanopartikel und/oder Mikropartikel aufweisende Polymerfaser(n) erhältlich gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder keramisierte Faser nach Anspruch 7 oder 8, insbesondere in Form eines Vlieses.
  10. Verwendung einer metallhaltigen Nanopartikel und/oder Mikropartikel aufweisenden Polymerfaser(n) oder keramisierten Faser nach Anspruch 9 insbesondere in Form eines Vlieses, in katalytisch unterstützten chemischen Umsetzungen, insbesondere zur Photokatalyse, wie dem photokatalytischen Abbau organischer Verbindungen.
  11. Verwendung von metallhaltigen Nanopartikel und/oder Mikropartikel aufweisenden Polymerfaser(n) oder keramisierten Faser nach Anspruch 9 in Textilien und/oder Filtern und/oder Membranen.
  12. Verwendung von metallhaltigen Nanopartikel und/oder Mikropartikel aufweisenden Polymerfaser(n) oder keramisierten Faser nach Anspruch 9, insbesondere in Form eines Vlieses, in Implantaten.
  13. Verwendung von metallhaltigen Nanopartikel und/oder Mikropartikel aufweisenden Polymerfaser(n) oder keramisierten Faser nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei diese Nano- und/oder Mikropartikel metalloxidische Nano- und/oder Mikropartikel sind.
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