專利名稱：一種改性聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維素納米纖維膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米纖維膜的制備方法，尤其涉及一種改性聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維素納米纖維膜的制備方法。
背景技術(shù)：
靜電紡絲是一種制備各種超細(xì)纖維(例如高分子材料、復(fù)合材料、陶瓷材料等)的常用方法，它一般利用如圖1所示的裝置，包括高壓電源1、金屬噴絲頭(毛細(xì)管)2、接地的接收板3 ；高壓電源為直流電源，電壓大小1 30kv，金屬噴絲頭2和一個注射器4連接，注射器4由注射泵控制，可以恒定注射量。溶液主要受三種力，靜電排斥力和庫侖引力，表面張力。當(dāng)電壓達到一定值后，庫侖引力克服表面張力噴出，進行無紡織布。目前已經(jīng)超過50種的高分子有機物可以紡絲，直徑一般在幾十個納米到幾個微米之間。正因為得到的納米纖維直徑小、比表面積大，在生物醫(yī)學(xué)、組織工程等領(lǐng)域具有很多潛在的應(yīng)用價值。通過采用天然聚合物、共混聚合物、摻雜納米微?；蛘邘в谢钚曰鶊F的聚合物制備具有各種性能的納米纖維，如多孔纖維、中空纖維、無機纖維等，納米纖維所形成的纖維氈有很多微孔，具有孔隙率高的特點，因此具有良好的吸附、過濾性能，可應(yīng)用于過濾、重金屬分離富集、傳感器、防護織物等領(lǐng)域。醋酸纖維素是纖維素分子中的羥基以醋酸或醋酐在催化劑作用下進行酯化后得到的一種天然高聚物。共混聚合物紡絲制備的納米纖維含有兩種或兩種以上的聚合物，由于不同聚合物在某一溶劑中的溶解度不同，經(jīng)過溶劑處理以后，留下基質(zhì)纖維(未溶解的纖維稱為基質(zhì)纖維)，這樣在纖維表面形成凹陷孔洞或者在纖維內(nèi)部形成中空，提高纖維的比表面積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種改性聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維素納米纖維膜的制備方法，該方法操作簡單，耗時少，原材料廉價易得。一種改性聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維素納米纖維膜的制備方法，包括將醋酸纖維素和聚乙烯吡咯烷酮分散于由丙酮和N，N- 二甲基乙酰胺組成的混合溶劑中，得到紡絲液，采用靜電紡絲制得納米纖維膜，對納米纖維膜進行再生處理。所述混合溶劑中丙酮和N，N_ 二甲基乙酰胺的體積比優(yōu)選為3 1 1 1，更優(yōu)選為2 1。所述紡絲液中醋酸纖維素質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為8% 12% ；聚乙烯吡咯烷酮與醋酸纖維素的質(zhì)量比優(yōu)選為6/25 10/25，更優(yōu)選為9/25。優(yōu)選的，所述靜電紡絲中紡絲液噴出流速0.5 aiil/h，紡絲電壓9 Mkv，金屬噴絲頭與接收板距離為10 20cm，環(huán)境溫度和濕度分別為23 30°C和73 82%。優(yōu)選的，所述再生處理包括將納米纖維膜干燥后置于溶劑中，超聲處理2 5h，從溶劑中取出后對納米纖維膜進行脫乙?；幚?，最后清洗干凈，干燥。對納米纖維素膜進行超聲處理，有助于溶劑溶解去除更多的聚乙烯吡咯烷酮，使得纖維表面粗糙，納米纖維膜比表面積較大。優(yōu)選的，所述脫乙?；幚頌閷⒓{米纖維膜置于0. 2 0. 8mol/L的NaOH-C2H5OH 溶液中振蕩反應(yīng)3 4小時。所述溶劑優(yōu)選為水、甲醇或乙醇。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明方法的優(yōu)點在于(1)本發(fā)明的制備方法操作簡單，耗時少，原材料廉價易得，可獲得直徑在納米級的膜材料，適用于規(guī)?；a(chǎn)；(2)在溶劑中超聲處理后的纖維表面粗糙，比表面積大，最終所制得的膜含有豐富的可反應(yīng)親水性功能基團，具有做后續(xù)相關(guān)實驗分析材料的潛力。


圖1為靜電紡絲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實施例2不同聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維素質(zhì)量比下制得的納米纖維膜的掃描電鏡圖；(a) 10/25 ； (b) 9/25 ； (c) 8/25 ； (d) 7/25 ； (e) 6/25 ；圖3為實施例3納米纖維素膜在不同溶劑中超聲處理后的掃描電鏡圖；(a)超聲處理前的膜；(b)水中超聲處理池；(c)乙醇中超聲處理池；(d)甲醇中超聲處理池。圖4為實施例4納米纖維素膜置于0. 5mol/L的NaOH-C2H5OH溶液進行脫乙酰化處理前后的掃描電鏡圖；(a)0. 5moVLNaOH-C2H5OH溶液處理前的膜；(b)0. 5mol/LNaOH-C2H5OH 溶液處理后的膜； 圖5為實施例4納米纖維素膜置于0. 5mol/L的NaOH-C2H5OH溶液進行脫乙酰化處理前后的FTIR測試圖；(a) 0. 5mol/LNa0H-C2H50H溶液處理前的膜；(b) 0. 5mol/ LNaOH-C2H5OH溶液處理后的膜。
具體實施例方式實施例1(1)將丙酮和N，N- 二甲基乙酰胺按體積比2 1混合；(2)醋酸纖維素顆粒加入上述混合液中，磁力攪拌2h，醋酸纖維素在混合液中的質(zhì)量濃度為10% ；(3)將聚乙烯吡咯烷酮粉末加入步驟( 的混合液中，磁力攪拌IOh得到聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維素紡絲液；其中聚乙烯吡咯烷酮和醋酸纖維素的質(zhì)量比為9/25 ；(4)用注射器抽取聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維素紡絲液，固定于靜電紡絲裝置上， 控制噴出流速1. 5ml/h，靜電壓10kv，接收板采用鋁箔接地接收，金屬噴絲頭與接收板的距離為13cm，室內(nèi)溫度和濕度分別為23 30°C和73 82%，紡絲得到聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維素納米纖維膜；(5)將上述聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維素納米纖維膜進行再生處理，先將紡出的聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維素納米纖維膜在80°C烘箱內(nèi)干燥12h，再放入水中超聲處理池， 然后再放入濃度為0. 5mol/L的NaOH-C2H5OH溶液中脫乙?；幚?，震蕩池后，用水沖洗數(shù)遍，再用無水乙醇沖洗，放入真空干燥箱中80°C恒溫干燥12h，得到再生的納米纖維膜。實施例2按照實施例1的方法，固定醋酸纖維素的質(zhì)量濃度為10%，紡絲電壓為10kv，接收距離為13cm，噴射流速為1.5ml/h，通過改變聚乙烯吡咯烷酮和醋酸纖維素的質(zhì)量比分別為10/25，8/25，7/25，6/25，其他條件不變，所得的掃描電鏡照片如圖2所示。實施例3對實施例1中，分別將在80°C烘箱內(nèi)干燥后的聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維素納米纖維膜置于水、乙醇和甲醇中超聲處理池，處理后它們的掃描電鏡照片如圖3所示，可以看出，經(jīng)水、乙醇和甲醇中超聲處理后，原本表面光滑的纖維變的十分粗糙，有許多的凹槽出現(xiàn)，表面積增大。實施例4對實施例1中，將超聲處理的聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維素納米纖維膜置于 0. 5mol/L的NaOH-C2H5OH溶液中脫乙?；幚?，震蕩池，其掃描電鏡圖和FIlR表征圖如圖 4和圖5所示。圖4中，脫乙?；?，纖維出現(xiàn)溶脹，纖維與纖維之間相互粘結(jié)。由圖5可以看出，NaOH-C2H5OH溶液處理前后的紅外譜圖區(qū)別明顯。未處理前膜在 1747cm"1 (C = O伸縮振動)、1235CHT1 (CH3彎曲振動)與1375CHT1 (C-O-C伸縮振動)處存在三個明顯的吸收峰。而用NaOH-C2H5OH溶液處理后，這三個峰幾近完全消失。同時，與處理前膜相比，再生纖維素膜在3440(^^(0-!!伸縮振動)處吸收峰的峰強也明顯增強。這些都說明水解方法實現(xiàn)了較徹底的脫乙酰化。
權(quán)利要求
1.一種改性聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維素納米纖維膜的制備方法，包括將醋酸纖維素和聚乙烯吡咯烷酮分散于由丙酮和N，N- 二甲基乙酰胺組成的混合溶劑中，得到紡絲液，采用靜電紡絲制得納米纖維膜，對納米纖維膜進行再生處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述混合溶劑中丙酮和N，N-二甲基乙酰胺的體積比為3 1 1 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述丙酮和N，N-二甲基乙酰胺的體積比為2 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述紡絲液中醋酸纖維素質(zhì)量百分比濃度為8% 12% ；聚乙烯吡咯烷酮與醋酸纖維素的質(zhì)量比為6/25 10/25。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮與醋酸纖維素的質(zhì)量比為9/25。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲中紡絲液噴出流速 0. 5 anl/h，紡絲電壓9 15kv，金屬噴絲頭與接收板距離為10 20cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述再生處理包括將納米纖維膜干燥后置于溶劑中，超聲處理2 5h，從溶劑中取出后對納米纖維膜進行脫乙?；幚?，最后清洗干凈，干燥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述脫乙?；幚頌閷⒓{米纖維膜置于0. 2 0. 8mol/L的NaOH-C2H5OH溶液中振蕩反應(yīng)3 4小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述溶劑為水、甲醇或乙醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改性聚乙烯吡咯烷酮/醋酸纖維素納米纖維膜的制備方法，包括將醋酸纖維素和聚乙烯吡咯烷酮分散于由丙酮和N，N-二甲基乙酰組成的混合溶劑中，得到紡絲液，采用靜電紡絲制得納米纖維膜，對納米纖維膜進行再生處理。本發(fā)明的制備方法操作簡單，耗時少，原材料廉價易得，可獲得直徑在納米級的膜材料，適用于規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號D04H1/4258GK102409484SQ20111025245
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者張祖磊, 李蕾, 項艇 申請人:嘉興學(xué)院