專(zhuān)利名稱(chēng)：一種聚醚酰亞胺雙親性復(fù)合納米級(jí)纖維膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明屬于復(fù)合納米纖維膜的制備領(lǐng)域，特別涉及一種聚醚酰亞胺雙親性復(fù)合納米級(jí)纖維膜的制備方法。
背景技術(shù)：
納米復(fù)合材料是近年來(lái)發(fā)展的新型材料，由于納米復(fù)合材料的尺寸介于分子與體相之間，屬于介觀系統(tǒng)，因此表現(xiàn)出與分子及體相不同的特殊性質(zhì)，具有明顯的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，呈現(xiàn)許多優(yōu)良的物理和化學(xué)特性。而制備納米復(fù)合材料的常見(jiàn)方法很多，例如插層復(fù)合法、溶膠-凝膠法、原位聚合法、超聲波法、化學(xué)分散添加劑法、共混法高聚物溶液直接插入法、共混法高聚物熔融直接插入法等。近年來(lái)由于納米技術(shù)的熱潮，應(yīng)用高壓靜電紡絲技術(shù)制備功能納米纖維的報(bào)道越來(lái)越多。研究人員試圖將各種各樣的聚合物材料(包括天然的與合成的高分子、蛋白質(zhì)、甚至小分子等)通過(guò)靜電紡絲工藝制備納米纖維膜，發(fā)揮材料在納米尺度下的功能效能。同時(shí)這些納米纖維在醫(yī)藥、分離提純、能源、環(huán)保、催化反應(yīng)等眾多領(lǐng)域進(jìn)行常識(shí)性應(yīng)用。高壓靜電紡絲技術(shù)是一種自上而下的納米制造技術(shù)，通過(guò)外加電場(chǎng)力克服噴頭毛細(xì)管尖端液滴的液體表面張力和粘彈力而形成射流，在靜電斥力、庫(kù)侖力和表面張力共同作用下，被霧化后的液體射流被高頻彎曲、拉延、分裂，在幾十毫秒內(nèi)被牽伸千萬(wàn)倍，經(jīng)溶劑揮發(fā)或熔體冷卻在接收端得到納米級(jí)纖維。該技術(shù)工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、操控方便、選擇材料范圍廣泛、可控性強(qiáng)、并且可以通過(guò)噴頭設(shè)計(jì)制備具有微觀結(jié)構(gòu)特征的納米纖維，被認(rèn)為是具有可能實(shí)現(xiàn)連續(xù)納米纖維工業(yè)化生產(chǎn)的一種方法。應(yīng)有該技術(shù)制備功能納米纖維具有良好的前景預(yù)測(cè)。而共混電紡制備復(fù)合納米纖維的研究中，產(chǎn)生了一些問(wèn)題，限制了不同物質(zhì)的共溶/共混紡絲，這些問(wèn)題包括難以得到能夠?qū)Σ煌δ芪镔|(zhì)同時(shí)具有良好溶解性的溶劑，或者這些良好共溶溶劑并不能保證聚合物材料在靜電紡絲工藝條件下能夠形成納米纖維。因此，靜電紡絲工藝研究依然任重道遠(yuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種聚醚酰亞胺雙親性復(fù)合納米級(jí)纖維膜的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單，制備條件溫和，所得纖維膜表面光滑，纖維粗細(xì)均勻，纖維直徑分布在400-1OOOnm之間。本發(fā)明的一種聚醚酰亞胺雙親性復(fù)合納米級(jí)纖維膜的制備方法，包括下列步驟(I)配制紡絲液將二氯甲烷(DCM)與N，N- 二甲基乙酰胺(DMAC)混合制得混合溶齊U，將聚醚酰亞胺PEI與聚乙烯吡咯烷酮PVP加入到上述混合溶劑中，振蕩8-24h至完全溶解得紡絲液；(2)進(jìn)行電紡采用上述紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，最后干燥，即得復(fù)合納米級(jí)纖維膜。步驟(I)中所述的聚醚酰亞胺與聚乙烯吡咯烷酮的重量比為I. 0:1. 0-5. O。步驟(I)中所述的聚乙烯吡咯烷酮PVP為聚乙烯吡咯烷酮PVPK90。
步驟(I)所述的混合溶劑中二氯甲烷與N，N-二甲基乙酰胺的體積比為5. 0-6. 0:1.0。步驟(2)中所述的靜電紡絲中采用5mL注射器作為溶液儲(chǔ)存器；采用削平的針頭作為噴射細(xì)流的毛細(xì)管，所述的針頭為5號(hào)不銹鋼注射針頭，內(nèi)徑0. 5mm，所連接的高壓發(fā)生器為ZGF2000型，上海蘇特電器有限公司，紡絲液流量由微量注射泵(美國(guó)Cole-Parmer 公司)控制，采用鋁箔平板接收纖維。步驟(2)中所述的電紡工藝參數(shù)為，推進(jìn)速率1.0-2. OmL/h，接收板離噴絲口距離10-25cm,電壓12-16kv，環(huán)境溫度為20_25 °C，環(huán)境濕度67±4%。步驟(2)中得到的復(fù)合納米級(jí)纖維膜中纖維直徑分布在400_1000nm。有益效果(I)本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，條件溫和，可單步制備混合均勻的復(fù)合納米纖維膜；(2)本發(fā)明所得纖維表面光滑，粗細(xì)均勻，纖維直徑分布在400-1500nm之間。


圖I為高壓靜電紡絲工藝圖；圖2為靜電紡絲高壓12kv時(shí)聚醚酰亞胺/聚乙烯吡咯烷酮復(fù)合納米纖維掃描電鏡圖片；圖3為靜電紡絲高壓15kv時(shí)聚醚酰亞胺/聚乙烯吡咯烷酮復(fù)合納米纖維掃描電鏡圖片；圖4為靜電紡絲高壓16kv時(shí)聚醚酰亞胺/聚乙烯吡咯烷酮復(fù)合納米纖維掃描電鏡圖片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。實(shí)施例I聚醚酰亞胺/聚乙烯吡咯烷酮復(fù)合納米纖維的制備，具體步驟如下(I)紡絲液的調(diào)配將二氯甲烷(DCM) 6mL、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC) ImL裝入具塞三角錐形瓶中，置于恒溫振蕩搖床(25°C)中振蕩lOmin，將聚合物聚醚酰亞胺(PEI)O. 2000g與聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 0. 4000g加入溶劑中，恒溫振蕩24h。(2)電紡將上述紡絲液裝入溶液儲(chǔ)存器，采用削平的針頭(5號(hào)不銹鋼注射針頭，內(nèi)徑
0.5mm)作為噴射細(xì)流的毛細(xì)管，連接高壓發(fā)生器(ZGF2000型，上海蘇特電器有限公司)，紡絲液流量由微量注射泵(美國(guó)Cole-Pamier 公司)控制，采用鋁箔平板接受纖維。電紡工藝參數(shù)推進(jìn)速率I. OmL/h，接收板離噴絲口距離15cm，電壓12kv。其他條件環(huán)境溫度為25 °C，環(huán)境濕度67 ±4%。
(3)收集纖維，并放于真空干燥箱(恒溫37°C)干燥2d，后通過(guò)掃描電鏡測(cè)試如圖2。實(shí)施例2聚醚酰亞胺/聚乙烯吡咯烷酮復(fù)合納米纖維的制備，具體步驟如下(I)紡絲液的調(diào)配將二氯甲烷(DCM) 5mL、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC) ImL裝入具塞三角錐形瓶中，置于恒溫振蕩搖床(25°C)中振蕩lOmin，將聚合物聚醚酰亞胺(PEI)
0.2000g與聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 0. 4000g加入溶劑中，恒溫振蕩24h。。(2)電紡將上述紡絲液裝入溶液儲(chǔ)存器，采用削平的針頭(5號(hào)不銹鋼注射針頭， 內(nèi)徑0. 5mm)作為噴射細(xì)流的毛細(xì)管，連接高壓發(fā)生器(ZGF2000型，上海蘇特電器有限公司)，紡絲液流量由微量注射泵(美國(guó)Cole-Parmer 公司)控制，采用鋁箔平板接受纖維。電紡工藝參數(shù)推進(jìn)速率I. OmL/h，接收板離噴絲口距離20cm，電壓15kv。其他條件環(huán)境溫度為25°C，環(huán)境濕度67±4%。(3)收集纖維，并放于真空干燥箱(恒溫37°C)干燥2d，后通過(guò)掃描電鏡測(cè)試如圖3。實(shí)施例3聚醚酰亞胺/聚乙烯吡咯烷酮復(fù)合納米纖維的制備，具體步驟如下(I)紡絲液的調(diào)配將二氯甲烷(DCM) 6mL、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC) ImL裝入具塞三角錐形瓶中，置于恒溫振蕩搖床(25°C)中振蕩lOmin，將聚合物聚醚酰亞胺(PEI)O. 2000g與聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 0. 4000g加入溶劑中，恒溫振蕩24h。(2)電紡將上述紡絲液裝入溶液儲(chǔ)存器，采用削平的針頭(5號(hào)不銹鋼注射針頭，內(nèi)徑
0.5mm)作為噴射細(xì)流的毛細(xì)管，連接高壓發(fā)生器(ZGF2000型，上海蘇特電器有限公司)，紡絲液流量由微量注射泵(美國(guó)Cole-Parmer 公司)控制，采用鋁箔平板接受纖維。電紡工藝參數(shù)推進(jìn)速率I. OmL/h，接收板離噴絲口距離15cm，電壓16kv。其他條件環(huán)境溫度為25 °C，環(huán)境濕度67 ±4%。(3)收集纖維，并放于真空干燥箱(恒溫37°C)干燥2d，后通過(guò)掃描電鏡測(cè)試如圖4。
權(quán)利要求
1.一種聚醚酰亞胺雙親性復(fù)合納米級(jí)纖維膜的制備方法，包括下列步驟 (1)將二氯甲烷與N，N-二甲基乙酰胺混合制得混合溶劑，將聚醚酰亞胺與聚乙烯吡咯烷酮PVP加入到上述混合溶劑中，振蕩8-24h至完全溶解得紡絲液； (2)采用上述紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，最后干燥，即得復(fù)合納米級(jí)纖維膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚醚酰亞胺雙親性復(fù)合納米級(jí)纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的聚醚酰亞胺與聚乙烯吡咯烷酮的重量比為I. O: I. 0-5. O。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚醚酰亞胺雙親性復(fù)合納米級(jí)纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的聚乙烯吡咯烷酮PVP為聚乙烯吡咯烷酮PVPK90。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚醚酰亞胺雙親性復(fù)合納米級(jí)纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(I)所述的混合溶劑中二氯甲烷與N，N-二甲基乙酰胺的體積比為5.0-6. 0:1.0ο
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚醚酰亞胺雙親性復(fù)合納米級(jí)纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的靜電紡絲中采用5mL注射器作為溶液儲(chǔ)存器；采用削平的針頭作為噴射細(xì)流的毛細(xì)管，所述的針頭為5號(hào)不銹鋼注射針頭，內(nèi)徑O. 5mm ;紡絲液流量由微量注射泵控制；采用鋁箔平板接收纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚醚酰亞胺雙親性復(fù)合納米級(jí)纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的電紡工藝參數(shù)為推進(jìn)速率1.0-2. OmL/h，接收板離噴絲口距離10-25cm,電壓12-16kv，環(huán)境溫度為20_25°C，環(huán)境濕度67±4%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種聚醚酰亞胺雙親性復(fù)合納米級(jí)纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(2)中得到的復(fù)合納米級(jí)纖維膜中纖維直徑分布在400-1000nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚醚酰亞胺雙親性復(fù)合納米級(jí)纖維膜的制備方法，包括下列步驟(1)將二氯甲烷與N,N-二甲基乙酰胺混合制得混合溶劑，將聚醚酰亞胺與聚乙烯吡咯烷酮PVP加入到上述混合溶劑中，振蕩8-24h至完全溶解得紡絲液；(2)采用上述紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，最后干燥，即得復(fù)合納米級(jí)纖維膜。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，條件溫和，可單步制備混合均勻的復(fù)合納米纖維膜；本發(fā)明所得纖維表面光滑，粗細(xì)均勻，纖維直徑分布在400-1500nm之間。
文檔編號(hào)D04H1/728GK102776706SQ20121023806
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者宋恒歡, 朱利民, 聶華麗 申請(qǐng)人:東華大學(xué)