一種復合納米纖維材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復合納米纖維材料的制備方法，包括：（1）將PVA加入三蒸水中，加熱攪拌使其完全溶解，室溫冷卻，得到溶液A；（2）將PEI加入三蒸水中，加熱搖晃使其迅速溶解，得到溶液B；（3）先將SDS加入三蒸水中，溶解后再加入MWCNTs，超聲得到溶液C；（4）將溶液A、溶液B和溶液C混合，超聲使其分散均勻，攪拌過夜，得到紡絲液D；（5）將制得的紡絲液D進行靜電紡絲，最后干燥，即得復合納米纖維材料。本發(fā)明的制備方法快速、簡捷、高效、廉價并且操作方便，得到的復合納米纖維膜可用于污染物的吸附，改善水質，具有良好的應用前景。
【專利說明】一種復合納米纖維材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子納米纖維制備領域，特別涉及一種復合納米纖維材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]納米纖維具有尺度小、比表面積大和物理性能優(yōu)異等特點，在微電子和生物醫(yī)學等領域具有廣闊的應用前景。具有納米或亞微米結構的微包囊體系也會在食品添加劑、藥物載體及特種材料加工等領域發(fā)揮重要作用。
[0003]靜電紡絲是作為一種高效制備納米纖維的技術，因其方便快捷的得到連續(xù)的納米纖維而受到廣泛關注。1934年，Formlals發(fā)明了第一項關于靜電紡絲技術的專利，詳細的論及到靜電紡絲法的制備工藝與紡絲裝置；但直到20世紀80年代，由于納米科學的快速興起和發(fā)展，這種制備納米纖維的方法才受到了人們的廣泛關注；從21世紀初，國內才開始了對靜電紡絲的研究，中國科學院用靜電紡絲法制得了納米級聚丙烯腈纖維氈。
[0004]近年來，靜電紡絲優(yōu)化研究炙手可熱，雖然高聚物有許多優(yōu)越的性能，但也有很多缺陷，如:機械強度低、導電性差等。所以復合纖維應運而生，將不同的聚合物或者無機材料復合在一起，很好的彌補了彼此的缺陷，而靜電紡絲技術不僅可以將有機高分子材料和無機材料很好的復合在一起，并且可以制備納米級的纖維，有利于細胞的黏附和生長、在藥物的緩釋體系、載藥醫(yī)用敷料以及組織工程支架構建、縫合線等這些生物的醫(yī)學領域，帶來的效果良好，前景優(yōu)越。
[0005]鑒于以上原因，這種用靜電紡絲制備新型的有機物和無機物復合的納米纖維氈顯得意義重大，目前的研究文獻和專利，未利用MWCNTs對PVA/PEI纖維進行改性的文章。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種復合納米纖維材料的制備方法，該方法快速、簡捷、高效、廉價并且操作方便，具有良好的應用前景。
[0007]本發(fā)明的一種復合納米纖維材料的制備方法，包括:
[0008]( I)將PVA加入三蒸水中，加熱攪拌使其完全溶解，室溫冷卻，得到溶液A ;所述的PVA的聚合的為1750 ±50 ；
[0009](2)將PEI加入三蒸水中，加熱搖晃使其迅速溶解，得到溶液B ;所述的PEI為線性聚合物，重均分子量為10000 ；
[0010](3)先將SDS加入三蒸水中，溶解后再加入MWCNTs，超聲得到溶液C ;其中SDS、MWCNTs 與三蒸水用量比為 0.01 ?0.03g:0.05 ?0.15g:13.75mL ；
[0011](4)將溶液A、溶液B和溶液C混合，超聲使其分散均勻，攪拌過夜，得到紡絲液D ；其中溶液 A、B、C 用量比為 3mL:0.625mL:1.375mL ；
[0012](5)將制得的紡絲液D進行靜電紡絲，最后干燥，即得復合納米纖維膜。
[0013]步驟(I)中所述的PVA和三蒸水的用量比為3.75g:30mL。[0014]步驟(1)中所述的加熱攪拌為用采用數顯磁力恒溫攪拌器，溫度控制在70°C，加熱攪拌2~3h，完全溶解成透明粘稠狀液體。
[0015]步驟(2)中所述的PEI和三蒸水用量比為3g:15mL。
[0016]步驟(3)所述的超聲為用超聲波清洗機超聲I~2h，所用的容器為IOmL的樣品瓶。
[0017]步驟(4)所述的超聲為用超聲波清洗機超聲2~3h，所用的容器為IOmL的樣品瓶。
[0018]步驟(4)所述的攪拌為用磁力攪拌器攪拌。
[0019]步驟(5)所述的靜電紡絲的工藝參數為:注射器規(guī)格為11^，針頭內徑為0.4~
0.6mm,噴出流速0.1~1.0mL/h，靜電壓10~15kV，接收屏采用鋁箔接地接收，接收距離為10~17cm，采用正交方法調節(jié)紡絲參數進行紡絲。
[0020]步驟(5)所述的干燥為用真空干燥箱真空干燥24h。
[0021]步驟(5)所得的復合納米纖維材料中納米纖維直徑在90nm~120nm左右。
[0022]本發(fā)明是對細胞黏附性強的導電復合納米纖維的初步的研究，對于了解MWCNTs對PVA/PEI復合材料的應用影響與應用調控具有重要的意義。本發(fā)明利用連續(xù)的、相對簡便的靜電紡的方法，得到了一種更簡單、更省時、更快速的靜電紡的方法制備細胞黏附性好的納米纖維氈。
[0023]有益效果:
[0024](I)本發(fā)明的制備方法快速、簡捷、高效、廉價并且操作方便；
[0025](2)本發(fā)明所使用的原材料廉價易得，具有良好的生物相容性及一定的導電性，具有應用其做后相關實驗分析的潛力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1 為含(a) O、(b) 1.0wt%、(c) 2.0wt%、(d) 3.0wt%MWCNTs 的復合纖維，干燥后所拍攝的SEM圖；
[0027]圖2 為含(a) O、(b) 1.0wt%、(c) 2.0wt%、(d) 3.0wt%MWCNTs 的復合纖維的直徑分布圖；
[0028]圖3為含2.0wt%MWCNTs的復合纖維所拍攝的TEM圖；
[0029]圖4為用含2.0wt%MWCNTs的復合纖維膜做的熱重分析(TG)圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0031]實施例1
[0032](I)將3.75g PVA加入到30mL三蒸水中油浴加熱攪拌使其完全溶解，室溫冷卻，得到溶液A ；
[0033](2)將3g PEI加入到15mL三蒸水中加熱搖晃使其迅速溶解，得到溶液B ；[0034](3)0.06g、0.12g、0.18g SDS/MWCNTs (w/w: 1/5)加入 13.75mL 三蒸水中，超聲，得至IJ溶液C ；
[0035](4)將溶液A、溶液B和溶液C按3mL:0.625mL:1.375mL混合，超聲使其分散均勻，攪拌過夜，得到含 0wt%、l.0wt%、2.0wt%、3.0wt%MWCNTs 的紡絲液 D ；
[0036](5)將制得的紡絲液D進行靜電紡絲，靜電紡絲的工藝參數為:注射器規(guī)格為lmL，針頭內徑為0.4?0.6mm，噴出流速0.2mL/h，靜電壓10kV，接收屏采用鋁箔接地接收，接收距離為15cm，最后干燥，即得復合納米纖維膜。
[0037]依照以上步驟所得到結果的電鏡圖片如圖1所示。
[0038]實施例2
[0039](I)實施例1的電鏡圖片，在ImageJ軟件中測量60根纖維的直徑。
[0040](2)將60根纖維直徑的數據用origins.0軟件進行分析
[0041]依照以上步驟所得到結果的圖片如圖2所示。
[0042]實施例3
[0043](I)將3.75g PVA加入到30mL三蒸水中油浴加熱攪拌使其完全溶解，室溫冷卻，得到溶液A ；
[0044](2)將3g PEI加入到15mL三蒸水中加熱搖晃使其迅速溶解，得到溶液B ；
[0045](3) 0.12g SDS/MWCNTs (w/w:1/5)加入 13.75mL 三蒸水中，超聲，得到溶液 C ；
[0046](4)將溶液A、溶液B和溶液C按3mL:0.625mL:1.375mL混合，超聲使其分散均勻，攪拌過夜，得到含2.0wt%MWCNTs的紡絲液D ；
[0047](5)將制得的紡絲液D進行靜電紡絲，靜電紡絲的工藝參數為:注射器規(guī)格為lmL，針頭內徑為0.4?0.6mm，噴出流速0.2mL/h，靜電壓10kV，接收屏采用鋁箔接地接收，接收距離為15cm，用銅網接收少量的單根纖維。
[0048]依照以上步驟所得到結果的圖片如圖3所示。
[0049]實施例4
[0050]將實施例2所得到的PVA/PEI/MWCNT復合纖維膜和PVA/MWCNT纖維膜在氮氣的保護下進行熱重分析(TG)表征，結果如圖4所示。
【權利要求】
1.一種復合納米纖維材料的制備方法，包括: (1)將PVA加入三蒸水中，加熱攪拌使其完全溶解，室溫冷卻，得到溶液A;所述的PVA的聚合度為1750 ±50 ； (2)將PEI加入三蒸水中，加熱搖晃使其迅速溶解，得到溶液B;所述的PEI為線性聚合物，重均分子量為10000 ； (3)先將SDS加入三蒸水中，溶解后再加入MWCNTs，超聲得到溶液C;其中SDS、MWCNTs與三蒸水用量比為0.01~0.03g:0.05~0.15g:13.75mL ； (4)將溶液A、溶液B和溶液C混合，超聲使其分散均勻，攪拌過夜，得到紡絲液D;其中溶液 A、B、C 用量比為 3mL:0.625mL:1.375mL ； (5)將制得的紡絲液D進行靜電紡絲，最后干燥，即得復合納米纖維材料。
2.根據權利要求1所述的一種復合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述的PVA和三蒸水的用量比為3.75g:30mL。
3.根據權利要求1所述的一種復合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述的加熱攪拌為用采用數顯磁力恒溫攪拌器，溫度控制在70°C，加熱攪拌2~3h。
4.根據權利要求1所述的一種復合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:步驟(2)中所述的PEI和三蒸水用量比為3g:15mL。
5.根據權利要求1所述的一種復合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:步驟(3)所述的超聲為用超聲波清洗機超聲I~2h，所用的容器為IOmL的樣品瓶。
6.根據權利要求1所述的一種復合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:步驟(4)所述的超聲為用超聲波清洗機超聲2~3h，所用的容器為IOmL的樣品瓶。
7.根據權利要求1所述的一種復合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:步驟(4)所述的攪拌為用磁力攪拌器攪拌。
8.根據權利要求1所述的一種復合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:步驟(5)所述的靜電紡絲的工藝參數為:注射器規(guī)格為lmL，針頭內徑為0.4~0.6mm，噴出流速0.1~1.0mL/h，靜電壓10~15kV，接收屏采用鋁箔接地接收，接收距離為10~17cm，采用正交方法調節(jié)紡絲參數進行紡絲。
9.根據權利要求1所述的一種復合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:步驟(5)所述的干燥為用真空干燥箱真空干燥24h。
10.根據權利要求1所述的一種復合納米纖維材料的制備方法，其特征在于:步驟(5)所得的復合納米纖維材料中納米纖維直徑在90nm~120nm。
【文檔編號】D01D1/02GK103603140SQ201310586568
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權日:2013年11月20日
【發(fā)明者】朱利民, 巫寒冰, 權靜, 孫衎, 陶磊 申請人:東華大學