一種聚芳醚酮基微/納米纖維的制備方法
【專利說明】-種聚芳雕鋼基微/納米纖維的制備方法
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種聚芳酸酬基微/納米纖維的制備方法，具體設(shè)及到采用溶液噴射 紡絲技術(shù)，制備得到聚芳酸酬基微/納米纖維材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 微/納米纖維較之傳統(tǒng)的纖維直徑小、質(zhì)量輕、比表面積大等特點，從而具有較高 表面能，產(chǎn)生一系列不同的效應(yīng)，包括表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀隧道效 應(yīng)，使其在分離和過濾、生物及醫(yī)學(xué)治療、電池材料方面、作為聚合物的增強物、用于電子和 光學(xué)設(shè)備，和酶及催化作用等方面具有廣泛的應(yīng)用。雖然納米纖維市場廣闊，可現(xiàn)今納米纖 維的生產(chǎn)效率還是普遍低，納米纖維的種類數(shù)量也有限，納米纖維的功能化改性技術(shù)也有 待提局。
[0003] 目前，溶液噴射法作為一種制備微/納米纖維的新型方法引起了廣泛的關(guān)注。與 靜電紡紡絲法相較之，溶液噴射法具有工藝簡單、耗能低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢。溶液噴射技 術(shù)是利用高速氣流對溶液擠出細(xì)流進(jìn)行超細(xì)拉伸制備出超細(xì)甚至納米級纖維。溶液噴射技 術(shù)提高了產(chǎn)量，為工業(yè)化生產(chǎn)納米纖維提供了可能。劉雍，《一種微納米纖維無紡布的生產(chǎn) 方法及裝置》（中國專利CN101775706A)，其特征在于發(fā)明了通過氣流與高分子溶液共同 作用來制備微納米纖維無紡布的生產(chǎn)方法和裝置，可在常溫常壓下實現(xiàn)聚合物溶液制備無 紡布的連續(xù)化生產(chǎn)，大大降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了能源；該生產(chǎn)裝置采用噴氣管在紡絲溶液 中向上釋放壓縮氣體的方法，避免了其它方法需要高溫或/和高壓條件下的設(shè)備復(fù)雜性問 題。
[0004] 聚芳酸酬是一類半結(jié)晶的高分子材料。聚芳酸酬結(jié)構(gòu)一般可W寫成-Ar-X-Ar-Y-。 其中Ar代表芳香基團，X和Y代表酸鍵或酬鍵。聚芳酸酬的主鏈含有芳香族和雜原子， 芳香族結(jié)構(gòu)一般都能形成大n鍵，運些芳香族的化合物具有分子結(jié)構(gòu)牢固、電子云密度 高及對稱性強等特點。主鏈上引入芳環(huán)，可使聚合物剛性增加，整體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、牢 固，玻璃化溫度和熱穩(wěn)定性隨之增加，從而顯示出優(yōu)良的耐熱性和更多的功能特性。聚 合物分子結(jié)構(gòu)中剛性、耐熱性的芳環(huán)及柔性的氧酸鍵形成"螺狀"、"片狀"、"梯狀"結(jié)構(gòu)， 化學(xué)鍵能高，鏈段的剛性大，因而具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、較高的熱分解溫度、耐溶 劑性能、低可燃性、優(yōu)良的電性能、耐熱氧老化性能和優(yōu)異的機械性能。Berer發(fā)現(xiàn)了 peek具有急劇的熱控制和機械性能和研究了PEEK在疲勞試驗顯示不同的澤火使他們更 有彈性。度erer，M.M曰jor，Z.Investigationofthedynamicmechanicalbehavior ofpolyetheretherketone(PEEK)inthehighstresstensileregine[J].Jouranal CitationR巧orts，2014,18 (4) :663-684.)。張輝等人通過高壓靜電紡絲技術(shù)制得非織布 纖維得直徑為300-600nm，且分布均勻，斷裂強度為0. 35g.m7g(張輝，張?zhí)鞁桑ㄎ?。高?靜電紡絲法制備聚芳酸酬超細(xì)纖維非織布[J].紡織學(xué)報，2011，（張輝，張?zhí)鞁?，包建文?高壓靜電紡絲法制備聚芳酸酬超細(xì)纖維非織布[J].紡織學(xué)報，2011,32(7) :23-27.)。但是 靜電紡制備納米纖維，產(chǎn)量較低，很大程度上阻礙了它的發(fā)展。
[0005] 本發(fā)明設(shè)及一種采用溶液噴射紡絲技術(shù)制備聚芳酸酬基微/納米纖維材料的方 法，目前，運種制備方法尚未有人報道。不同于靜電紡絲法制備聚芳酸酬基/微納米纖維 拉，本發(fā)明制備的聚芳酸酬基/微納米纖維拉，纖維拉蓬松，產(chǎn)量大，孔隙率高，內(nèi)部纖維呈 =維卷曲狀態(tài)，從而制備的聚芳酸酬基/微納米纖維具有更廣泛的應(yīng)用和使用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明設(shè)及一種制備聚芳酸酬基微/納米纖維的方法，該方法制備的納米纖維拉 外觀蓬松，內(nèi)部納米纖維成=維卷曲形態(tài)，使該納米纖維拉具有高孔隙率，高比表面積，孔 徑小，低阻等諸多優(yōu)點。聚芳酸酬具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、較高的熱分解溫度、耐溶劑 性能、低可燃性、優(yōu)良的電性能、耐熱氧老化性能和優(yōu)異的機械性能，使其運種方法制備的 聚芳酸酬基微/納米纖維材料具有廣闊的應(yīng)用前景和使用價值。
[0007]本發(fā)明一種制備聚芳酸酬基微/納米纖維的具體步驟如下：
[0008] 1.-種制備聚芳酸酬基微/納米纖維的方法，其包括如下步驟：
[0009] (1)將聚芳酸酬聚合物加入到有機溶劑中，O-IOOC溶解2-8個小時，制備得到聚 芳酸酬聚合物溶液。
[0010] (2)將步驟（1)得到的聚芳酸酬聚合物溶液，采用溶液噴射紡絲技術(shù)制備得到聚 芳酸酬基微/納米纖維拉。
[0011] (3)在步驟（2)得到的聚芳酸酬基微/納米纖維拉的基礎(chǔ)上，在真空管式爐中，采 用程序控溫，W1-20°C/min的升溫速率，升溫至700-1000°C，保溫0. 5-化，自然降溫至常溫 后即得到聚芳酸酬基微/納米碳化纖維。
[0012] 2.如權(quán)利要求1所述的聚芳酸酬聚合物結(jié)構(gòu)式中含有苯環(huán)、酸鍵、酬基，W及Ari 和A?；鶊F中一種或兩種。
[0013]所述-Ari-為下列結(jié)構(gòu)式中的一種：
[0016]所述-A。-為下列結(jié)構(gòu)式中的一種：
[0017]
[001引其中，Ri、R2、Ra各選自C I-Cs的烷基或氣取代的C I-Cs的烷基；R 4、Rs、Re、咕、R河各 選自H、畑2、N02、-SO3H、CN與Ci-Cs的烷基或氣取代的CI-Cs的烷基。
[0019] 3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，所述有機溶劑為甲醇，乙醇，丙酬，乙酸，氯仿， N，N-二甲基甲酯胺，N，N-二甲基乙酷胺，環(huán)下諷、二甲基亞諷或N-甲基化咯燒酬中的一種 或兩種W上。
[0020] 4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，所述氣流法溶液噴射的方法制備得到聚芳 酸酬基微/納米纖維拉的過程中，影響納米纖維的直徑的工藝參數(shù)為高聚物溶液的濃 度lOOO-lOOOOmPa?S，推進(jìn)速度0. 5-50ml/h，噴絲孔直徑為0. 05-1. 25mm，氣流狹縫為 0. 02-0. 75mm，進(jìn)氣口氣流量為300-1200mVh，排氣口氣流量為1600-3200mVh，紡絲氣壓的 大小0. 01-0. 8MPa，氣流的溫度20-380°C，接收距離0. 4-lOm等因素。
[0021] 5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，所述溶液噴射紡絲技術(shù)制備得到聚芳酸酬基微 /納米纖維拉可W應(yīng)用在高性能復(fù)合材料增強增初、阻燃材料、水過濾、高溫空氣過濾、食品 加工、醫(yī)藥領(lǐng)域、提純純化等方面。
[0022] 6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，所述碳化聚芳酸酬基微/納米纖維導(dǎo)電材料其 特征在于所用的真空氣氛為氮氣，氣氣，或氮氣。
[0023] 7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，所述聚芳酸酬基碳化微/納米纖維應(yīng)用在于裡 離子二次電池陽極材料、催化劑和催化劑載體、雙電層電容器電極、高效吸附劑、結(jié)構(gòu)增強 材料、導(dǎo)熱材料、場電子發(fā)射材料等領(lǐng)域。
[0024] 本發(fā)明利用溶液噴射紡絲技術(shù)制備聚芳酸酬基微/納米纖維，在一定程度上解決 了納米纖維產(chǎn)率低的缺點，較之靜電紡絲技術(shù)，簡化了工藝，降低了能源的消耗。除此之外， 其同時具有設(shè)備簡單，操作方便等優(yōu)點，利于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。更重要的是利用運種方法 制備得到的納米纖維拉，結(jié)構(gòu)上=維卷曲，低阻，孔隙率高，過濾效率高，在阻燃材料、水過 濾、高溫空氣過濾、食品加工、醫(yī)藥領(lǐng)域、提純純化等方面具有很大的潛在應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實施例所制得的聚芳酸酬基微/納米纖維形貌圖（掃描電子顯微圖 片）。
[0026]圖2是本發(fā)明實施例所制得的聚芳酸酬基微/納米纖維形貌圖（掃描電子顯微圖 片）。
[0027]圖3是本發(fā)明實施例所制得的碳化聚芳酸酬基微/納米纖維形貌圖（掃描電子顯 微圖片）。
【具體實施方式】
[0028]W下通過具體實施例用于進(jìn)一步說明本發(fā)明描述的方法，但是并不意味著本發(fā)明 局限于運些實施例。
[0029] 實施例1:
[0030] -種制備聚芳酸酬（-Ari-為1,4-二甲基二氮雜奈）基微基/納米纖維的方法， 包括如下步驟：
[00引](1)將聚芳酸酬（-Ari-為1,4-二甲基二氮雜奈）聚合物加入到有機溶劑N，N-二 甲基乙酷胺中，60°C溶解2個小時，制備得到聚芳酸酬聚合物溶液。
[00礎(chǔ) 似將步驟（1)得到的聚芳酸酬（-Ari-為1,4-二甲基二氮雜奈）聚合物溶液，配 制到可紡濃度的范圍，用溶液噴射紡絲技術(shù)制備得到最優(yōu)化的聚芳酸酬微/納米纖