孔隙尺寸可调控的聚砜聚乳酸纳米多孔超细纤维的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种孔隙尺寸可调控的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维，通过将聚砜和聚乳酸共混溶于二氯甲烷/二甲基甲酰胺，或二氯甲烷/二甲基乙酰胺，或二氯甲烷/丙酮等二元混合溶剂，制备得到静电纺丝溶液，然后采用静电纺丝设备进行静电纺丝，可以一步制备表面具有纳米微孔的多孔超细纤维，并且本发明能够通过调控聚砜和聚乳酸的共混比例，制备出具有不同孔隙尺寸的纳米多孔超细纤维。本发明的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维表面具有发达的孔隙结构，且表面孔隙尺寸可调控，纤维直径达亚微米级，具有高比表面积和表面吸附能，可以用于吸附污水中的有机物、吸附空气中的微细粉尘及有毒气体。
【专利说明】
孔隙尺寸可调控的聚砜聚乳酸纳米多孔超细纤维
技术领域
[0001]本发明涉及一种表面孔隙尺寸可调控的纳米多孔超细纤维，特别是一种聚乳酸/聚砜共混纳米多孔超细纤维。
【背景技术】
[0002]采用静电纺丝技术可以制备纤维直径在亚微米级的超细纤维，是目前制备超细纤维最简单、最直接的方法。纳米多孔超细纤维是指纤维表面具有纳米孔隙结构的超细纤维。将高分子聚合物溶于由挥发性溶剂和非溶剂组成的二元混合溶剂体系，制备静电纺丝溶液，在静电纺丝过程中，由于溶剂挥发使聚合物富集相与溶剂相发生相分离，从而在纤维表面产生多孔结构。此种方法可以一步制备纳米多孔超细纤维，具有操作简便、流程短等优点。制备的纳米多孔超细纤维具有高比表面积和表面吸附能，是一种优良的吸附材料和载体材料，在空气净化、污水处理、生物医药、传感器以及电极材料领域具有广阔的应用前景。
[0003]目前已报道的可以通过一步静电纺丝法制备纳米多孔超细纤维的聚合物仅有少数几种，如聚乳酸、聚丙烯腈、聚苯乙烯以及醋酸纤维素等，并且材料的种类不同所制备的纤维表面的孔结构也不同。
[0004]聚砜以其优良的化学稳定性和热稳定性而广泛应用于水过滤材料，但是聚砜很难通过静电纺丝技术制备纤维表面具有发达纳米孔隙结构的多孔超细纤维，而聚乳酸能够采用静电纺丝技术获得表面具有发达纳米孔隙结构的多孔超细纤维，但是其化学稳定性和热稳定性较差，使其应用受到限制。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种孔隙尺寸可调控的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维，以解决现有技术中存在的上述缺陷。
[0006]本发明将聚砜和聚乳酸共混溶于二氯甲烷/ 二甲基甲酰胺或二氯甲烷/ 二甲基乙酰胺，或二氯甲烷/丙酮等二元混合溶剂，制备得到静电纺丝溶液，然后采用静电纺丝设备进行静电纺丝，可以一步制备表面具有纳米微孔的多孔超细纤维，并且本发明能够通过调控聚砜和聚乳酸的共混比例，制备出具有不同孔隙尺寸的纳米多孔超细纤维。该产品表面具有发达的孔隙结构，且表面孔隙尺寸可调控，纤维直径达亚微米级，具有高比表面积和表面吸附能，可以用于吸附污水中的有机物、吸附空气中的微细粉尘及有毒气体。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]一种孔隙尺寸可调控的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维，所述纳米多孔超细纤维表面具有密集的孔隙结构，所述孔隙结构的平均孔径为39-102nm。所述孔隙结构的形状近似蜂窝状。
[0009]所述纳米多孔超细纤维的平均直径为530nm?1.36μηι。
[0010]所述纳米多孔超细纤维的内部具有密集的孔隙结构。
[0011]所述孔隙尺寸可调控的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维通过调控聚砜和聚乳酸的共混重量比例来调控所述孔隙结构的尺寸，具体地，通过控制聚砜的重量含量变大，可以使所述孔隙结构的尺寸变小。
[0012]所述聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维通过以下方法制备:
[0013]将聚砜和聚乳酸按照设定比例共同混溶于二氯甲烷/二甲基乙酰胺、或二氯甲烷/二甲基甲酰胺、或二氯甲烷/丙酮混合溶剂中，制备出静电纺丝溶液;其中聚砜和聚乳酸的质量之和的百分比浓度为6%-12%，聚砜和聚乳酸的共混比例为任意比例，所述混合溶剂中二氯甲烷与二甲基乙酰胺、或二氯甲烷与二甲基甲酰胺、或二氯甲烷与丙酮的质量比例为4.5:1?18:1。所述聚砜和聚乳酸的设定比例根据所需的孔隙结构的平均孔径的大小进行设定；
[0014]将上述得到的静电纺丝溶液进行静电纺丝，制备聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维。
[0015]具体地，静电纺丝的步骤可以为:先将配置好的所述静电纺丝溶液注入玻璃注射器内，玻璃注射器的头端连接内径0.6mm的9号不锈钢针头，再将玻璃注射器放置于微量注射栗，并在玻璃注射器前端放置滚筒式接收屏，接收屏与不锈钢针头头端之间的距离为10?15cm，不锈钢针头连接高压电源正极，接收屏接连接高压电源负极；调节纺丝液流量为
0.5?1.5ml/h，纺丝电压为12kV?18kV，接收屏转速为5m/min?10m/min，纺丝环境温度为10?25°C，相对湿度为30%?60%。此外，静电纺丝使用的针头还可以是8号或12号。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0017]第一，本发明通过选择合适的溶剂体系，将聚砜和聚乳酸共混溶于二氯甲烷/二甲基甲酰胺，或二氯甲烷/ 二甲基乙酰胺，或二氯甲烷/丙酮等二元混合溶剂，并选择合适的聚合物浓度，制备静电纺丝溶液，然后采用静电纺丝设备进行静电纺丝，一步制备得到表面具有纳米微孔的多孔超细纤维；
[0018]第二，本发明可以通过调控聚砜和聚乳酸的共混比例，制备出具有不同孔隙尺寸的纳米多孔超细纤维；
[0019]第三，本发明的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维的表面空隙的形状近似蜂窝状，大大提高了纤维表面的孔隙率；
[0020]第四，本发明的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维的表面具有发达的孔隙结构，且表面孔隙尺寸可调控，纤维直径达亚微米级，具有高比表面积和表面吸附能，可以用于吸附污水中的有机物、吸附空气中的微细粉尘及有毒气体；
[0021]第五，本发明的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维的表面和内部均具有发达的孔隙，大大提高了纤维的比表面积，从而增加了其对纳米颗粒、有机污染物以及有毒气体的吸附性能。
[0022]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例1的聚砜与聚乳酸共混比为1:9的多孔纤维表面SEM照片；
[0024]图2是本发明实施例2的聚砜与聚乳酸共混比为5:5的多孔纤维表面SEM照片；
[0025]图3是本发明实施例3的聚砜与聚乳酸共混比为1:9的多孔纤维表面SEM照片。
【具体实施方式】
[0026]本发明提供一种孔隙尺寸可调控的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维，所述超细纤维综合了聚砜和聚乳酸基体的优点，表面具有发达的孔隙结构，内部也具有孔隙结构，且表面孔隙尺寸可调控，具有高比表面积和表面吸附能，可以用于吸附污水中的有机物、吸附空气中的微细粉尘及有毒气体。
[0027]在本文中，由「一数值至另一数值」表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
[0028]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0029]实施例1
[0030]本实施例提供的一种聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维，通过以下方法制备:
[0031]聚砜与聚乳酸混合的质量比例为1:9，两者共同溶于质量比例为10:1的二氯甲烷与二甲基乙酰胺的二元混合溶剂中，经磁力搅拌均匀后，形成质量百分比为10%的纺丝溶液。之后进行静电纺丝，纺丝流量为1.0ml/h，纺丝电压为13kV，接收屏转速为8m/min，纺丝环境温度为20°C，相对湿度为40% ±5。图1为本实施例制备的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维的SEM照片。从图1中可见，本实施例制备的聚砜/聚乳酸共混纤维的表面和内部具有密集、发达的孔隙结构，经计算孔隙结构的平均孔径为102nm，超细纤维的平均直径为1.36nm。
[0032]实施例2
[0033]本实施例提供的一种聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维，通过以下方法制备:
[0034]聚砜与聚乳酸混合的质量比例为5:5，两者共同溶于质量比例为10:1的二氯甲烷与二甲基乙酰胺的二元混合溶剂中，经磁力搅拌均匀后，形成质量百分比为8%的纺丝溶液。之后进行静电纺丝，纺丝流量为1.0ml/h，纺丝电压为13kV，接收屏转速为8m/min，纺丝环境温度为20°C，相对湿度为40% ±5。图2为本实施例制备的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维的SEM照片。从图2中可见，本实施例制备的聚砜/聚乳酸共混纤维的表面和内部具有密集、发达的孔隙结构，且平均孔径为53nm，平均直径为656nm。
[0035]实施例3
[0036]本实施例提供的一种聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维，通过以下方法制备:
[0037]聚砜与聚乳酸的混合质量比例为9:1，两者共同溶于质量比例为10:1二氯甲烷与丙酮的二元混合溶剂中，经磁力搅拌均匀后，形成质量百分比为10%的纺丝溶液。之后进行静电纺丝，纺丝流量为1.0ml/h，纺丝电压为13kV，接收屏转速为8m/min，纺丝环境温度为20°C，相对湿度为40% ±5。图3为本实施例制备的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维的SEM照片。从图3中可见，本实施例制备的聚砜/聚乳酸共混纤维的表面和内部具有密集、发达的孔隙结构，且平均孔径为39nm，平均直径为530μπι。
[0038]实施例4
[0039]聚砜与聚乳酸的混合质量比例为9:1，两者共同溶于质量比例为18:1二氯甲烷与二甲基甲酰胺的二元混合溶剂中，经磁力搅拌均匀后，形成质量百分比为12%的纺丝溶液。之后进行静电纺丝，纺丝流量为1.0ml/h，纺丝电压为12kV，接收屏转速为5m/min，纺丝环境温度为20°C，相对湿度为35% ±5。经对本实施例制备的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维的SEM拍照分析得知，本实施例制备的聚砜/聚乳酸共混纤维的表面具有密集、发达的孔隙结构，其平均孔径为46nm，超细纤维的平均直径为657nm。
[0040]实施例5
[0041]聚砜与聚乳酸的混合质量比例为1:9，两者共同溶于质量比例为4.5:1二氯甲烷与二甲基甲酰胺的二元混合溶剂中，经磁力搅拌均匀后，形成质量百分比为6%的纺丝溶液。之后进行静电纺丝，纺丝流量为1.0ml/h，纺丝电压为14kV，接收屏转速为10m/min，纺丝环境温度为18°C，相对湿度为45% ±5。经对本实施例制备的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维的SEM拍照分析得知，本实施例制备的聚砜/聚乳酸共混纤维的表面具有密集、发达的孔隙结构，其平均孔径为67nm，超细纤维的平均直径为875nm。
[0042]在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员很容易预见到，本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明，以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
【主权项】
1.一种孔隙尺寸可调控的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维，其特征在于，所述纳米多孔超细纤维表面具有密集的孔隙结构，所述孔隙结构的平均孔径为39-102nm。2.如权利要求1所述的孔隙尺寸可调控的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维，其特征在于，所述纳米多孔超细纤维的平均直径为530nm?1.36μπι。3.如权利要求1所述的孔隙尺寸可调控的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维，其特征在于，所述纳米多孔超细纤维的内部具有密集的孔隙结构。4.如权利要求1所述的孔隙尺寸可调控的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维，其特征在于，所述聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维通过调控聚砜和聚乳酸的共混重量比例来调控所述孔隙结构的尺寸，通过控制聚砜的重量含量变大，能够使所述孔隙结构的尺寸变小。5.如权利要求1所述的孔隙尺寸可调控的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维，其特征在于，所述聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维通过以下方法制备: 将聚砜和聚乳酸按照设定比例共同混溶于二氯甲烷/ 二甲基乙酰胺、或二氯甲烷/ 二甲基甲酰胺、或二氯甲烷/丙酮混合溶剂中，制备出静电纺丝溶液;其中聚砜和聚乳酸的质量之和的百分比浓度为6%_12%，聚砜和聚乳酸的共混比例为任意比例，所述混合溶剂中二氯甲烷与二甲基乙酰胺、或二氯甲烷与二甲基甲酰胺、或二氯甲烷与丙酮的质量比例为4.5:I?18:1; 将上述得到的静电纺丝溶液进行静电纺丝，制备聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维。6.如权利要求5所述的孔隙尺寸可调控的聚砜/聚乳酸纳米多孔超细纤维，其特征在于，所述静电纺丝过程中接收器与喷丝头的头端之间的距离为10?15cm，纺丝液流量为0.5?1.5ml/h，纺丝电压为12kV?18kV，接收屏转速为5m/min?10m/min，纺丝环境温度为10?25°C，相对湿度为30%?60% ;所述静电纺丝过程使用8或9或12号不锈钢针头。
【文档编号】D01D5/247GK106087109SQ201610647258
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月9日 公开号201610647258.X, CN 106087109 A, CN 106087109A, CN 201610647258, CN-A-106087109, CN106087109 A, CN106087109A, CN201610647258, CN201610647258.X
【发明人】刘雷艮, 沈忠安, 王育玲, 牛建涛
【申请人】苏州经贸职业技术学院