专利名称：一种pva/spi/氧化锆有机无机杂化纤维及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种功能纤维及其制备方法，具体地说是一种PVA/SPI/氧化锆有机无机杂化纤维及其制备方法。
背景技术：
聚乙烯醇(PVA)是具有广泛用途的水溶性高分子聚合物，具有良好的化学稳定性、生物相容性及可降解性，但存在水溶性、抗酸碱能力弱及热稳定性差等不足，使得PVA纤维的应用受到了一定限制。专利CN200910195180.2公开了一种降低聚乙烯醇(PVA)薄膜溶解性能的处理方法。大豆蛋白(SPI)是一种植物性蛋白质。大豆蛋白质的氨基酸组成与牛奶蛋白质相近，除蛋氨酸略低外，其余必需氨基酸含量均较丰富，是植物性的完全蛋白质，在营养价值上，可与动物蛋白等同，在基因结构上也是最接近人体氨基酸，所以是最具营养的植物蛋白质，含有人体必需的8种氨基酸。由于其具有极好的成膜性能、生物降解性和在相对湿度较低的环境中良好的阻隔氧气和油的性能，可用于包装等方面。PVA的加入可以提高SPI的粘度，有利于电纺。ZrO2具有耐热、耐腐蚀、耐磨损和抗氧化等优良特性，广泛应用于结构材料、电学材料、耐火材料、光学材料及催化剂等无机非金属材料中。用有机高分子和氧化锆材料制备能够提高其耐热性等。专利CN201010210372. 9公开了一种可用于CO氧化的ZrO2负载铜催化剂的制备及应用方法。电纺是利用静电驱使聚合物溶液(或熔体)喷射形成聚合物纳米纤维的过程，是一种制备聚合物纳米纤维的新方法，它可制备出直径为纳米级的超细纤维。纳米纤维一般指直径f IOOnm的纤维。近年来，人们已开发了一系列制备聚合物纳米纤维的方法。但是用传统纺丝方法很难纺出直径小于500nm的纤维，而电纺法则能够纺出超细的纤维，直径最小可至lnm。电纺技术与传统纺丝技术有着明显的不同，静电纺丝技术是通过静电力作为牵引力来制备超细纤维。电纺法制备聚合物纳米纤维具有设备简单、操作容易以及高效等优点，它是目前能直接、连续制备聚合物纳米纤维的有效方法。该方法制成的超细纤维具有很大的比表面积，因而表面能和活性很大，从而产生了小尺寸效应、表面或界面效应以及量子尺寸效应等.在化学和物理性能方面表现出特异性能，在膜材料和生物医学等方面有着不可估量的应用前景。检索国内外有关静电纺丝制备纳米方面的文献和专利表明目前还没有发现PVA、SPI和氧化锆溶胶杂化，静电纺丝制备PVA/SPI/氧化锆有机无机杂化纤维。
发明内容
本发明旨在提供PVA/SPI/氧化锆有机无机杂化纤维，所要解决的技术问题是遴选出合适的PVA/SPI/氧化锆有机无机杂化纤维的配方及制备方法。本发明利用二氧化锆溶胶对PVA/SPI进行杂化改性，静电纺丝制备PVA/SPI/氧化锆有机无机杂化纤维，以期提高材料的热稳定性，实现材料的功能化。本发明提供的PVA/SPI/氧化锆有机无机杂化纤维，由以下纺丝液经静电纺丝得到的有机无机杂化纤维，纺丝液包括以下重量份各组分
PVA100 份
SPI30-50 份
氧化锆溶胶 5-15份
蒸馏水1300-1400份。上述各组分按配比混合均匀即得纺丝液。所述氧化锆溶胶由氯氧化锆为原料，经水解缩合、陈化制得。具体地说由I份氯氧化锆与7-9份乙醇和O. 1-0. 3份乙酰丙酮在氮气保护下于40°C搅拌反应5-7小时，然后缓缓滴加双氧水至反应液呈淡黄色透明液体，最后在室温下静置陈化10-20天所得到的二氧化锆溶胶，简称氧化锆溶胶。所述的“份”均为重量份。所述大豆蛋白粉(SPI)的纯度大于90%。本PVA/SPI/氧化锆有机无机杂化纤维的制备方法，包括配制纺丝液和静电纺丝，其特征在于所述的静电纺丝电压为15-20kV，极距为8-12cm，室温。本发明制备的PVA/SPI/氧化锆有机无机杂化纤维，综合性能优良。本发明的优势主要体现在PVA/SPI/氧化锆有机无机杂化纤维由于综合了有机、无机各成分的优良性能，无机相ZrO2的加入使得杂化纤维的抗酸碱性、耐热性等性能提高。
四
图I是本发明制备的有机无机杂化纤维扫描电镜图。
五具体实施例方式一、二氧化锆溶胶的制备6. 44g氯氧化错,51. 5g乙醇，I. 4g乙酰丙酮,氮气保护,温度4(TC,反应6h。缓慢滴加双氧水6. 8g,至淡黄色透明液体。静止陈化15d，温度25°C,得到二氧化锆溶胶简称氧化锆溶胶。二、静电纺丝实施例I :5gPVA，溶于50g蒸馏水中，搅拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸馏水中，搅拌溶解；PVA与SPI混合，磁力搅拌，加入氧化锆溶胶O. 25g，充分搅拌混合。静电纺丝，电压15kV，极距 10cm，室温。实施例2 5gPVA，溶于50g蒸馏水中，搅拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸馏水中，搅拌溶解；PVA与SPI混合，磁力搅拌，加入氧化锆溶胶O. 25g，充分搅拌混合。静电纺丝，电压18kV，极距10cm，室温。实施例3
5gPVA，溶于50g蒸馏水中，搅拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸馏水中，搅拌溶解；PVA与SPI混合，磁力搅拌，加入氧化锆溶胶O. 25g，充分搅拌混合。静电纺丝，电压20kV，极距10cm，室温。实施例4 5gPVA，溶于50g蒸馏水中，搅拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸馏水中，搅拌溶解；PVA与SPI混合，磁力搅拌，加入氧化锆溶胶O. 25g，充分搅拌混合。静电纺丝，电压20kV，极距8cm,室温。实施例5 5gPVA，溶于50g蒸馏水中，搅拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸馏水中，搅拌溶解；PVA与SPI混合，磁力搅拌，加入氧化锆溶胶O. 25g，充分搅拌混合。静电纺丝，电压20kV，极距 12cm，室温。实施例6 5gPVA，溶于50g蒸馏水中，搅拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸馏水中，搅拌溶解；PVA与SPI混合，磁力搅拌，加入氧化锆溶胶O. 5g，充分搅拌混合。静电纺丝，电压20kV，极距10cm，室温。实施例7 5gPVA，溶于50g蒸馏水中，搅拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸馏水中，搅拌溶解；PVA与SPI混合,磁力搅拌，加入氧化错溶胶lg，充分搅拌混合。静电纺丝，电压20kV,极距IOcm,室温。实施例8 5. 5gPVA，溶于50g蒸馏水中，搅拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸馏水中，搅拌溶解；PVA与SPI混合，磁力搅拌，加入氧化锆溶胶O. 5g，充分搅拌混合。静电纺丝，电压20kV，极距IOcm,室温。实施例9 6gPVA，溶于50g蒸馏水中，搅拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸馏水中，搅拌溶解；PVA与SPI混合，磁力搅拌，加入氧化锆溶胶O. 25g，充分搅拌混合。静电纺丝，电压20kV，极距10cm，室温。实施例10 5gPVA，溶于50g蒸馏水中，搅拌溶解；IgSPI，溶于16g蒸馏水中，搅拌溶解；PVA与SPI混合，磁力搅拌，加入氧化锆溶胶O. 5g，充分搅拌混合。静电纺丝，电压20kV，极距10cm，室温。实施例11 5gPVA，溶于50g蒸馏水中，搅拌溶解；2gSPI，溶于16g蒸馏水中，搅拌溶解；PVA与SPI混合，磁力搅拌，加入氧化锆溶胶O. 5g，充分搅拌混合。静电纺丝，电压20kV，极距10cm，室温。
权利要求
1.一种PVA/SPI/氧化锆有机无机杂化纤维，其特征在于由以下纺丝液经静电纺丝得到的有机无机杂化纤维，纺丝液包括以下重量份各组分 PVA丨OO份 SPI30-50 汾 氧化锆溶胶 5-15份 蒸馏水1300-1400份。
2.根据权利要求I所述的纤维，其特征在于SPI的纯度大于90%。
3.根据权利要求I所述的纤维，其特征在于所述的氧化锆溶胶由I份氯氧化锆与7-9份乙醇和O. 1-0. 3份乙酰丙酮在氮气保护下于40-60°C搅拌反应5-7小时，然后缓缓滴加双氧水至反应液呈淡黄色透明液体，最后在室温下静置陈化10-20天所得到的二氧化锆溶胶。
4.如权利要求I所述的PVA/SPI/氧化锆有机无机杂化纤维的制备方法，包括配制纺丝液和静电纺丝，其特征在于所述的静电纺丝电压为15-20kV，极距为8-12cm，室温。
全文摘要
一种PVA/SPI/氧化锆的有机无机杂化纤维，由纺丝液经静电纺丝得到的有机无机杂化纤维，纺丝液以下重量份的各组分PVA100份、SPI30-50份、氧化锆溶胶5-15份、蒸馏水1300-1400份。由氯氧化锆和乙醇、乙酰丙酮通过溶胶凝胶法制备氧化锆溶胶，与PVA、SPI和蒸馏水按以上配比量混合均匀形成纺丝液，经纺丝机在电压15-20KV、极距8-12cm和室温下下纺丝，制备所述PVA/SPI/氧化锆有机无机杂化纤维。
文档编号C01G25/02GK102839447SQ201210330290
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者王华林, 李亚楠, 马行空, 张鹏, 翟林峰 申请人:合肥工业大学