專利名稱：一種聚醚酰亞胺雙親性復合納米級纖維膜的制備方法
技術領域：
本發 明屬于復合納米纖維膜的制備領域，特別涉及一種聚醚酰亞胺雙親性復合納米級纖維膜的制備方法。
背景技術：
納米復合材料是近年來發展的新型材料，由于納米復合材料的尺寸介于分子與體相之間，屬于介觀系統，因此表現出與分子及體相不同的特殊性質，具有明顯的表面效應、量子尺寸效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應，呈現許多優良的物理和化學特性。而制備納米復合材料的常見方法很多，例如插層復合法、溶膠-凝膠法、原位聚合法、超聲波法、化學分散添加劑法、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。近年來由于納米技術的熱潮，應用高壓靜電紡絲技術制備功能納米纖維的報道越來越多。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、甚至小分子等)通過靜電紡絲工藝制備納米纖維膜，發揮材料在納米尺度下的功能效能。同時這些納米纖維在醫藥、分離提純、能源、環保、催化反應等眾多領域進行常識性應用。高壓靜電紡絲技術是一種自上而下的納米制造技術，通過外加電場力克服噴頭毛細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，在幾十毫秒內被牽伸千萬倍，經溶劑揮發或熔體冷卻在接收端得到納米級纖維。該技術工藝過程簡單、操控方便、選擇材料范圍廣泛、可控性強、并且可以通過噴頭設計制備具有微觀結構特征的納米纖維，被認為是具有可能實現連續納米纖維工業化生產的一種方法。應有該技術制備功能納米纖維具有良好的前景預測。而共混電紡制備復合納米纖維的研究中，產生了一些問題，限制了不同物質的共溶/共混紡絲，這些問題包括難以得到能夠對不同功能物質同時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。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種聚醚酰亞胺雙親性復合納米級纖維膜的制備方法，該制備方法簡單，制備條件溫和，所得纖維膜表面光滑，纖維粗細均勻，纖維直徑分布在400-1OOOnm之間。本發明的一種聚醚酰亞胺雙親性復合納米級纖維膜的制備方法，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)進行電紡采用上述紡絲液進行靜電紡絲，最后干燥，即得復合納米級纖維膜。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注射器作為溶液儲存器；采用削平的針頭作為噴射細流的毛細管，所述的針頭為5號不銹鋼注射針頭，內徑0. 5mm，所連接的高壓發生器為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為，推進速率1.0-2. OmL/h，接收板離噴絲口距離10-25cm,電壓12-16kv，環境溫度為20_25 °C，環境濕度67±4%。步驟(2)中得到的復合納米級纖維膜中纖維直徑分布在400_1000nm。有益效果(I)本發明制備方法簡單，條件溫和，可單步制備混合均勻的復合納米纖維膜；(2)本發明所得纖維表面光滑，粗細均勻，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時聚醚酰亞胺/聚乙烯吡咯烷酮復合納米纖維掃描電鏡圖片；圖3為靜電紡絲高壓15kv時聚醚酰亞胺/聚乙烯吡咯烷酮復合納米纖維掃描電鏡圖片；圖4為靜電紡絲高壓16kv時聚醚酰亞胺/聚乙烯吡咯烷酮復合納米纖維掃描電鏡圖片。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發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。實施例I聚醚酰亞胺/聚乙烯吡咯烷酮復合納米纖維的制備，具體步驟如下(I)紡絲液的調配將二氯甲烷(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存器，采用削平的針頭(5號不銹鋼注射針頭，內徑
0.5mm)作為噴射細流的毛細管，連接高壓發生器(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Cole-Pamier 公司)控制，采用鋁箔平板接受纖維。電紡工藝參數推進速率I. OmL/h，接收板離噴絲口距離15cm，電壓12kv。其他條件環境溫度為25 °C，環境濕度67 ±4%。
(3)收集纖維，并放于真空干燥箱(恒溫37°C)干燥2d，后通過掃描電鏡測試如圖2。實施例2聚醚酰亞胺/聚乙烯吡咯烷酮復合納米纖維的制備，具體步驟如下(I)紡絲液的調配將二氯甲烷(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存器，采用削平的針頭(5號不銹鋼注射針頭， 內徑0. 5mm)作為噴射細流的毛細管，連接高壓發生器(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Cole-Parmer 公司)控制，采用鋁箔平板接受纖維。電紡工藝參數推進速率I. OmL/h，接收板離噴絲口距離20cm，電壓15kv。其他條件環境溫度為25°C，環境濕度67±4%。(3)收集纖維，并放于真空干燥箱(恒溫37°C)干燥2d，后通過掃描電鏡測試如圖3。實施例3聚醚酰亞胺/聚乙烯吡咯烷酮復合納米纖維的制備，具體步驟如下(I)紡絲液的調配將二氯甲烷(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存器，采用削平的針頭(5號不銹鋼注射針頭，內徑
0.5mm)作為噴射細流的毛細管，連接高壓發生器(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Cole-Parmer 公司)控制，采用鋁箔平板接受纖維。電紡工藝參數推進速率I. OmL/h，接收板離噴絲口距離15cm，電壓16kv。其他條件環境溫度為25 °C，環境濕度67 ±4%。(3)收集纖維，并放于真空干燥箱(恒溫37°C)干燥2d，后通過掃描電鏡測試如圖4。
權利要求
1.一種聚醚酰亞胺雙親性復合納米級纖維膜的制備方法，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)采用上述紡絲液進行靜電紡絲，最后干燥，即得復合納米級纖維膜。
2.根據權利要求I所述的一種聚醚酰亞胺雙親性復合納米級纖維膜的制備方法，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.根據權利要求I所述的一種聚醚酰亞胺雙親性復合納米級纖維膜的制備方法，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.根據權利要求I所述的一種聚醚酰亞胺雙親性復合納米級纖維膜的制備方法，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.根據權利要求I所述的一種聚醚酰亞胺雙親性復合納米級纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的靜電紡絲中采用5mL注射器作為溶液儲存器；采用削平的針頭作為噴射細流的毛細管，所述的針頭為5號不銹鋼注射針頭，內徑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.根據權利要求I所述的一種聚醚酰亞胺雙親性復合納米級纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的電紡工藝參數為推進速率1.0-2. OmL/h，接收板離噴絲口距離10-25cm,電壓12-16kv，環境溫度為20_25°C，環境濕度67±4%。
7.根據權利要求I所述的一種聚醚酰亞胺雙親性復合納米級纖維膜的制備方法，其特征在于步驟(2)中得到的復合納米級纖維膜中纖維直徑分布在400-1000nm。
全文摘要
本發明涉及一種聚醚酰亞胺雙親性復合納米級纖維膜的制備方法，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)采用上述紡絲液進行靜電紡絲，最后干燥，即得復合納米級纖維膜。本發明制備方法簡單，條件溫和，可單步制備混合均勻的復合納米纖維膜；本發明所得纖維表面光滑，粗細均勻，纖維直徑分布在400-1500nm之間。
文檔編號D04H1/728GK102776706SQ20121023806
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月10日 優先權日2012年7月10日
發明者宋恒歡, 朱利民, 聶華麗 申請人:東華大學