一種片層結構堆疊的鏤空型間位芳綸納米纖維的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種間位芳綸納米纖維的制備方法，尤其是一種片層結構堆疊的鏤空型間位芳綸納米纖維的制備方法。
技術背景
[0002]芳綸是一種新型高科技合成纖維，具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕、絕緣、抗老化、生命周期長等優良性能，廣泛應用于復合材料、防彈制品、建材、特種防護服裝、電子設備等領域。間位芳綸的極限氧指數(LOI)大于28，因此當它離開火焰時不會繼續燃燒。具有優異的耐大多數化學物質的性能，可耐大多數高濃度的無機酸，常溫下耐堿性能好。對位芳綸的耐溫性能要高于間位芳綸，連續使用溫度范圍為_196°C — 204°C，在560°C高溫下不分解、不熔化。這為高溫高壓、酸堿等條件下對材料的精細加工具有顯著優勢。納米材料的性能與其尺寸、結構密切相關，而對納米材料的精細加工以產生多級微納結構以開拓功能，一直是此領域的研究重點與研究難點。
【發明內容】
[0003]為克服上述現有技術的不足，解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種片層結構堆疊的鏤空型間位芳綸納米纖維的制備方法，基于離子液體溶解體系，在高溫高壓條件下對間位芳綸納米纖維進行原位定向刻蝕，制備出尺寸與形貌可控的由片層結構堆疊的鏤空芳綸納米纖維材料，通過控制離子液體與水的比例、溫度、時間等因素可實現對刻蝕過程及產物形貌的控制。
[0004]為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案:
一種片層結構堆疊的鏤空型間位芳綸納米纖維的制備方法，它包括如下步驟:
O按質量份數，將0.1-2份氯化鈣(CaCl2)加入到10-20份N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中，室溫條件下攪拌1-6小時，再加入0.5-4份PMIA，在100°C下攪拌1_3小時；
2)將步驟I)中所得溶液靜電紡絲，推進速度為0.1-1.0毫升/小時，接收距離為5-15厘米，電壓為18-25千伏，收集紡絲膜后在水、乙醇中分別洗滌后在50-100°C下烘干；
3)將步驟2)中所得產物浸泡在PH=14的NaOH溶液中5小時，取出后在水中洗滌烘干；
4)按質量份數，將1-30份DMAc加入到1-20份水中攪拌均勻，再加入0.5-3.0份CaCl2攪拌1-5小時；將混合溶液轉移至聚四氟乙烯反應釜中，加入步驟3)中所得的膜，在50-250°C條件下反應1-24小時，自然冷卻至室溫后，以丙酮、水、乙醇分別洗滌數次后自然晾干。
[0005]本發明的有益效果是:
I)本發明制備出的片層定向堆疊的鏤空芳綸納米纖維，其尺寸、形貌可控，且形貌規整，結構統一。
[0006]2)本發明的制備方法可通過刻蝕液濃度、溫度、時間等反應條件來刻蝕過程及產物形態，溫度越高、時間越長，片層尺寸越大，纖維由外到內的刻蝕程度越深。改變刻蝕液濃度可得到不同刻蝕形態的產物。作為濕法刻蝕的延伸方法，對有機納米材料的精細加工具有創新意義。
[0007]3)本發明產品制備過程簡單，成本低，便于規模生產。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明片層結構堆疊的鏤空型間位芳綸納米纖維的TEM電鏡圖。
【具體實施方式】
[0009]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0010]如圖1所示，一種片層結構堆疊的鏤空型間位芳綸納米纖維的制備方法，通過不同濃度的離子液體溶解液，在高溫條件下對芳綸靜電紡絲納米纖維進行定向原位刻蝕，得到規則排列的片層結構組成的鏤空結構。通過控制反應條件來控制刻蝕方向、速度、及刻蝕深度，從而得到不同形貌的鏤空形態。圖中可見棒中間是顏色較深的PMIA實心部分(A)，周圍是顏色較淺的PMIA鏤空部分(B)。
[0011]一種片層結構堆疊的鏤空型間位芳綸納米纖維的制備方法，它包括如下步驟:
1)按質量份數，將0.1-2份氯化鈣(CaCl2)加入到10-20份N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中，室溫條件下攪拌1-6小時，再加入0.5-4份PMIA，在100°C下攪拌1_3小時；
2)將步驟I)中所得溶液靜電紡絲，推進速度為0.1-1.0毫升/小時，接收距離為5-15厘米，電壓為18-25千伏，收集紡絲膜后在水、乙醇中分別洗滌后在50-100°C下烘干；
3)將步驟2)中所得產物浸泡在PH=14的NaOH溶液中5小時，取出后在水中洗滌烘干；
4)按質量份數，將1-30份DMAc加入到1-20份水中攪拌均勻，再加入0.5-3.0份CaCl2攪拌1-5小時；將混合溶液轉移至聚四氟乙烯反應釜中，加入步驟3)中所得的膜，在50-250°C條件下反應1-24小時，自然冷卻至室溫后，以丙酮、水、乙醇分別洗滌數次后自然晾干。
[0012]
實施例1:
一種片層結構堆疊的鏤空型間位芳綸納米纖維的制備方法，它包括如下步驟:
1)按質量份數，將0.1份氯化鈣(CaCl2)加入到10份N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中，室溫條件下攪拌I小時，再加入0.5份PMIA，在100°C下攪拌I小時；
2)將步驟I)中所得溶液靜電紡絲，推進速度為0.1毫升/小時，接收距離為5厘米，電壓為18千伏，收集紡絲膜后在水、乙醇中分別洗滌后在50°C下烘干；
3)將步驟2)中所得產物浸泡在PH=14的NaOH溶液中5小時，取出后在水中洗滌烘干；
4)按質量份數，將I份DMAc加入到I份水中攪拌均勻，再加入0.5份CaCl2攪拌I小時；將混合溶液轉移至聚四氟乙烯反應釜中，加入步驟3)中所得的膜，在50°C條件下反應I小時，自然冷卻至室溫后，以丙酮、水、乙醇分別洗滌數次后自然晾干。
[0013] 實施例2:
一種片層結構堆疊的鏤空型間位芳綸納米纖維的制備方法，它包括如下步驟:
1)按質量份數，將I份氯化鈣(CaCl2)加入到15份N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中，室溫條件下攪拌3小時，再加入2份PMIA，在100°C下攪拌2小時；
2)將步驟I)中所得溶液靜電紡絲，推進速度為0.5毫升/小時，接收距離為10厘米，電壓為22千伏，收集紡絲膜后在水、乙醇中分別洗滌后在80°C下烘干；
3)將步驟2)中所得產物浸泡在PH=14的NaOH溶液中5小時，取出后在水中洗滌烘干；
4)按質量份數，將15份DMAc加入到10份水中攪拌均勻，再加入1.5份CaCl2攪拌3小時；將混合溶液轉移至聚四氟乙烯反應釜中，加入步驟3)中所得的膜，在150°C條件下反應12小時，自然冷卻至室溫后，以丙酮、水、乙醇分別洗滌數次后自然晾干。
[0014]
實施例3:
一種片層結構堆疊的鏤空型間位芳綸納米纖維的制備方法，它包括如下步驟:
O按質量份數，將2份氯化鈣(CaCl2)加入到20份N，N- 二甲基乙酰胺(DMAc)中，室溫條件下攪拌6小時，再加入4份PMIA，在100°C下攪拌3小時；
2)將步驟I)中所得溶液靜電紡絲，推進速度為1.0毫升/小時，接收距離為15厘米，電壓為25千伏，收集紡絲膜后在水、乙醇中分別洗滌后在100°C下烘干；
3)將步驟2)中所得產物浸泡在PH=14的NaOH溶液中5小時，取出后在水中洗滌烘干；
4)按質量份數，將30份DMAc加入到20份水中攪拌均勻，再加入3.0份CaCl2攪拌1_5小時；將混合溶液轉移至聚四氟乙烯反應釜中，加入步驟3)中所得的膜，在250°C條件下反應24小時，自然冷卻至室溫后，以丙酮、水、乙醇分別洗滌數次后自然晾干。
【主權項】
1.一種片層結構堆疊的鏤空型間位芳綸納米纖維的制備方法，其特征在于它包括如下步驟: 1)按質量份數，將0.1-2份氯化鈣(CaCl2)加入到10-20份N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中，室溫條件下攪拌1-6小時，再加入0.5-4份PMIA，在100°C下攪拌1_3小時； 2)將步驟I)中所得溶液靜電紡絲，收集紡絲膜后在水、乙醇中分別洗滌后在50-100°C下烘干； 3)將步驟2)中所得產物浸泡在PH=14的NaOH溶液中5小時，取出后在水中洗滌烘干； 4)按質量份數，將1-30份N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)加入到1_20份水中攪拌均勻，再加入0.5-3.0份氯化鈣(CaCl2)攪拌1_5小時；將混合溶液轉移至聚四氟乙烯反應釜中，加入步驟3)中所得的膜，在50-250°C條件下反應1-24小時，自然冷卻至室溫后，以丙酮、水、乙醇分別洗滌數次后自然晾干。2.根據權利要求1所述的一種片層結構堆疊的鏤空型間位芳綸納米纖維的制備方法，其特征在于所述靜電紡絲條件為:紡絲推進速度為0.1-1.0毫升/小時，接收距離為5-15厘米，電壓為18-25千伏。
【專利摘要】一種片層結構堆疊的鏤空型間位芳綸納米纖維的制備方法，它包括如下步驟：1）將0.1-2份氯化鈣(CaCl2)加入到10-20份N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）中，室溫條件下攪拌1-6小時，再加入0.5-4份PMIA，在100℃下攪拌1-3小時；2）將步驟1）中所得溶液靜電紡絲，推進速度為0.1-1.0毫升/小時，接收距離為5-15厘米，電壓為18-25千伏，收集紡絲膜后在水、乙醇中分別洗滌后在50-100℃下烘干；3）將步驟2）中所得產物浸泡在PH=14的NaOH溶液中5小時，取出后在水中洗滌烘干；4）將1-30份DMAc加入到1-20份水中攪拌均勻，再加入0.5-3.0份CaCl2攪拌1-5小時；將混合溶液轉移至聚四氟乙烯反應釜中，加入步驟3）中所得的膜，在50-250℃條件下反應1-24小時，自然冷卻至室溫后，以丙酮、水、乙醇分別洗滌數次后自然晾干。
【IPC分類】D01F6/60, D01F11/08, D01D5/00
【公開號】CN105063808
【申請號】CN201510449901
【發明人】歐陽申珅, 王晟, 王騊
【申請人】浙江理工大學
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月29日