一种聚芳醚砜基微/纳米纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚芳醚砜基微/纳米纤维的制备方法。该材料的制备包括如下步骤：将聚芳醚砜加入到有机溶剂得到聚芳醚砜聚合物溶液，采用溶液喷射纺丝技术制备得到聚芳醚砜微/纳米纤维毡，该材料在真空管式炉中高温煅烧，得到聚芳醚砜基微/纳米碳化纤维。本发明专利技术提供的聚芳醚砜微/纳米纤维毡可以应用在高性能复合材料增强增韧、阻燃材料、水过滤、高温空气过滤、食品加工、医药领域、提纯纯化等方面。本发明专利技术提供的聚芳醚砜基微/纳米碳化纤维应用在于锂离子二次电池阳极材料、催化剂和催化剂载体、双电层电容器电极、高效吸附剂、结构增强材料、导热材料、场电子发射材料等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种聚芳酸讽基微/纳米纤维的制备方法，具体设及到采用溶液喷射 纺丝技术，制备聚芳酸讽基微/纳米纤维材料。
技术介绍
微/纳米纤维较传统的纤维具有直径小、质量轻、比表面积大等优点，从而具有较 高表面能，产生一系列传统材料所不具备的优异效应，包括表面效应、小尺寸效应、量子尺 寸效应和宏观隧道效应，使其在分离和过滤、生物及医学治疗、电池材料方面、作为聚合物 的增强物、用于电子和光学设备，和酶及催化作用等方面具有广泛的应用。虽然纳米纤维市 场广阔，可现今纳米纤维的生产主要采用静电纺丝工艺，效率较低，纳米纤维的种类数量也 有限，纳米纤维的功能化改性技术也有待提高。 碳纤维是由有机纤维材料经一系列的热处理转化而成的含碳量大于90%的纤维 材料，具有高比强度、高比模量、耐高溫、耐腐蚀、耐疲劳、抗福射、导电、传热、减震、降噪和 相对密度小等一系列优异的性能，属于典型的高性能功能化纤维。 溶液喷射法作为一种制备微纳米纤维的新型方法引起了广泛的关注。与静电纺纺 丝法相较之，溶液喷射法具有工艺简单、耗能低、生产效率高等优势。庄旭品，《一种聚合物 纳微纤维非织造布的制备方法》（中国专利CN102071542A)，其特征在于所述的纳米纤维是 采用溶液喷射纺丝技术制备而成。该专利技术制备方法W不限定的聚合物溶液为加工对象，可 克服现有其他纺丝技术技术对原料的物理化学性质的要求，具有普遍适用性。利用高速喷 射气流处理聚合物纺丝溶液，实现聚合物溶液细流的细化和溶剂的挥发，使聚合物溶液细 流成形，获得纳微纤维。 聚芳酸讽是20世纪60年代出现的一类分子主链上含有芳香基和讽基的非结晶性 热塑性工程塑料。聚芳酸讽目前可分为双酪A型聚讽（PSF，简称为聚芳酸讽）、聚芳酸（PA巧 和聚酸讽（PE巧=大类。聚芳酸讽作为工程塑料使用时，其本身具有优异的抗水解稳定性、 电绝缘性、耐热性、尺寸稳定性、成膜性和机械强度，同时具有良好的透明性。其分子中的刚 性结构，使聚芳酸讽在高溫下的抗拉伸性能W及抗蠕变性能都非常突出，并且具有优良的 节电性能W及较高的热稳定性和耐化学稳定性。运些优异的性能使聚芳酸讽能够用于制造 各种高强度、高尺寸稳定性W及耐热型的制品，应用于电子电器、机械、医疗及航空航天领 域。YongyiYao等通过静电纺制得了PSF纳米纤维（Yongyi化0,化xinZhu,化iYe,Anjian Niu,XushanGao,DachengWu.Polysulfonenanofiberspreparedbyelectrospinning andgas/jet-electrospinning. .FrontiersofChemistryinChina，2006,1 (3)： 334-339.)，但是通过静电纺制备纳米纤维的缺点是产量较低，运很大程度上阻碍了它的发 展。 本专利技术设及一种采用溶液喷射纺丝技术制备聚芳酸讽基微/纳米碳纤维材料的 方法，目前，运种制备方法尚未有人报道。本专利技术制备的微/纳米碳纤维具有纤维直径细、 分布均匀、结晶形态良好、热稳定性能优异，可广泛应用于航空航天、高效吸附材料、增强材 料、能源环境等领域。
技术实现思路
针对现有对聚芳酸讽基微/纳米纤维的制备方法问题，本专利技术拟解决的技术问题 是，提供一种利用溶液喷射纺丝方法制备聚芳酸讽微/纳米纤维，再经碳化处理制得碳化 聚芳酸讽基微/纳米纤维的方法，该制备方法具有生产效率高、工艺简单、纤维直径分布均 匀等优点，适于规模化生产。 -种聚芳酸讽基微/纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括W下步骤 1. 一种制备聚芳酸讽基微/纳米纤维的方法，其包括如下步骤： (1)将聚芳酸讽聚合物加入到有机溶剂中，O-IOOC溶解2-8个小时，制备得到聚 芳酸讽聚合物溶液。 (2)将步骤（1)得到的聚芳酸讽聚合物溶液，采用溶液喷射纺丝技术制备得到聚 芳酸讽微/纳米纤维拉。 (3)在步骤（2)得到的聚芳酸讽微/纳米纤维拉的基础上，在真空管式炉中，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 即得到聚芳酸讽基微/纳米碳化纤维。 2.如权利要求1所述的聚芳酸讽聚合物结构式中含有苯环、酸键、讽基，W及Ari 和A。基团中一种或两种。 所述-Ari-为下列结构式中的一种： 所述-A。-为下列结构式中的一种：[001引其中，Ri、R2、Rs各选自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 选自H、畑2、N02、-SO3H、CN与Ci-Cs的烷基或氣取代的CI-Cs的烷基； 3.如权利要求1所述的制备方法，所述有机溶剂为甲醇，乙醇，丙酬，乙酸，氯仿， N，N-二甲基甲酯胺，N，N-二甲基乙酷胺，环下讽、二甲基亚讽或N-甲基化咯烧酬中的一种 或两种W上。 4.如权利要求1所述的制备方法，所述气流法溶液喷射的方法制备得到聚 芳酸讽微/纳米纤维的过程中，影响纳米纤维的直径的工艺参数为高聚物溶液的浓 度lOOO-lOOOOmPa?S，推进速度0. 5-50ml/h，喷丝孔直径为0. 05-1. 25mm，气流狭缝为 0. 02-0. 75mm，进气口气流量为300-1200mVh，排气口气流量为1600-3200mVh，纺丝气压的 大小0. 01-0. 8MPa，气流的溫度20-380°C，接收距离0. 4-lOm等因素。 5.如权利要求1所述的制备方法，所述溶液喷射纺丝技术制备得到聚芳酸讽微/ 纳米纤维可W应用在高性能复合材料增强增初、阻燃材料、水过滤、高溫空气过滤、食品加 工、医药领域、提纯纯化等方面。 6.如权利要求1所述的制备方法，所述碳化聚芳酸讽基碳化微/纳米纤维导电材 料其特征在于所用的真空气氛为氮气，氣气，或氮气。 7.如权利要求1所述的制备方法，所述聚芳酸讽基碳化微/纳米纤维应用在于裡 离子二次电池阳极材料、催化剂和催化剂载体、双电层电容器电极、高效吸附剂、结构增强 材料、导热材料、场电子发射材料等领域。【附图说明】图1是本专利技术实施例所制得的聚芳酸讽微/纳米纤维形貌图（扫描电子显微图 片）。 图2是本专利技术实施例所制得的聚芳酸讽微/纳米纤维形貌图（扫描电子显微图 片）。 图3是本专利技术实施例所制得的碳化聚芳酸讽基微/纳米纤维形貌图（扫描电子显 微图片）。【具体实施方式】W下通过具体实施例用于进一步说明本专利技术描述的方法，但是并不意味着本专利技术 局限于运些实施例。 实施例1: -种聚芳酸讽基微/纳米纤维的制备方法，其包括如下步骤： (1)纺丝溶液的配制：将双酪A型聚讽加入到有机溶剂N，N-二甲基甲酯胺中， 40°C溶解8个小时，制备得到聚芳酸讽聚合物溶液。 (2)溶液喷射纺丝方法制备聚芳酸讽微/纳米纤维。将纺丝溶液经计量累供应到 喷丝模头，使纺丝溶液从喷丝模头的喷丝孔中挤出形成纺丝溶液细流；同时用高速喷射气 流吹向挤出纺丝溶液细流，高速气流拉伸溶液细流并促进溶剂挥发使之形成聚芳酸讽微/ 纳米纤维。相关工艺参数为：溶液的表观粘度为8058mPa?S，气流溫度为80°C，推进速度 为5ml/h，喷丝孔直径为0. 3mm，气流狭缝为0. 2mm，进气口气流量700mVh，排气口的气流量 IS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚芳醚砜基微/纳米纤维的制备方法，其包括如下步骤：(1)将聚芳醚砜聚合物加入到有机溶剂中，0‑100℃溶解2‑8个小时，制备得到聚芳醚砜聚合物溶液。(2)将步骤(1)得到的聚芳醚砜聚合物溶液，采用溶液喷射纺丝技术制备得到聚芳醚砜微/纳米纤维毡。(3)在步骤(2)得到的聚芳醚砜微/纳米纤维毡的基础上，在真空管式炉中，采用程序控温，以1‑20℃/min的升温速率，升温至700‑1000℃，保温0.5‑3h，自然降温至常温后即得到聚芳醚砜基微/纳米碳化纤维。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，于卓，张兴祥，任建宇，鲁克振，李国东，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12