一种聚芳醚酮基微/纳米纤维的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚芳醚酮基微/纳米纤维的制备方法。该材料的制备包括如下步骤：将聚芳醚酮加入到有机溶剂得到聚芳醚酮聚合物溶液，采用溶液喷射纺丝技术制备得到聚芳醚酮基微/纳米纤维毡，该材料在真空管式炉中高温煅烧，得到聚芳醚酮基微/纳米碳化纤维.本发明专利技术提供的聚芳醚酮基微/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酮基微/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】
【专利说明】-种聚芳雕鋼基微/纳米纤维的制备方法 本专利技术设及一种聚芳酸酬基微/纳米纤维的制备方法，具体设及到采用溶液喷射 纺丝技术，制备得到聚芳酸酬基微/纳米纤维材料。
技术介绍
微/纳米纤维较之传统的纤维直径小、质量轻、比表面积大等特点，从而具有较高 表面能，产生一系列不同的效应，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 维的生产效率还是普遍低，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 待提局。 目前，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。溶液喷射技 术是利用高速气流对溶液挤出细流进行超细拉伸制备出超细甚至纳米级纤维。溶液喷射技 术提高了产量，为工业化生产纳米纤维提供了可能。刘雍，《一种微纳米纤维无纺布的生产 方法及装置》（中国专利CN101775706A)，其特征在于专利技术了通过气流与高分子溶液共同 作用来制备微纳米纤维无纺布的生产方法和装置，可在常溫常压下实现聚合物溶液制备无 纺布的连续化生产，大大降低了生产成本，节约了能源；该生产装置采用喷气管在纺丝溶液 中向上释放压缩气体的方法，避免了其它方法需要高溫或/和高压条件下的设备复杂性问 题。 聚芳酸酬是一类半结晶的高分子材料。聚芳酸酬结构一般可W写成-Ar-X-Ar-Y-。 其中Ar代表芳香基团，X和Y代表酸键或酬键。聚芳酸酬的主链含有芳香族和杂原子， 芳香族结构一般都能形成大n键，运些芳香族的化合物具有分子结构牢固、电子云密度 高及对称性强等特点。主链上引入芳环，可使聚合物刚性增加，整体结构更加稳定、牢 固，玻璃化溫度和热稳定性随之增加，从而显示出优良的耐热性和更多的功能特性。聚 合物分子结构中刚性、耐热性的芳环及柔性的氧酸键形成"螺状"、"片状"、"梯状"结构， 化学键能高，链段的刚性大，因而具有较高的玻璃化转变溫度、较高的热分解溫度、耐溶 剂性能、低可燃性、优良的电性能、耐热氧老化性能和优异的机械性能。Berer发现了 peek具有急剧的热控制和机械性能和研究了PEEK在疲劳试验显示不同的泽火使他们更 有弹性。度erer，M.M曰jor，Z.Investigationofthedynamicmechanicalbehavior ofpolyetheretherketone(PEEK)inthehighstresstensileregine.Jouranal CitationR巧orts，2014,18 (4) :663-684.)。张辉等人通过高压静电纺丝技术制得非织布 纤维得直径为300-600nm，且分布均匀，断裂强度为0. 35g.m7g(张辉，张天娇，包建文。高压 静电纺丝法制备聚芳酸酬超细纤维非织布.纺织学报，2011，（张辉，张天娇，包建文。 高压静电纺丝法制备聚芳酸酬超细纤维非织布.纺织学报，2011,32(7) :23-27.)。但是 静电纺制备纳米纤维，产量较低，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酬基微/纳米纤维材料的方 法，目前，运种制备方法尚未有人报道。不同于静电纺丝法制备聚芳酸酬基/微纳米纤维 拉，本专利技术制备的聚芳酸酬基/微纳米纤维拉，纤维拉蓬松，产量大，孔隙率高，内部纤维呈 =维卷曲状态，从而制备的聚芳酸酬基/微纳米纤维具有更广泛的应用和使用价值。
技术实现思路
本专利技术设及一种制备聚芳酸酬基微/纳米纤维的方法，该方法制备的纳米纤维拉 外观蓬松，内部纳米纤维成=维卷曲形态，使该纳米纤维拉具有高孔隙率，高比表面积，孔 径小，低阻等诸多优点。聚芳酸酬具有较高的玻璃化转变溫度、较高的热分解溫度、耐溶剂 性能、低可燃性、优良的电性能、耐热氧老化性能和优异的机械性能，使其运种方法制备的 聚芳酸酬基微/纳米纤维材料具有广阔的应用前景和使用价值。本专利技术一种制备聚芳酸酬基微/纳米纤维的具体步骤如下： 1.-种制备聚芳酸酬基微/纳米纤维的方法，其包括如下步骤： (1)将聚芳酸酬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 芳酸酬聚合物溶液。 (2)将步骤（1)得到的聚芳酸酬聚合物溶液，采用溶液喷射纺丝技术制备得到聚 芳酸酬基微/纳米纤维拉。 (3)在步骤（2)得到的聚芳酸酬基微/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 后即得到聚芳酸酬基微/纳米碳化纤维。 2.如权利要求1所述的聚芳酸酬聚合物结构式中含有苯环、酸键、酬基，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、Ra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 酸酬基微/纳米纤维拉的过程中，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酬基微 /纳米纤维拉可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，所述碳化聚芳酸酬基微/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，所述聚芳酸酬基碳化微/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。 本专利技术利用溶液喷射纺丝技术制备聚芳酸酬基微/纳米纤维，在一定程度上解决 了纳米纤维产率低的缺点，较之静电纺丝技术，简化了工艺，降低了能源的消耗。除此之外， 其同时具有设备简单，操作方便等优点，利于大规模的工业生产。更重要的是利用运种方法 制备得到的纳米纤维拉，结构上=维卷曲，低阻，孔隙率高，过滤效率高，在阻燃材料、水过 滤、高溫空气过滤、食品加工、医药领域、提纯纯化等方面具有很大的潜在应用价值。【附图说明】图1是本专利技术实施例所制得的聚芳酸酬基微/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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚芳醚酮基微/纳米纤维的制备方法，其包括如下步骤：(1)将聚芳醚酮聚合物加入到有机溶剂中，0‑100℃溶解2‑8个小时，制备得到聚芳醚酮聚合物溶液。(2)将步骤(1)得到的聚芳醚酮聚合物溶液，采用溶液喷射纺丝技术制备得到聚芳醚酮微/纳米纤维毡。(3)在步骤(2)得到的聚芳醚酮基微/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酮基微/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，鲁克振，李国东，任建宇，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12