一种纳米纤维的生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种纳米纤维的生产工艺，属于纳米纤维技术领域。本发明专利技术将热力学不相容的聚合物A与聚合物B用溶剂溶解后，配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚合物A和聚合物B的复合纤维，最后将含有聚合物A和聚合物B的复合纤维中的聚合物B用能够溶解聚合物B的溶剂溶解去除，得到聚合物A的纳米纤维。本发明专利技术工艺采用常规静电纺丝，能够较容易地制备出平均直径低于100nm的纳米纤维产品。该工艺操作简单，只需要选用合适的溶剂和分离方法就能适用于多种聚合物纳米纤维，溶剂、原料廉价易得，绿色环保。

Process for producing nano fiber

The invention relates to a production process of nanometer fiber, belonging to the field of nanometer fiber technology. The invention of polymer A and polymer B incompatible with solvent, preparing mixed solution electrostatic spinning, and electrospinning, the composite fiber containing polymer A and B, the composite fiber containing polymer A and polymer B in polymer can be dissolved with B solvent polymer B the removal of nano fiber polymer A. The process of the invention adopts conventional electrostatic spinning, and the nano fiber product with average diameter of less than 100nm can be easily prepared. The process is simple and can be applied to a variety of polymer nanofibers with only suitable solvents and separation methods. The solvent and raw materials are cheap and easy to obtain, and the environment is green.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维的生产工艺
本专利技术涉及一种纤维的生产工艺，更具体地说，本专利技术涉及一种纳米纤维的生产工艺，属于纳米纤维

技术介绍
纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的具有一定长径比的线状材料，此外，将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维也称为纳米纤维。狭义上讲，纳米纤维的直径介于1nm到100nm之间，但广义上讲，纤维直径低于1000nm的纤维均称为纳米纤维。制造纳米纤维的方法有很多，如拉伸法、模板合成法、自组装法、相分离法、静电纺丝法等。国家知识产权局于2012年7月18日公开了一件公开号为CN102586920A，名称为“一种聚丙烯腈纳米纤维的制备方法”的专利技术，该专利技术公开了一种聚丙烯腈纳米纤维的制备方法，包括(1)配制RAFT聚合体系，包括单体、自由基引发剂、二甲亚砜以及RAFT试剂；进行RAFT聚合制备得到“活性”聚合物聚丙烯腈；将所述聚合物溶于溶剂二甲基亚砜或者二甲基甲酰胺中，配制成质量分数10～20%的聚丙烯腈溶液，作为静电纺丝液；(2)设置静电纺丝的参数，纺丝电压为10～25kV，针头到接收屏的距离为8～20cm，注射速度为0.2～1.0mm/h，采用步骤(1)所得静电纺丝液进行静电纺丝，制备得到聚丙烯腈纳米纤维。本专利技术可方便的设计聚合物的分子量，在可控条件下制备出更高分子量的聚丙烯腈，所得聚合物的分子量分布窄；能连续高效制备高质量的聚丙烯腈纳米纤维。在说明书中提到该专利技术制备的聚丙烯腈纳米纤维的直径为200-300nm。国家知识产权局于2015年11月25日公开了一件公开号为CN105088378A，名称为“一种静电纺丝法制备聚丙烯腈纳米纤维的方法”的专利技术，该专利技术公开了一种聚丙烯腈纳米纤维的制备方法，所述方法包括配制聚丙烯腈溶液作为静电纺丝液，然后采用静电纺丝工艺制备聚丙烯腈纳米纤维；其中，(1)配制纺丝溶液：配制聚丙烯腈浓度为5-8wt％的聚丙烯腈溶液，作为静电纺丝液；(2)采用步骤(1)所得静电纺丝液进行静电纺丝；(3)在100-110℃的条件下，进行热牵伸，制备得到聚丙烯腈纳米纤维。采用本专利技术的方法得到的聚丙烯腈纳米纤维的直径为100-200nm，直径分布比较均匀，没有串珠和断丝，而且纤维的力学性能优异。很多专门针对静电纺丝工艺参数对纳米纤维直径影响的研究以及上述对比文件表明，现有静电纺丝制备得到的纳米纤维平均直径大多都在100nm-1000nm之间，较少制得平均直径在100nm以下的纳米纤维，以至于目前用静电纺丝方法较难制备出平均直径在100nm以下的纳米纤维。即使有部分方法能够制得平均直径在100nm以下的纳米纤维，也会存在制备过程中所添加的其他物质不容易去除，或者采用特殊的纺丝设备、收集装置或辅助装置，制备条件比较苛刻等问题。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中采用静电纺丝方式制备纳米纤维较难制备出平均直径100nm以下的产品的问题，提供一种纳米纤维的生产工艺，该工艺同样采用静电纺丝，但是能够很容易制备出平均直径在100nm以下的纳米纤维产品，且能够避免现有制备过程中产生的各种问题。为了实现上述专利技术目的，其具体的技术方案如下：一种纳米纤维的生产工艺，其特征在于：将热力学不相容的聚合物A与聚合物B用溶剂溶解后，配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚合物A和聚合物B的复合纤维，最后将含有聚合物A和聚合物B的复合纤维中的聚合物B用能够溶解聚合物B的溶剂溶解去除，得到聚合物A的纳米纤维。在选择聚合物和溶剂时，需要满足的条件具体为：1、聚合物A与聚合物B在混合溶液中具有相分离倾向，形成非均相混合溶液（也就是前文提到的热力学不相容）；2、聚合物A与聚合物B在静电纺丝成型后，聚合物A、聚合物B分别形成双连续相，或者聚合物A形成分散相的同时聚合物B形成连续相；3、聚合物B的某种良溶剂体系是聚合物A的不良溶剂（也就是前文提到的将含有聚合物A和聚合物B的复合纤维中的聚合物B用能够溶解聚合物B的溶剂溶解去除，得到聚合物A的纳米纤维）。上述基本技术方案能够应用于多种聚合物A的纳米纤维制备，聚合物A的纳米纤维包括聚丙烯腈（PAN）纳米纤维、聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维、聚氨酯（PU）纳米纤维、聚乳酸（PLLA）纳米纤维、聚己内酯（PCL）纳米纤维等。采用不同的聚合物B与之配合，加上不同的溶剂组合，就能够很容易地以常规静电纺丝设备制备出平均直径在100nm以下的纳米纤维产品。其中，如果聚合物A和聚合物B不能很好地溶解在同一溶剂中时，将两种聚合物分别溶解，然后再混合配制成静电纺丝溶液，反之可将两种聚合物溶于同一溶剂中。具体的：一种纳米纤维的生产工艺，其特征在于：将聚丙烯腈（PAN）溶解于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，将醋酸丁酸纤维素（CAB）溶解于丙酮和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）组成的混合溶剂中；配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚丙烯腈（PAN）和醋酸丁酸纤维素（CAB）的复合纤维，最后将含有聚丙烯腈（PAN）和醋酸丁酸纤维素（CAB）的复合纤维中的醋酸丁酸纤维素（CAB）用丙酮溶解去除，得到聚丙烯腈（PAN）纳米纤维；或者，将聚丙烯腈（PAN）溶解于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，将醋酸纤维素（CA）溶解于丙酮和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）组成的混合溶剂中；配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚丙烯腈（PAN）和醋酸纤维素（CA）的复合纤维，最后将含有聚丙烯腈（PAN）和醋酸纤维素（CA）的复合纤维中的醋酸纤维素（CA）用丙酮溶解去除，得到聚丙烯腈（PAN）纳米纤维；或者，将聚丙烯腈（PAN）和乙基纤维素（EC）溶解于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中；配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚丙烯腈（PAN）和乙基纤维素（EC）的复合纤维，最后将含有聚丙烯腈（PAN）和乙基纤维素（EC）的复合纤维中的乙基纤维素（EC）用乙醇溶解去除，得到聚丙烯腈（PAN）纳米纤维；或者，将聚偏氟乙烯（PVDF）溶解于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，将醋酸丁酸纤维素（CAB）溶解于丙酮和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）组成的混合溶剂中；配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚偏氟乙烯（PVDF）和醋酸丁酸纤维素（CAB）的复合纤维，最后将含有聚偏氟乙烯（PVDF）和醋酸丁酸纤维素（CAB）的复合纤维中的醋酸丁酸纤维素（CAB）用丙酮溶解去除，得到聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维；或者，将聚偏氟乙烯（PVDF）溶解于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，将醋酸纤维素（CA）溶解于丙酮和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）组成的混合溶剂中；配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚偏氟乙烯（PVDF）和醋酸纤维素（CA）的复合纤维，最后将含有聚偏氟乙烯（PVDF）和醋酸纤维素（CA）的复合纤维中的醋酸纤维素（CA）用丙酮溶解去除，得到聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维；或者，将聚偏氟乙烯（PVDF）和乙基纤维素（EC）溶解于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中；配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚偏氟乙烯（PVDF）和乙基纤维素（EC）的复合纤维，最后将含有聚偏氟乙烯（PVDF）和乙基纤维素（EC）的复合纤维中的乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米纤维的生产工艺，其特征在于：将热力学不相容的聚合物A与聚合物B用溶剂溶解后，配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚合物A和聚合物B的复合纤维，最后将含有聚合物A和聚合物B的复合纤维中的聚合物B用能够溶解聚合物B的溶剂溶解去除，得到聚合物A的纳米纤维。

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维的生产工艺，其特征在于：将热力学不相容的聚合物A与聚合物B用溶剂溶解后，配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚合物A和聚合物B的复合纤维，最后将含有聚合物A和聚合物B的复合纤维中的聚合物B用能够溶解聚合物B的溶剂溶解去除，得到聚合物A的纳米纤维。2.根据权利要求1所述的一种纳米纤维的生产工艺，其特征在于：将聚丙烯腈溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，将醋酸丁酸纤维素溶解于丙酮和N,N-二甲基甲酰胺组成的混合溶剂中；配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚丙烯腈和醋酸丁酸纤维素的复合纤维，最后将含有聚丙烯腈和醋酸丁酸纤维素的复合纤维中的醋酸丁酸纤维素用丙酮溶解去除，得到聚丙烯腈纳米纤维；或者，将聚丙烯腈溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，将醋酸纤维素溶解于丙酮和N,N-二甲基甲酰胺组成的混合溶剂中；配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚丙烯腈和醋酸纤维素的复合纤维，最后将含有聚丙烯腈和醋酸纤维素的复合纤维中的醋酸纤维素用丙酮溶解去除，得到聚丙烯腈纳米纤维；或者，将聚丙烯腈和乙基纤维素溶解于N,N-二甲基甲酰胺中；配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚丙烯腈和乙基纤维素的复合纤维，最后将含有聚丙烯腈和乙基纤维素的复合纤维中的乙基纤维素用乙醇溶解去除，得到聚丙烯腈纳米纤维；或者，将聚偏氟乙烯溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，将醋酸丁酸纤维素溶解于丙酮和N,N-二甲基甲酰胺组成的混合溶剂中；配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚偏氟乙烯和醋酸丁酸纤维素的复合纤维，最后将含有聚偏氟乙烯和醋酸丁酸纤维素的复合纤维中的醋酸丁酸纤维素用丙酮溶解去除，得到聚偏氟乙烯纳米纤维；或者，将聚偏氟乙烯溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，将醋酸纤维素溶解于丙酮和N,N-二甲基甲酰胺组成的混合溶剂中；配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚偏氟乙烯和醋酸纤维素的复合纤维，最后将含有聚偏氟乙烯和醋酸纤维素的复合纤维中的醋酸纤维素用丙酮溶解去除，得到聚偏氟乙烯纳米纤维；或者，将聚偏氟乙烯和乙基纤维素溶解于N,N-二甲基甲酰胺中；配制成混合静电纺丝溶液，然后进行静电纺丝，得到含有聚偏氟乙烯和乙基纤维素的复合纤维，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜，李晴碧，顾迎春，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51