一种通过原位电沉积制备芳纶纳米纤维薄膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过原位电沉积制备芳纶纳米纤维薄膜的方法，包括以下步骤：调配一定浓度的芳纶纳米纤维溶液(ANFs/DMSO溶液)；将调配好的芳纶纳米纤维溶液置于沉积槽中，在沉积槽一端固定铜片作为阳极，在另一端固定碳棒作为阴极，接上电源在固定电压下沉积一定时间即可得到芳纶纳米纤维薄膜预制体；将芳纶纳米纤维薄膜预制体置于去离子水中浸泡一段时间，再将薄膜取出，自然风干后即可得到性能优良的芳纶纳米纤维薄膜。本发明专利技术通过铜离子“桥接”作用制备了微观结构更为紧密的芳纶纳米纤维薄膜，比起传统真空辅助抽滤法制备的薄膜在拉伸强度及断裂伸长率上有着极大提升，并为芳纶纳米纤维薄膜的制备提供了一种新的思路。纶纳米纤维薄膜的制备提供了一种新的思路。纶纳米纤维薄膜的制备提供了一种新的思路。

【技术实现步骤摘要】
n。
[0014]进一步的技术方案是，步骤(3)中所沉积出的薄膜在去离子水中的浸泡时间为1
‑
2h。
[0015]进一步的技术方案是，步骤(4)中芳纶纳米纤维薄膜的风干时间在4
‑
6h。
[0016]本专利技术具有以下优点：
[0017](1)通过本专利技术制备的芳纶纳米纤维薄膜拉伸强度及断裂伸长率比起同种原料采用真空抽滤法所制备薄膜有了极大提升；
[0018](2)本专利技术采用原位电沉积制备芳纶纳米纤维，工作环境在固定容器中，只要及时补充芳纶纳米纤维维持浓度即可不断产出芳纶纳米纤维薄膜，减少了工艺步骤；
[0019](3)本专利技术在铜板上进行电沉积，薄膜的大小及厚度可以通过控制电压、沉积时间、沉积液浓度来调控，灵活性较高；
[0020](4)本专利技术使用的原料已经实现工业化生产，来源广泛，且制备工艺简单，有望实现工业化生产。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的制备流程图；
[0022]图2为本专利技术的沉积原理图；
[0023]图3为本专利技术薄膜的结构修复原理图；
[0024]图4为实施例1的扫描电镜示意图；
[0025]图5为实施例1的红外光谱图；
[0026]图6为实施例1的拉伸对比图；
[0027]图7为实施例2的单向拉伸应力
‑
应变曲线图；
[0028]图中：1、沉积槽；2、铜板；3、碳棒；4、直流电源。
具体实施方式
[0029]下面结合实施例和附图对本专利技术做更进一步的说明。
[0030]实施例1
[0031]本专利技术的一种通过原位电沉积制备芳纶纳米纤维薄膜的方法，包括以下步骤：
[0032]步骤1：往100mL浓度为10mg/mL的芳纶纳米纤维溶液中加入400mLDMSO以配置2mg/mL的芳纶纳米纤维沉积液；
[0033]步骤2：将500mL沉积液倒入沉积槽中，在一端固定宽度100mm厚度0.5mm的铜片；在另一端固定直径6mm的碳棒，连接好导线，将直流电源电压设置为10V；
[0034]步骤3：在10V的电压下沉积2h后中断电源，将铜板取出浸泡至足够没过的去离子水中1h；
[0035]步骤4：将浸泡后的铜板取出，小心揭下铜板上沉积的芳纶纳米纤维薄膜，用纸巾擦干薄膜表面水分后风干4h即可得到芳纶纳米纤维薄膜。
[0036]实施例2
[0037]步骤1：在容器中依次加入100mL浓度为10mg/mL的芳纶纳米纤维溶液与400mL二甲亚砜溶剂，搅拌均匀后作沉积液使用；
[0038]步骤2：将500mL沉积液倒入沉积槽中，在一端固定0.5mm厚100mm宽的铜片作为阳极；在另一端固定6mm直径的碳棒作为阴极，连接好导线，将直流电源电压设置为20V；
[0039]步骤3：在20V的电压下沉积1h后中断电源，将铜板取出浸泡至装有足够去离子水的容器中中1h；
[0040]步骤4：将浸泡后的铜板取出，小心揭下铜板上沉积的芳纶纳米纤维薄膜，用纸巾擦干薄膜表面水分后风干4h即可得到芳纶纳米纤维薄膜。
[0041]将实施例1制备的芳纶纳米纤维薄膜做扫描电镜测试，其结果如图4所示。
[0042]从图4可以看出薄膜表面有直径在几十到几百纳米分布的芳纶纳米纤维，表面芳纶纳米纤维成功通过沉积的方式构成了薄膜。
[0043]将实施例1制备的芳纶纳米纤维薄膜做红外光谱测试，其结果如图5所示。
[0044]从图5可以看出，沉积出的芳纶纳米纤维薄膜与通过真空抽滤法制备的薄膜红外谱图表现出极大的相似度。在3300cm
‑1处有酰胺键以及仲胺N
‑
H的伸缩振动峰；在1514cm
‑1处有N
‑
H的变形振动以及C
‑
N伸缩振动峰；在1324cm
‑1处有Ph
‑
N振动峰。
[0045]将实施例1制备的芳纶纳米纤维薄膜与通过真空抽滤法制备薄膜做单向拉伸对比测试，其结果如图6所示。
[0046]从图6可以看出，实施例1具有更高的拉伸强度(100MPa)以及更高的断裂伸长率(35％)，比起真空抽滤法制备的纳米纤维薄膜在力学性能上有了极大提升。
[0047]将实施例2制备的芳纶纳米纤维薄膜做单向拉伸测试，其结果如图7所示。
[0048]从图7可以看出，在不同电压和沉积时间下，芳纶纳米纤维也表面出较高的拉伸强度以及断裂伸长率。
[0049]综上所述，本专利技术制备出的芳纶纳米纤维薄膜，其力学强度比起传统真空抽滤法有了明显提高，且由于其制备装置具有固定性，在不断补充芳纶纳米纤维的条件下可以不断产出芳纶纳米纤维薄膜，避免了溶剂的浪费；同时制备的原料比较容易获得，有量产的可行性。
[0050]以上所述，并非对本专利技术作任何形式上的限制，虽然本专利技术已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本专利技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本专利技术技术方案范围内，当可利用上述揭示的
技术实现思路
作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本专利技术技术方案的范围内。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过原位电沉积制备芳纶纳米纤维薄膜的方法，包括以下步骤：(1)将配置好的高浓度芳纶纳米纤维溶液用二甲亚砜(DMSO)稀释，制备出芳纶纳米纤维沉积液，并将沉积液置入沉积槽中，在沉积槽一端固定好铜片作为阳极，在另一端固定好碳棒作为阴极，并接好线路、接通电源；(2)将步骤(1)所构筑的沉积体系设置好固定电压，沉积一段时间后断开电源；(3)将步骤(2)沉积结束后的铜板取下，将芳纶纳米纤维薄膜预制体与铜板一起置于去离子水中浸泡一段时间；(4)将步骤(3)所得的浸泡后的芳纶纳米纤维薄膜从铜板上撕下，用纸巾吸干薄膜表面水分后放置一段时间使其自然风干，风干后所得即为芳纶纳米纤维薄膜。2.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，邱国栋，吴飞舟，胥玟豪，向东，赵春霞，武元鹏，李云涛，李辉，王振东，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：