一种绿色可降解复合纳米纤维膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种绿色可降解复合纳米纤维膜及其制备方法，该复合纳米纤维膜由CO2‑

【技术实现步骤摘要】
一种绿色可降解复合纳米纤维膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于智能聚合物材料领域，具体涉及一种绿色可降解复合纳米纤维膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]压电材料是一种机械能
‑
电能相互转换的材料，包括无机压电材料和有机压电材料，被广泛应用于驱动器、换能器、传感器等方面。随着智能可穿戴领域的发展，柔性压电材料已成为研究热点。
[0003]无机压电材料虽然具有很好的压电性能以及较高的介电常数，但是其材质普遍硬而脆，难以弯曲或加工成特定形状，这限制了它们在柔性领域的应用。有机压电材料如聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的压电性能和弯曲拉伸性能，能进行大幅度的形变，近年来已得到广泛研究，然而PVDF的制备依赖于传统化石能源，这不利于绿色可持续发展。
[0004]聚乳酸(PLLA)作为环境友好的生物基聚酯，是极具研究价值的可降解高分子材料，同时分子结构中存在的
‑
C＝O偶极子也使PLLA具有一定的压电性能。但是目前基于PLLA的材料压电性能普遍较低，因此为了提高压电性能，需要开发新型PLLA基复合材料。

技术实现思路

[0005]基于上述技术背景，本专利技术人进行了锐意进取，结果发现：在PLLA中添加CO2‑
PU制得的复合纳米纤维膜，具有优于PLLA和CO2‑
PU的压电性能，同时CO2‑
PU由二氧化碳和1,6
‑
己二胺制得，以二氧化碳代替异氰酸酯进行制备，不仅有利于二氧化碳的资源化利用，还可减少剧毒污染物的使用，制备过程绿色环保、无污染，此外，该复合纳米纤维膜直径分布均一，具有良好的热稳定性和可降解性，可应用于压电传感器中，且制得的压电传感器压电稳定性好。
[0006]本专利技术第一方面在于提供一种绿色可降解复合纳米纤维膜，该复合纳米纤维膜由CO2‑
PU和PLLA经静电纺丝制得。
[0007]本专利技术第二方面在于提供一种本专利技术第一方面所述绿色可降解复合纳米纤维膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0008]步骤1、1,6
‑
己二胺溶于溶剂中，向其中通入CO2进行反应，得到CO2‑
PU；
[0009]步骤2、PLLA与步骤1制得的CO2‑
PU溶于混合溶剂中，得到复合纺丝液；
[0010]步骤3、对步骤2得到的复合纺丝液进行静电纺丝，得到复合纳米纤维膜。
[0011]本专利技术第三方面在于提供一种根据本专利技术第一方面所述绿色可降解复合纳米纤维膜或由本专利技术第二方面所述制备方法制得的绿色可降解复合纳米纤维膜的应用，其可用于压电传感器中。
附图说明
[0012]图1示出实施例1～6和对比例制得产物的扫描电镜照片；
[0013]图2示出实施例3和实施例7～11的扫描电镜照片；
[0014]图3示出实施例1～6和对比例制得产物的XRD衍射图谱；
[0015]图4示出实施例1～6和对比例制得产物的红外光谱测试图；
[0016]图5示出对比例制得的PLLA、CO2‑
PU和实施例3制得复合纳米纤维膜的TG图；
[0017]图6示出实施例1～6和对比例制得产物的压电性能测试图；
[0018]图7示出实施例3和实施例7～11制得产物的压电性能测试图；
[0019]图8示出实施例1～6制得的复合纳米纤维膜、对比例制得PLLA和CO2‑
PU纤维膜的水接触角测试照片；
[0020]图9示出压电传感器的稳定性测试照片；
[0021]图10示出压电传感器的应用测试照片。
具体实施方式
[0022]下面将对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0023]本专利技术第一方面在于提供一种绿色可降解复合纳米纤维膜，该复合纳米纤维膜由CO2‑
PU(PU即为聚脲)和PLLA(聚乳酸)经静电纺丝制得。
[0024]本专利技术人发现，由PLLA和CO2‑
PU制得的复合纳米纤维膜的压电性能显著提高，比PLLA或CO2‑
PU的压电性能都有所提高。
[0025]所述CO2‑
PU和PLLA的质量比为(0.02～0.6)：1，优选质量比为(0.05～0.5)：1，更优选质量比为(0.07～0.4)：1。
[0026]经试验发现，随着CO2‑
PU添加量的增多，复合纳米纤维膜的压电性能逐渐提高，但添加量过多，压电性能逐渐降低，反而不利于压电性能的提高。
[0027]本专利技术所述CO2‑
PU由二氧化碳和1,6
‑
己二胺制得，二氧化碳和1,6
‑
己二胺的摩尔比为(5～11)：1，优选摩尔比为(6～10)：1，更优选摩尔比为(7～9)：1。
[0028]在压电材料领域，现有技术中采用的聚脲在制备过程中需要以光气或异氰酸酯为原料与二胺反应，其中光气有剧毒，异氰酸酯也具有毒性和致癌作用。CO2是主要温室气体，也是一种重要的碳资源，以CO2为原料替代剧毒光气或异氰酸酯制备聚脲，不仅可减少剧毒污染物的使用，还有利于CO2的资源化利用，具有原料优势和重要的社会与环境效益。
[0029]本专利技术所述的绿色可降解复合纳米纤维膜的水接触角为123～135
°
，疏水性好。
[0030]该复合纳米纤维膜的纤维直径为100～500nm，热降解温度为300～340℃，压电性能良好，由其制得的压电传感器压电稳定性良好。
[0031]本专利技术首先以CO2和己二胺为原料合成CO2‑
PU，再利用静电纺丝技术将CO2‑
PU和左旋聚乳酸(PLLA)复合制备CO2‑
PU/PLLA复合纳米纤维膜。
[0032]本专利技术第二方面在于提供一种本专利技术第一方面所述绿色可降解复合纳米纤维膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0033]步骤1、1,6
‑
己二胺溶于溶剂中，向其中通入CO2进行反应，得到CO2‑
PU；
[0034]步骤2、PLLA与步骤1制得的CO2‑
PU溶于混合溶剂中，得到复合纺丝液；
[0035]步骤3、对步骤2得到的复合纺丝液进行静电纺丝，得到复合纳米纤维膜。
[0036]以下对该步骤进行具体描述和说明。
[0037]步骤1、1,6
‑
己二胺溶于溶剂中，向其中通入CO2进行反应，得到CO2‑
PU。
[0038]所述溶剂选自N
‑
甲基吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺和四氢呋喃中的一种或几种，优选选自N
‑
甲基吡咯烷酮和N,N
‑
二甲基甲酰胺中的一种或两种。
[0039]1,6
‑
己二胺溶于溶剂中后，其摩尔浓度为2～3mmol/mL，优选为2.3～2.7mmol/mL。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绿色可降解复合纳米纤维膜，其特征在于，该复合纳米纤维膜由CO2‑
PU和PLLA经静电纺丝制得。2.根据权利要求1所述的复合纳米纤维膜，其特征在于，所述CO2‑
PU和PLLA的质量比为(0.02～0.6)：1。3.根据权利要求1所述的复合纳米纤维膜，其特征在于，所述CO2‑
PU由二氧化碳和1,6
‑
己二胺制得，二氧化碳和1,6
‑
己二胺的摩尔比为(5～11)：1。4.根据权利要求1所述的复合纳米纤维膜，其特征在于，所述的绿色可降解复合纳米纤维膜的水接触角为123～135
°
，纤维直径为100～500nm，热降解温度为300～340℃。5.一种绿色可降解复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：步骤1、1,6
‑
己二胺溶于溶剂中，向其中通入CO2进行反应，得到CO2‑
PU；步骤2、PLLA与步骤1...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔萌，张秀芹，谷潇夏，汪滨，朱燕龙，金旭，邝旻翾，马慧玲，
申请(专利权)人：北京服装学院，
类型：发明
国别省市：