[发明专利]芯-壳结构的聚偏氟乙烯/聚碳酸酯超细纤维及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种芯-壳结构的聚偏氟乙烯(PVDF)/聚碳酸酯(PC)超细纤维及制备方法，它是制备具有明显芯/壳结构的PVDF/PC超细纤维的方法，属于具有特殊结构超细纤维的制备技术。

背景技术

多组分聚合物共混溶液的电纺可以用于制备具有芯/壳结构的纳米级超细纤维，另由于可通过选择不同种类的聚合物分别制备超细纤维芯部和壳层，并以此来实现单组分聚合物纤维所不能兼具的性能，所以具有芯/壳结构多组分聚合物纤维在过滤膜、传感器等方面都有广泛的应用前景。

聚丁二烯(PB)/PC、PB/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、PB/聚苯乙烯(PS)、PMMA/PC、PMMA/PS、聚苯胺(PANI)/PC等双组分聚合物体系都曾被用于电纺。研究表明，不同的多组分聚合物体系能够在电纺中分别得到多相连续结构和芯/壳结构的超细纤维，如PB/PC及PANI/PC聚合物体系在电纺中能够得到具有明显芯/壳结构的超细纤维，而其他PB/PS与PB/PMMA等聚合物体系仅能在电纺中形成多相连续结构的纤维(Wei M，Kang B，Sung C，et al.“Core-sheath structure in electrospun nanofibers from polymerblends”，Macromolecular Materials and Engineering，2006，291(11)：1307-1314；Wei M，Lee J，Kang B，et al.“Preparation of core-sheath nanofibersfrom conducting polymer blends”，Macromolecular Rapid Communications，2005，26(14)：1127-1132)。

在电纺中，电纺液的性质是影响电纺行为和电纺纤维形貌的重要因素之一(Christian B，Benjamin SH，Benjamin C.“Nanofiberous materials and theirapplications”，Annual Review of Materials Research，2006，36：333-368；Casper CL，Stephens JS，Tassi NG，et al.“Controlling surface morphology ofelectrospun polystyrene fibers：effect of humidity and molecular weight inthe electrospinning process”，Macromolecules，2004，37(2)：573-578)。研究表明通过对多组分聚合物体系中聚合物种类和聚合物间质量比等因素调整时，多组分电纺液的性质能够发生相应的变化，同时经电纺所得的超细纤维的微观结构也会随之发生改变。如在PMMA/PS多组分聚合物体系中，使用低分子量的PMMA能够在电纺中促进多相连续结构的PMMA/PS超细向芯/壳结构超细纤维的转变。随着PB/PC体系中聚合物相对含量的改变和聚合物相对分子质量的不同，PB/PC聚合物纤维在电纺中也能分别形成不同的微观结构(Wei M.“Phase morphology control in electrospun nanofibers from theelectrospinning of polymer blends”，Doctoral dissertation.University ofMassachusetts Lowell，2005，4-21)。

然而，当使用一些特定的多组分聚合物体系电纺时，由于受到聚合物原料的种类、组成等因素限制，仅通过调整聚合物相对含量与相对分子质量等因素，经常不易对多组分聚合物电纺液的性质做出有效调整，不能使其适用于芯/壳结构纤维的制备条件，导致难以在电纺中制备出具有明显芯/壳结构的超细纤维。本项申请专利的发明者在以N，N-二甲基甲酰胺(DMF)与四氢呋喃(THF)作为混合溶剂，对PVDF/PC的多组分聚合物体系电纺时，分别调整了电纺液浓度、聚合物质量比、相对分子质量、溶剂体积比等多个参数，在得到形貌均一电纺纤维的同时，如图1所示，所得电纺纤维仅能够产生多相连续结构和不明显芯/壳结构，纤维中芯部和壳层的边界不明显。

发明内容