[发明专利]一种含有多孔共价有机骨架化合物的纤维制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有多孔共价有机骨架化合物的复合纳米纤维的制备方法，属于功能性纤维的制备技术领域。

背景技术

静电纺丝技术是高压静电场下导电流体产生高速喷射的原理。在喷射熔体或溶液上通入几至几十千伏的高压，在纺丝喷头和接地极间瞬时产生一个不均匀的电场。电场力将克服液滴表面张力形成射流，经过溶剂的挥发或熔体冷却最终在接收极得到纳米纤维。多孔纳米纤维由于其具有高比表面积、高孔隙率等特征可用于药物装载、催化剂应用、疏水性涂层、能源环境和气体吸附等。许多聚合物如聚环氧乙烯（PEO）、聚丙烯腈（PAN）、聚乙烯醇（PVA）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等通过电纺丝制备成纳米纤维。很多共价有机骨架化合物在空间上形成一维、二维或三维的无限结构的多孔结构，有较轻的骨架密度和较大的比表面积，具有很高的有序性，孔径和孔径分布均一。其在能源存储、气体吸附、光电转化等方面具有更多的关注和研究。

目前，含有多孔纳米纤维的制备有溶剂法、溶剂挥发法和后处理等方法。复合溶剂法是利用复配溶剂，向某聚合物溶液中引入该中聚合物的非溶剂，溶剂挥发时，聚合物与非溶剂发生相分离，最终溶剂挥发完全后得到孔结构的纳米纤维。溶剂挥发法是指电纺丝过程中溶剂快速挥发造成相分离，形成富溶剂区和富聚合物区，最终得到被拉伸的孔结构纳米纤维。据文献报道的静电纺丝法制备的聚丙烯腈（PAN）多孔纳米纤维，其孔径不易控制，并且分布不是很均匀（Lifeng Zhang,You-Lo Hsieh,Nanoporous ultrahigh specific surface polyacrylonitrile fibres,Nanotechnology.2006,17,4416-4423）。此类纺丝方法主要是依靠纺丝液的溶质通过配置一定比例的共价有机骨架化合物聚合物溶液，使得含有多孔共价有机骨架化合物分散于聚合物溶液中，并将其进行静电纺丝制备纳米纤维。由于共价有机骨架化合物具有骨架密度小和较大的比表面积，具有很高的有序性，孔径和孔径分布均一，从而使纳米纤维形成多孔高比表面积的形态。这种含有共价有机骨架化合物的纳米纤维可用于药物装载、能源环境和气体吸附等领域。本发明的主要优点：1方法简单；2孔容易控制；3不需要后处理；4共价有机骨架化合物能均匀分布于纳米纤维中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有共价有机骨架化合物的复合纳米纤维的制备方法。该纳米纤维在载药、药物缓释、能源存储、气体吸附、光电转化等方面具有良好的应用前景。

本发明的原理及方法和步骤如下：一种含有多孔共价有机骨架化合物的纤维制备方法，其特征在于以下步骤：

1）将聚合物溶解在有机溶剂中，配制电纺丝溶液，然后加入一定比例的共价有机骨架化合物，充分搅拌后得到可纺丝的混合溶液。

2）将步骤1）中的电纺丝溶液置于5mL注射器中，设置一定的挤出速度，纺丝的电压及纺丝喷头至接收器的距离，进行纺丝。

本发明的优点：

1）本发明通过电纺丝法在常温下制备了含有多孔共价有机骨架化合物的纤维，且不需要任何后处理；

2）本发明所制备的含有多孔共价有机骨架化合物的纳米纤维，其比表面积很高，可以用于气体存储、药物控释等方面。

3）本发明采用电纺丝法所制备出多孔纳米纤维，纳米纤维分布均匀，并且共价有机骨架化合物能均匀分布纳米纤维中。

附图说明

图1为实施例一条件下制备纳米纤维形态扫面电镜图。

具体实施方式

实施例一

将聚合物PEO溶解在水溶液中，配制溶液质量分数为15%的电纺丝溶液，然后加入相对于PEO分数为30%的共价有机骨架化合物COF-1，充分搅拌后使得到COF-1均匀分布于PEO溶液中，将上述溶液纺丝置于5mL注射器中，在温度为25℃，湿度为60%RH时，通过微量注射泵控制挤出速度为0.1mL/h；纺丝电压为20kV，纺丝喷头至接收器的距离为17cm，即可含有多孔共价有机骨架化合物的复合纳米纤维。如图1所示。

实施例二

将聚合物PVA溶解在水溶液中，配制溶液质量分数为12%的电纺丝溶液，然后加入相对于PVA分数为20%的共价有机骨架化合物COF-1，充分搅拌后使得到COF-1均匀分布于PVA溶液中，将上述溶液纺丝置于5mL注射器中，在温度为25℃，湿度为60%RH时，通过微量注射泵控制挤出速度为0.3mL/h；纺丝电压为10kV，纺丝喷头至接收器的距离为15cm，即可含有多孔共价有机骨架化合物的复合纳米纤维。