[发明专利]一种磁纺制备导电聚合物微纳米纤维的方法

权利要求书

1.一种磁纺制备导电聚合物微纳米纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)搭建磁纺装置：所述磁纺装置包括可以控制给料速率的给料装置，纺丝喷头，喷头驱动机构和纺丝接收装置，所述纺丝接收装置包括水平设置的收集圆盘，所述收集圆盘的底部圆心处与直流无刷电机的输出轴对接联动，直流无刷电机电连接电源和控制电机转速的电机控制器，所述收集圆盘上表面以圆盘中心轴线为对称轴对称设置竖直支柱，所述竖直支柱为4个，其中1个为永磁铁，3个为金属细针，所述纺丝喷头水平设置，纺丝喷头的喷射口指向纺丝接收装置的永磁铁，所述纺丝喷头连接可带动其在竖直方向上做往复运动的喷头驱动机构，所述纺丝喷头与供给纺丝液的给料装置相连，磁纺装置的给料装置包括微量注射泵，连接微型注射泵的注射器针管，以及与注射器针管针头相连的输液管，所述输液管与纺丝喷头相连，磁纺装置的喷头驱动机构为直线电机及其控制器；

(2)配制纺丝前躯体溶液：磁性纳米颗粒、高分子聚合物和导电聚合物充分混合溶于有机溶剂中配制成纺丝前躯体溶液；

(3)利用磁纺装置制备导电聚合物微纳米复合纤维：将步骤(2)配制的纺丝前躯体溶液注入给料装置中，开启给料装置，调整给料装置的给料速率，纺丝喷头喷射口处的纺丝前躯体溶液液滴在磁场力的作用下形成射流与永磁铁搭连成桥，此时打开喷头驱动机构开关和直流无刷电机的电机控制器开关，调节电机转速，直流无刷电机带动收集圆盘旋转，在磁场力作用下铁磁流体射流不断被拉出，在拉伸细化过程中伴随着溶剂挥发，在收集圆盘的竖直支柱间缠绕形成有序排列的有机/无机复合导电聚合物微纳米纤维。

2.如权利要求1所述的一种磁纺制备导电聚合物微纳米纤维的方法，其特征在于，步骤(2)配制纺丝前躯体溶液：加入表面活性剂将磁性纳米颗粒分散到有机溶剂中配制成磁流体溶液，高分子聚合物和导电聚合物溶于有机溶剂中配制成导电聚合物溶液，将磁流体溶液与导电聚合物溶液混合制成纺丝前躯体溶液。

3.如权利要求2所述的一种磁纺制备导电聚合物微纳米纤维的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温80、油酸、烷基季铵盐中的一种；步骤(2)所述的高分子聚合物是聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚己内酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；步骤(2)所述的有机溶剂是氯仿、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮和水中的一种或多种；步骤(2)所述的磁性纳米颗粒是γ-Fe₂O₃、Fe₃O₄、钴、镍磁性纳米颗粒或含有铁、钴、镍中一种或多种磁性元素的复合磁性纳米颗粒；所述的导电聚合物是聚苯胺、聚吡咯、聚3,4-二氧乙基噻吩、聚噻吩、聚乙炔、聚对苯乙烯、聚苯硫醚、聚苯基乙炔中的一种或多种，或者与聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚己内酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的复合物。

4.如权利要求2所述的一种磁纺制备导电聚合物微纳米纤维的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的磁流体纺丝液的配制方法：选用十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，将直径在20纳米的γ-Fe₂O₃磁性纳米颗粒分散到氯仿中配制质量分数为11.5％的磁流体溶液；导电聚合物溶液与磁流体溶液按溶液质量比1:1的比例混合制成纺丝前躯体溶液。

5.如权利要求4所述的一种磁纺制备导电聚合物微纳米纤维的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的导电聚合物溶液的配制方法：3.0克质量分数为2.8wt％的PEDOT/PSS水溶液，0.3克分子量5000000的聚氧化乙烯粉末与6.5克去离子水混合，然后掺加0.2克的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐，磁力搅拌5小时，使溶液混合均匀，再静置90分钟得导电聚合物溶液。

6.如权利要求4所述的一种磁纺制备导电聚合物微纳米纤维的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的导电聚合物溶液的配制方法：2.2克分子量为270000的聚偏氟乙烯加入3.8克N,N-二甲基甲酰胺和3.8克丙酮的混合溶液，水浴加热40℃磁力搅拌3小时后，加入聚苯胺配制成聚苯胺溶液，所述聚苯胺的质量为0.01～2.2克，水浴加热40℃磁力搅拌12小时，使溶液混合均匀得到导电聚合物溶液。