[发明专利]一种聚苯乙烯微纳米纤维的制备方法

说明书

本发明属于合成纤维制造领域，具体涉及一种聚苯乙烯微纳米纤维的制备方法。本发明所述制备方法是在苯乙烯的无皂乳液聚合过程中引入另一种聚合单体DMC，并通过控制各反应单体的用量及配比，即在水相条件下合成聚苯乙烯微纳米纤维。采用本发明所述制备方法制备的聚苯乙烯微纳米纤维是苯乙烯在聚合过程中逐渐生长形成的纤维状结构，且在烘干水分后，可以得到弯曲结构和笔直结构的两种微纳米纤维，微纳米纤维的整体排列呈现一定取向，包括平行和辐射两种排列取向；微纳米纤维其直径从约50nm到1μm不等，纤维长度可达约20μm；所述聚苯乙烯微纳米纤维在纳米材料合成、超疏水表面制备等领域有着重要的应用。

技术领域

本发明属于合成纤维制造领域，具体涉及一种聚苯乙烯微纳米纤维的制备方法。

背景技术

高分子纤维由于其特有的高长径比、一定的柔韧性、较高强度等优异物理性质，能广泛应用在服饰纺织、表面工程、医学和国防等领域。

制备高分子微纳米纤维的一般方法，主要包括纺丝法和模板合成法。纺丝法是目前制备高分子微纳米纤维应用最广的方法，根据纺丝牵引力的不同分为机械牵引和静电牵引，前者包括传统的熔体纺丝法、溶液湿法纺丝法和溶液干法纺丝法，这些方法主要用于制备直径在微米尺度的纤维；后者主要是静电纺丝法，将高分子溶液注入到喷头，通过接收装置和喷头间的静电力牵引，使高分子溶液在喷头形成泰勒锥，然后喷射出纳米纤维的技术，静电纺丝技术能适用于几乎所有的线性高分子，通过调节纺丝条件包括工作电压、推进速度、环境温度和湿度等以及高分子溶液自身的性能参数包括高分子和溶剂的选择、溶液的浓度和粘度、电导率等，可以方便的调节高分子纤维的直径和制备连续纤维，且操作过程简单，生产易于规模化。但是通过静电纺丝法制备高分子纳米纤维，其直径很难到达100nm以下且容易伴随“串珠”现象的产生，而通过静电纺丝法制备100nm以下的聚苯乙烯纳米纤维，更是鲜有报道。模板合成法是指通过预合成的带有管状结构的材料作为模板，让高分子单体在管状孔道里面聚合形成高分子聚合物，除去模板即得到微纳米高分子纤维，常用的模板主要有多孔聚合物膜和多孔阳极氧化铝，前者孔径大小分布不均，后者孔隙率高且孔径较单一。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种聚苯乙烯微纳米纤维的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种聚苯乙烯微纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)苯乙烯预处理：将苯乙烯与10倍体积的1mol/L的NaOH溶液混合并搅拌，静置后得到亮黄色澄清上层液，得到除去阻聚剂的苯乙烯；

(2)将经步骤(1)预处理后的苯乙烯和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵加入到水中，磁力搅拌下使水面产生漩涡，控制水温为80℃，通入高纯氮气排除反应容器中的空气，加入引发剂引发自由基聚合反应；

(3)反应结束后，将反应液滴在铝箔上，经烘干后即得到聚苯乙烯微纳米纤维。

上述方案中，步骤(2)所述苯乙烯的用量为0.2～1ml；所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和苯乙烯的体积比为1:10～5:10。

上述方案中，步骤(2)所述引发剂为K₂S₂O₈，以1ml苯乙烯为基准，所述引发剂的加入量为0.1～0.4g。

上述方案中，以1ml苯乙烯为基准，所述引发剂K₂S₂O₈的加入量为0.2～0.3g。

上述方案中，步骤(2)所述聚合反应的反应时间为2～3h。

上述方案中，步骤(3)所述烘干的温度为60℃。

上述制备方法制备得到的聚苯乙烯微纳米纤维。