[发明专利]聚苯乙烯纳米纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种聚苯乙烯纳米纤维，其特征在于：所述聚苯乙烯纳米纤维为管状结构，所述聚苯乙烯纳米纤维的纤维壁呈多孔状；所述聚苯乙烯纳米纤维的比表面积为10.0m²/g~25 m²/g；

所述聚苯乙烯纳米纤维采用如下的方法制备：

将聚苯乙烯溶解于由二甲基甲酰胺和对二甲苯形成的混合溶剂中，得到第一溶液；

将聚醚、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种溶解于去离子水中，得到第二溶液；

将所述第一溶液和第二溶液分别吸入具有双喷头的静电纺丝用注射器中，按照所述第一溶液挤出速度为0.3~0.6mL/min、所述第二溶液挤出速度为1.5~2.5mL/min，将所述第一溶液、第二溶液进行纺丝，获得微米级纤维和纳米级聚苯乙烯纤维交错组成的纤维膜；

将所述纤维膜置于去离子水中进行漂洗处理，以去除所述微米级纤维；

将经过所述漂洗处理后的纤维膜进行冷冻干燥；

所述混合溶剂中，按照体积比为二甲基甲酰胺：对二甲苯=(1~6):1。

2.如权利要求1所述的聚苯乙烯纳米纤维，其特征在于：所述聚苯乙烯纳米纤维的管状结构为中空管状结构或者所述聚苯乙烯纳米纤维的管道中间形成无定型网络结构。

3.如权利要求1~2任一项所述的聚苯乙烯纳米纤维，其特征在于：所述聚苯乙烯纳米纤维的直径为200nm~500nm；和/或所述聚苯乙烯的重均分子量为1×10⁶~2×10⁶。

4.如权利要求1~3任一项所述的聚苯乙烯纳米纤维的制备方法，其特征在于：至少包括以下步骤：

将聚苯乙烯溶解于由二甲基甲酰胺和对二甲苯形成的混合溶剂中，得到第一溶液；

将聚醚、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种溶解于去离子水中，得到第二溶液；

将所述第一溶液和第二溶液分别吸入具有双喷头的静电纺丝用注射器中，按照所述第一溶液挤出速度为0.3~0.6mL/min、所述第二溶液挤出速度为1.5~2.5mL/min，将所述第一溶液、第二溶液进行纺丝，获得微米级纤维和纳米级聚苯乙烯纤维交错组成的纤维膜；

将所述纤维膜置于去离子水中进行漂洗处理，以去除所述微米级纤维；

将经过所述漂洗处理后的纤维膜进行冷冻干燥。

5.如权利要求4所述的聚苯乙烯纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述混合溶剂中，按照体积比为二甲基甲酰胺：对二甲苯=(1~6):1。

6.如权利要求5所述的聚苯乙烯纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述聚醚为聚环氧乙烷；和/或所述聚环氧乙烷或聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量为1×10⁴~5×10⁵。

7.如权利要求4所述的聚苯乙烯纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述第一溶液中，聚苯乙烯的质量分数为1.5%~3.0%；所述第二溶液中，聚醚、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种构成的溶质的质量分数为10%~20%。

8.如权利要求4所述的聚苯乙烯纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述双喷头的静电纺丝用注射器的两个针头内径均为0.6mm~1.5mm，所述两个针头间距为8cm~12cm；和/或所述纺丝的电压为15kV~25kV。

9.如权利要求4~5任一项所述的聚苯乙烯纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述冷冻干燥处理包括将所述漂洗后的纤维膜按照2℃/min~4℃/min的降温速率降温至-20℃及以下，然后真空冷冻干燥至少24h。

10.如权利要求4~5任一项所述的聚苯乙烯纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述纺丝的相对湿度为45%~50%。