[发明专利]一种添加电气石纳米颗粒的聚合物纤维的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种添加电气石纳米颗粒的聚合物纤维的制备方法及应用。制备方法包括以下步骤：(1)将聚合物作为溶质溶解于溶剂中，配置成聚合物溶液；(2)将体积为步骤1)中的溶剂的10‑20％的相同溶剂与电气石纳米颗粒在磁力搅拌下混合均匀，得到电气石悬浊液；(3)将步骤2)得到的电气石悬浊液逐滴加入到步骤1)得到的聚合物溶液中，在15kHz～25kHz的频率下超声分散10min～200min，得到混合均匀的静电纺丝液；(4)将盛有步骤3)得到的静电纺丝液的针管置于单通道注射泵上，通过静电纺丝得到添加电气石纳米颗粒的聚合物纤维。本方法通过外加电场避免电气石纳米颗粒在制备过程中出现团聚，并使其均匀分散在聚合物纤维内部。

技术领域

本发明属于复合纤维制备领域，具体是一种添加电气石纳米颗粒的聚合物纤维的制备方法及应用。

背景技术

电气石是电气石族矿物的总称，是多元素以含硼为特征的环状结构天然硅酸盐矿物。电气石属于三方晶系，单晶形状大多为柱形，3m对称型结构，结构通式为XY₃Z₆[Si₆O₁₈][BO₃]₃W₄(其中X＝Ca²⁺、Na⁺、K⁺，Y＝Mg²⁺、Fe²⁺、Li⁺、Mn²⁺、Al³⁺、Fe³⁺，Z＝Al³⁺、V³⁺、Cr³⁺、Mg²⁺，W＝OH^-、F^-、O^2-)。因其特殊的组分和微观结构组成，电气石具有压电性和热电性，其压电性表现为当温度、压力发生改变时，能使得电气石晶体的电势差也随之改变，电气石四周空气会发生电离化，与邻近氧分子附着的被击中的电子就会变为空气负离子。空气负离子在空气中可以自由移动，从而把自身带的负电荷送给空气中的微小颗粒，这样空气就会得到净化。其热电性表现在温度变化时，晶体两端会产生电压，极性粒子在平衡位置振动，偶极距发生变化，产生远红外波，这种红外辐射可为人体吸收并产生有益效应。具有特殊性能的电气石应用广泛，涉及水处理、医疗保健、化妆品、纺织、建筑型材等众多领域。并且电气石的上述性能与其粒度大小和分布有关，在一定的温度和压力下，电气石的颗粒越小，内部结构越规整，其压电和热电性能越强烈，目前单一的电气石材料已不能满足科学和经济发展的需要，因此电气石纳米颗粒的分散及其与其它材料的复合制备应用已成为科学研究的急需攻克的重点。

聚合物材料具备密度小(约为金属的1/10)，成本低，易加工成型等优点，因此受到材料开发者的广泛重视；部分聚合物材料同时有良好的生物相容性，在医学方面已经被广泛应用在组织工程等领域。静电纺丝技术是将聚合物的溶液或熔体，利用高压静电的方法进行喷射拉伸而获得纤维的技术。静电纺丝制得的纤维直径范围一般在几十纳米到几微米，相比传统的纺丝方法直径小1-2个数量级。因此，用静电纺丝制得的纤维具有比表面积大、孔隙率高、透气透湿性好等优点。由于静电纺丝法独特的优势，目前该技术已经在生物医学领域如药物控制释放、组织工程，以及催化材料、过滤材料等领域得到广泛研究。针对无机纳米颗粒/聚合物复合材料这一研究热点，该新型复合材料既具备聚合物纤维的形态和优点，又可以将无机纳米颗粒均匀分散发挥其独特性能。

申请号03125213.3公开了一种纤维素和电气石纳米晶体复合材料及其制备方法和及其用途，制备含电气石纳米晶体复合材料的制备方法较复杂，而且只适用于纤维素一种，需要通过氯化钙水溶液凝固和盐酸水溶液再生才能得到纤维，基体材料的单调性和加工过程的复杂性会影响电气石纳米晶体的应用领域。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种添加电气石纳米颗粒的聚合物纤维的制备方法及应用。