[发明专利]一种基于静电纺丝技术制备超亲水PVDF复合纳米纤维的方法

说明书

本发明涉及一种基于静电纺丝技术制备超亲水PVDF复合纳米纤维的方法，属于纳米科学技术领域。包括以下步骤：(1)将聚偏氟乙烯、单体溶解在溶剂A中，制得纺丝液Ⅰ；(2)将引发剂加入纺丝液Ⅰ中，制得纺丝液Ⅱ；(3)分别取一定量完全脱泡的纺丝液Ⅱ置于电纺推注装置(三套)喷头的R、H和Y位置，调节R、H和Y的位置参数，进行静电纺丝，制得PVDF复合纳米纤维；(4)将制得的PVDF复合纳米纤维置于恒温水浴中热处理，制得超亲水PVDF复合纳米纤维。该方法操作简单高效，重复性好，能够实现对疏水材料PVDF超亲水(荷负电)改性性能的设计，使材料的亲水(荷负电)性能得到突破性提高。

技术领域

本发明涉及一种基于静电纺丝技术制备超亲水PVDF复合纳米纤维的方法，属于纳米科学技术领域。

背景技术

纳米科学是一门涉及物理、化学、生物、电子等学科的前沿交叉学科，包括纳米生物学、纳米电子学、纳米化学、纳米材料、纳米机械学等内容，研究的是尺寸在0.1～100nm范围内物质的物理性质、化学性质以及主要功能。纳米材料广义的定义为：在三维空间中至少有一维处于纳米尺度(纳米相材料)或由它们作为基本单元构成的结构材料(纳米结构材料)。纳米材料基本单元通常分为三类：零维、一维和二维。零维指材料在空间三个维度上尺寸均为纳米尺度，如纳米颗粒和原子团簇；一维指该材料在空间两个维度上尺寸均为纳米尺度，如纳米棒、纳米管和纳米纤维；二维指该材料只在空间一个维度上尺寸为纳米尺度，如纳米片、超薄膜、多层膜以及超晶格等。

21世纪的纳米科技与诸多产业领域的结合引发了科技的深度变革，纳米科技正在成为推动世界各国经济发展的主要驱动力之一。经过多年发展，纳米科技领域大量的原创性成果不断涌现出来，这些原创成果的出现预示了纳米科技巨大的市场空间和发展前景。具体表现在：(1)纳米科技与传统产业结合的渐进性创新，而破坏性创新则带来了一批新产品和新产业；(2)在纳米加工观测手段、纳米材料、纳米器件研究与商业化的过程中取得了长度发展。未来二三十年，驱动各国政府对纳米技术不断增加投入的主要原因在于纳米技术有望广泛应用于信息、能源、环保、生物医学、制造、国防等领域，产生新技术变革，形成基于纳米技术的新兴产业，并促进传统产业的改造和升级。

纳米材料的性质与其构成单元的性质密切相关，纳米材料本身出现了许多独特的性质和新的规律，如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，原因在于其构成单元，这些介于宏观和微观原子、分子尺度之间的纳米体系是一类新的物质层次。而利用纳米材料的独特效应产生的新功能特性，设计下一代纳米结构器件是纳米功能材料研究的重要发展趋势。

纳米器件是功能纳米材料发展的重要推动力之一，其在电子、军工、信息、光学、化工、生物和医药等领域都具有广阔的应用前景。通过纳米尺度上的构筑及组装的微观控制，最终可实现对纳米材料多方面宏观性能的设计。构成单元的微观调控使得纳米材料的磁性、广电性、延展性、选择吸附性、催化活性等物理、化学性能取得突破性提高。其中纳米尺度上对纳米纤维的构筑及组装的微观控制方面的研究尤为突出。

近年来涌现出了多种制备纳米纤维的方法，如相分离法、模板合成法、拉伸法、自组装法等，但综合考虑设备复杂性、工艺可控性、适纺范围、成本、产率以及纤维尺度可控性等方面的要求，这些方法仍具有一定的局限性。与此同时，作为一种能够直接、连续制备聚合物纳米纤维制得纳米纤维的方法，静电纺丝技术制备功能纳米纤维受到越来越多的关注。当直径从微米缩小到亚微米或纳米时，聚合物纳米纤维与相应的常规聚合物材料相比，会呈现出多种优异的物理、化学性能。目前几种主要纳米纤维准备技术的比较如下表所示：

表1目前几种主要纳米纤维准备技术的比较