[发明专利]一种多孔聚偏氟乙烯/聚氧化乙烯微/纳米纤维的离心纺丝制备方法

说明书

本发明属于多孔微/纳米纤维制备技术领域，特别涉及一种聚偏氟乙烯/聚氧化乙烯（PVDF/PEO）微/纳米纤维的离心纺丝制备方法。该方法包括如下步骤：（1）离心纺丝溶液的制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)与聚氧化乙烯（PEO）两者混合溶于N‑N二甲基甲酰胺（DMF）、丙酮与水中，搅拌后得到分散均匀的离心纺丝溶液，其中PVDF与PEO的质量浓度分别为10‑12wt%和0.2‑1wt%；（2）离心纺丝：采用步骤（1）制得的离心纺丝溶液进行离心纺丝，得到具有多孔结构的聚偏氟乙烯/聚氧化乙烯（PVDF/PEO）微/纳米纤维。可以通过调节聚氧化乙烯的含量，控制聚偏氟乙烯/聚氧化乙烯微/纳米纤维膜的形貌结构。

技术领域

本发明属于多孔微/纳米纤维制备技术领域，特别涉及一种聚偏氟乙烯/聚氧化乙烯(PVDF/PEO)微/纳米纤维的离心纺丝制备方法。

背景技术

目前对微/纳米纤维的制备主要集中在使用静电纺丝的方法，静电纺丝存在着以下几个固有缺陷限制了该方法商业大规模使用：(1)制备过程中需要施加高压电场；(2)生产效率低；(3)溶液需要一定比例的溶剂使溶液具有一定的传导率而产生的污染。因此在成本、规模、可控性研究方面离实用化及应用需求还有很大距离。

离心纺丝克服了静电纺丝微/纳米纤维的制备方法所遇到的限制，并且能够以高速和低成本产生微/纳米纤维。该设计不需施加高压电场、能够制备不受传导率约束的聚合物微/纳米纤维，且其生产效率有大幅提高。离心纺丝设备结构简单，主要由电机、纺丝头、收集棒等构成。纺丝头装在电机轴上，里面装有聚合物溶液，纺丝头上有喷丝孔。工作时，电机通电旋转纺丝头，使纺丝头高速旋转，聚合物溶液在喷丝孔处由于离心力作用喷射在收集棒和喷丝孔之间运动到收集棒上形成有序的微/纳米纤维。聚合物溶液在喷丝孔处形成微/纳米纤维主要经历三个阶段：①聚合物溶液需有一定的粘度，旋转时到达喷丝孔处形成泰勒锥；②聚合物溶液同时受到表面张力和离心力作用，当离心力大于表面张力时，聚合物拉伸形成细小的微/纳米级纤维；③纤维在离心力的作用下在喷丝孔和收集棒之间旋转，在这个过程中聚合物溶液中的溶剂挥发，得到纤维旋转到收集棒上。

发明内容

本发明提供一种多孔结构的聚偏氟乙烯/聚氧化乙烯(PVDF/PEO)微/纳米纤维的离心纺丝制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多孔聚偏氟乙烯/聚氧化乙烯微/纳米纤维的离心纺丝制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)离心纺丝溶液的制备：将聚偏氟乙烯(PVDF)与聚氧化乙烯(PEO)两者混合溶于N-N二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮与水中，搅拌后得到分散均匀的离心纺丝溶液，其中PVDF与PEO的质量浓度分别为10-12wt％和0.2-1wt％；

(2)离心纺丝：采用步骤(1)制得的离心纺丝溶液进行离心纺丝，得到具有多孔结构的聚偏氟乙烯/聚氧化乙烯(PVDF/PEO)微/纳米纤维。

本发明制备方法简单，能够快速高效制备聚偏氟乙烯/聚氧化乙烯微/纳米纤维。微/纳米纤维材料由于具有纤维直径小、比表面积大、孔隙率高等优点，而广泛用于组织工程支架、药物传输、过滤介质、人造血管、生物芯片、微/纳米传感器、光学、复合材料等领域。微/纳米纤维膜因微/纳米纤维显著的微/纳米尺度效应得到众多研究者的关注。在低碳经济、环境保护、社会安全和人类健康等时代要求下，纤维/面料朝着技术含量更高、受资源影响更小的差别化、高性能、功能性等高新技术纤维材料的研发和产业化方向发展。