[发明专利]一种具有复合结构串珠纳米纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于多流体静电纺丝工艺的串珠结构纳米纤维的制备方法，具有这样的特征：在参与静电纺丝的多股流体中引入不具有可纺性能的溶剂作为中间层流体。采用本发明的方法能够简单且稳定的制备串珠纳米纤维，通过调控多流体的成分、组成、相对尺寸和空间分布，串珠纳米纤维可具有复合结构。本发明通过一步法制备具有复合结构的串珠纳米纤维，有效的提高了串珠纳米纤维制备的稳定性以及扩展了串珠纳米纤维的设计和开发，使其能够应用于更多的领域。

技术领域

本发明涉及纳米纤维技术领域，具体涉及一种具有复合结构串珠纳米纤维的制备方法。

背景技术

静电纺丝是一种制备纳米纤维的方法，其中，串珠纳米纤维是电纺纳米纤维中的一种特殊存在，它是由纳米级纤维和沿轴向排列的微纳米级珠粒组成。而纤维中串珠结构的存在能够有效的提高纤维的某些特殊性能。为了进一步拓宽串珠纳米纤维的应用前景，开发出稳定制备串珠纳米纤维的方法就变得尤为重要。

现在的制备串珠纳米纤维的方法，往往存在着以下不足:

(1)制备方法复杂，通常用多步法制备串珠纳米纤维。

例如中国专利201310638276.8；文献ACS EST Water 2021,1,1577-1586；文献Journal of Membrane Science 2020,615,118499。

(2)制备方法不具有普遍适用性。

例如：中国专利202010315708.1；中国专利201911258093.7；中国专利202110823272.1等在静电纺丝制备串珠纳米纤维的过程中只是改变单一纺丝参数。但是纺丝液的性质、静电纺丝时的工艺参数和环境参数等都会对串珠纳米纤维的形成及形貌产生影响，因此只改变某一特定参数制备串珠纳米纤维的方法，往往不能适用于其他体系；

(3)结构的单一性。现有的研究主要集中于单流体静电纺丝制备的串珠纳米纤维，无法调控各组分之间的空间分布，极大的限制了对串珠纳米纤维性能和应用的开发。

例如：中国专利201510738117.4通过确定混合溶液中聚己内酯和聚乙二醇的最佳含量和静电纺丝条件，制备了具有单一结构的串珠纳米纤维；中国专利 201410133374.0公开了在一定的浓度和溶剂配比的条件下，制备具有单一结构的PLA串珠纳米纤维的方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种具有复合结构串珠纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述方法基于多流体静电纺丝工艺进行，包括如下步骤：

步骤A1:配置纺丝液，得到可纺的第一溶液、第二溶液和不可纺的溶剂；

步骤A2；设置环境湿度20℃，相对湿度65％，将所述第一溶液、溶剂和第二溶液分别作为静电纺丝时的鞘液、中间液和芯液；

步骤A3：所述鞘液、中间液和芯液的流速分别为0.2—2.5ml/h、0.2—2.5ml/ 和0.2—2.5ml/h；

步骤A4：当液滴从纺丝头流出时，打开所述高压静电发生器，并施加电压；

步骤A5:设置所述纺丝头到纤维收集器的距离为15cm，进行多流体静电纺丝；

步骤A6:制备得到具有芯鞘结构的串珠纳米纤维。

进一步地，所述步骤A1中，所述不可纺的溶剂为丙酮、乙醇和N-N二甲基乙酰胺按照体积比为1：1：4的比例进行混合的溶剂；所述第二溶液为0.3g的聚乙烯吡咯烷酮置于10.0mL的所述溶剂中在常温下经过磁力搅拌器搅拌12小时充分溶解后得到浓度为3％(w/v)聚乙烯吡咯烷酮溶液；所述第一溶液为0.4g 的醋酸纤维素于10.0mL的所述溶剂中在常温下经过磁力搅拌器搅拌12小时充分溶解后得到浓度为4％(w/v)的醋酸纤维素溶液。