[发明专利]一种直径均一聚合物纳米纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直径均一聚合物纳米纤维的制备方法，制得的聚合物纳米纤维具有均一、细小的直径，微米级的长度，可用于分离膜及药物释放膜的制备。背景技术

在纳米技术的研究领域，纳米纤维具有独特、优越的物理化学性质，是一个极其重要的研究方向，这得益于其极大的比表面积、高的长径比。聚合物纳米纤维的性能和使用效果决定于纤维的直径大小及其分布、表面性质，尤其在膜分离技术方面纤维的直径大小及分布显得尤为重要。

近年来，聚合物纳米纤维的制备技术发展迅速，现有的方法包括模板合成、静电纺丝、自组装等。其中模板合成法是用纳米级多孔膜作为模板来制备纳米纤维，该方法纤维直径可通过模板大小来调节，但是最后需去除模板，这不利于环境的可持续发展。目前发展最为迅速的要数静电纺丝法，虽然该方法高效低能耗，但是制备出的纳米纤维直径分布较宽，且难以制备直径在100nm以下的纤维。

因此，诸如此类瓶颈问题的出现使得研制一种绿色、低能耗，并且能够制备出直径均一的聚合物纳米纤维的方法显得尤为迫切，尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿色、低能耗，并且能够制备出直径均一的聚合物纳米纤维的方法。

本发明的技术方案为：一种直径均一聚合物纳米纤维的制备方法，其具体步骤包括：

a)将嵌段共聚物与溶剂混合，置于反应容器中；

b)将装有嵌段共聚物与溶剂的反应容器在加热，得到均匀分散在溶剂中的聚

合物纳米纤维。

优选所述的所述的嵌段共聚物由嵌段A和嵌段B组成，其中嵌段A是聚苯乙烯，嵌段B是聚（2-乙烯基吡啶）或聚（4-乙烯基吡啶）；其中嵌段B占嵌段共聚物总体积的百分比为9-25%；嵌段共聚物的总分子量为1万-5万道尔顿。

优选步骤a)中所述的溶剂至少为乙酸或乙醇中的一种；嵌段共聚物所占嵌段共聚物与溶剂总质量的百分比为0.01%-20%。

优选步骤b)中所述的加热温度为70℃-120℃；加热时间为5h-24h。

本发明提供了一种制备聚合物纳米纤维的工艺：将共聚物与选择性溶剂相混合，然后在一定温度下加热一定时间即可得到以亲溶剂的链段为壳，疏溶剂的链段为核的纤维状纳米结构。

有益效果：

（1）该方法只需在合适的选择性溶剂中，对聚合物/溶剂体系的加热温度和时间加以控制，无需多步操作或复杂的后续处理，即可一步得到纳米级纤维状结构；

（2）制备的直径均一、长度为数微米的纳米纤维在一定条件下可稳定的存在于乙醇溶液中；

（3）纳米纤维的直径大小可通过控制聚合物的分子量、嵌段比进行精密调控。

附图说明

图1为实施例1所制的共聚物纳米纤维的扫描电子显微镜(SEM)图；

图2为实施例2所制的共聚物纳米纤维的扫描电子显微镜(SEM)图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明进行进一步的描述，但所给实施例不构成对本发明权利要求饱和范围的限制。

实施例1

a）将20克聚苯乙烯与聚（4-乙烯基吡啶）的共聚物（聚（4-乙烯基吡啶）占共聚物总体积的百分比为9%，总分子量4万道尔顿）置于反应容器中，再往反应容器中加入80克乙酸；

b）将装有混合物的反应容器加热至110℃，并保持15hr，即得到均匀分散在乙酸中的聚合物纳米纤维。

由图1可以看出，实施例1所制聚合物纳米纤维直径均一，从SEM图上测得的纤维直径为30nm。

将所制备的聚合物纳米纤维放入乙醇溶液中，放置4个月聚合物纳米纤维无变化。

实施例2

a）将0.2克聚苯乙烯与聚（4-乙烯基吡啶）的共聚物（聚（4-乙烯基吡啶）占共聚物总体积的百分比为13%，总分子量1万道尔顿）置于反应容器中，再往反应容器中加入99.8克乙醇与乙酸的混合溶剂（乙醇与乙酸质量比为4：1）；

b）将装有混合物的反应容器加热至70℃，并保持5hr，即得到均匀分散在混合溶剂中的聚合物纳米纤维。

由图2可以看出，实施例2所制聚合物纳米纤维直径均一，从SEM图上测得的纤维直径为27nm。

将所制备的聚合物纳米纤维放入乙醇溶液中，放置6个月聚合物纳米纤维无变化。

实施例3

a）将1克聚苯乙烯与聚（2-乙烯基吡啶）的共聚物（聚（2-乙烯基吡啶）占共聚物总体积的百分比为25%，总分子量5万道尔顿）置于反应容器中，再往反应容器中加入99克乙酸；