[发明专利]一种基于分子组装的聚吡咙纤维的制备方法

权利要求书

1.一种基于分子组装的聚吡咙/聚芳酰胺/改性碳纳米纤维复合纳米纤维的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

(a)配置用于静电纺丝的混合溶液，混合溶液包含以下组分：四酸和四胺，聚芳酰胺，改性碳纳米纤维，溶剂；

(b)将(a)中所得的混合溶液进行静电纺丝，制得前驱体纳米纤维；

(c)将前驱体纳米纤维在真空中干燥后，经热处理和多聚磷酸溶液处理，即可制得聚吡咙/聚芳酰胺/改性碳纳米纤维复合纳米纤维；

所述聚芳酰胺为具有如下结构式的化合物：

其中R₁为含有至少一个羟基且碳原子数为2-5的烃基；

R₂选自如下结构式中的任一种：

R₃选自含有4个碳以上的脂肪族、脂环族、芳香族、带有侧基的脂肪族、脂环族、芳香族、含有吡唑啉、咪唑环、二氮杂萘酮联苯的二元胺残基中的一种；

R₄选自含有4个碳以上的脂肪族、脂环族、芳香族、带有侧基的脂肪族、脂环族、芳香族的二元酸残基中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种基于分子组装的聚吡咙/聚芳酰胺/改性碳纳米纤维复合纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述聚芳酰胺溶液的特性粘度为3.0dl/g～5dl/g。

3.根据权利要求1所述的一种基于分子组装的聚吡咙/聚芳酰胺/改性碳纳米纤维复合纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述改性碳纳米纤维由碳纳米纤维经等离子体、硝酸和硫酸混合物氧化处理制得。

4.根据权利要求1所述的一种基于分子组装的聚吡咙/聚芳酰胺/改性碳纳米纤维复合纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述四酸选自3,3’,4,4’-联苯四甲酸、3,3’,4,4’-二苯酮四甲酸、3,3’,4,4’-二苯醚四甲酸、3,3’,4,4’-二苯基甲烷四甲酸、3,3’,4,4’-双三氟甲基二苯基四甲酸、1,4,5,8-萘四甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸、3,3’,4,4’-二苯硫醚四甲酸、3,3’,4,4’-三苯二醚四酸、双酚A二醚四酸、2,3,3’,4’-联苯四羧酸、2,2’,3,3’–联苯四羧酸中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种基于分子组装的聚吡咙/聚芳酰胺/改性碳纳米纤维复合纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述四胺选自3,3’,4,4’-联苯四胺、1,2,4,5-苯四胺、2,3,5,6-四氨基吡啶、3,3’,4,4’-四氨基二苯硫醚、1,4-双(3’,4’-二氨基苯氧基)苯、1,3-双(3’,4’-二氨基苯氧基)苯、1,2-双(3’,4’-二氨基苯氧基)苯、4,4’-双(2-二氨基苯氧基)二苯砜、3,3’,4,4’-四氨基二苯砜、3,3’,4,4’-四氨基二苯甲酮、1,2,5,6-四氨基萘、3,3’,4,4’-四氨基二苯甲烷、2,2-双-[4-(3,4-二氨基苯氧基)苯基]丙烷中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种基于分子组装的聚吡咙/聚芳酰胺/改性碳纳米纤维复合纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述聚芳酰胺占所述静电纺丝混合溶液总质量的5-20wt％；所述四酸单体和四胺单体各占所述静电纺丝混合溶液总质量的5-20wt％。

7.根据权利要求1所述的一种基于分子组装的聚吡咙/聚芳酰胺/改性碳纳米纤维复合纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)和(b)均在温度低于25℃的条件下进行。

8.根据权利要求1所述的一种基于分子组装的聚吡咙/聚芳酰胺/改性碳纳米维复合纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中真空干燥和热处理包括：首先在真空条件下将所述复合纳米纤维前驱体置于50-80℃任一温度条件下干燥4-7h；接着在氮气或惰性气体的条件下，将所述干燥后的复合纳米纤维前驱体置于120-150℃任一温度条件下处理50-80min；然后升温至200-290℃任一温度条件下处理45-70min；最后在300-450℃任一温度条件下真空处理10-30min。

9.一种聚吡咙/聚芳酰胺/改性碳纳米纤维复合纳米纤维，其特征在于，根据权利要求1～8任一项所述的方法制备而成。