[发明专利]一种聚偏氟乙烯-聚乙二醇同轴静电纺丝纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚偏氟乙烯‑聚乙二醇同轴静电纺丝纤维的制备方法，属于相变纳米纤维材料领域。所述方法通过将聚乙二醇质量浓度为20％～40％的聚乙二醇纺丝溶液作为内管纺丝溶液，聚偏氟乙烯质量浓度为15％～25％的聚偏氟乙烯纺丝溶液作为外管纺丝溶液，于温度为20～40℃，湿度为10～40％的环境下，按照内管纺丝溶液与外管纺丝溶液流速比为0.060～0.110进行同轴静电纺丝，纺丝后真空干燥去除N,N‑二甲基乙酰胺和丙酮后得到。所述方法制备得到纤维具有较高相变焓，同时呈现完整的核壳结构，且力学性能优异。

技术领域

本发明涉及一种聚偏氟乙烯-聚乙二醇同轴静电纺丝纤维的制备方法，属于相变纳米纤维材料领域。

背景技术

热能是当前最富有前景的清洁可再生能源之一，它可从每天的工业废气和太阳辐射中免费获得。随着全球能源消耗的日益增加，对关键领域热能储存的研究也越来越迫切。通过适当的介质，来储存多余的热能，以便在合适的时间和场合利用不仅有助于解决能源在空间和时间上的供需不匹配的问题，而且在很大程度上提高了工业生产的能源效率，扩大了自然界可利用能源。

一般情况下，在不同温度下存储热能主要有三种形式：通过加热液体或固体介质的显热蓄能、利用相变材料的潜热储能和通过化学反应的热化学储能。在这三种形式中，相变材料由于其具有储能密度大、蓄热过程中温度波动小、成本低、化学稳定性好、无腐蚀性等优点，是最具竞争力的储热形式。材料的相变可以是固-液、液-气、气-固及固-固。其中最为常见的是固-液的形式。相变材料从液态向固态转变时要从环境中放热，反之，向环境吸热。在物理状态发生变化时可储存或释放的能量称为相变热，发生相变的温度范围很窄。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变。聚乙二醇是一种典型的固-液相变材料，具有无毒、耐腐蚀、热焓大、分子量选择性广的特点。所以聚乙二醇经常被选作稳定相变材料的储能材料。

聚合物纳米相变纤维常见的制备有：表面涂层法、中空纤维浸渍法、中空纤维填充法、复合纺丝法等。其中，静电纺丝是一种近年来迅速发展起来的简便高效的制备聚合物纳米纤维的加工技术。目前聚偏氟乙烯-聚乙二醇同轴静电纺丝纤维在制备过程中存在纤维相变焓低、聚乙二醇泄漏和力学性能差的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚偏氟乙烯-聚乙二醇同轴静电纺丝纤维的制备方法，通过对相关的参数优化制备得到的纺丝纤维具有完整的核壳结构，且具有相变焓高、泄漏小、力学性能优异等特点，为其在生物领域、膜分离、生态环境保护及电化学领域等提供了基础数据，可作为相变材料，对于扩展复合纤维膜材料的应用范围具有重要的理论研究价值和实际应用前景。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种聚偏氟乙烯-聚乙二醇同轴静电纺丝纤维的制备方法，所述方法步骤如下：

步骤一：于40～50℃下，将分子量为600和8000的聚乙二醇混合，得到聚乙二醇共混物，其中分子量为600的聚乙二醇占混合物总质量的20％～80％，将混合物溶解在N,N-二甲基乙酰胺和丙酮的混合溶剂1中，混合均匀，得到聚乙二醇质量浓度为20％～40％的聚乙二醇纺丝溶液；

步骤二：于40～50℃下，将聚偏氟乙烯溶解在N,N-二甲基乙酰胺和丙酮的混合溶剂2中，混合均匀，得到聚偏氟乙烯质量浓度为15％～25％的聚偏氟乙烯纺丝溶液；

步骤三：以聚乙二醇纺丝溶液为内管纺丝溶液，以聚偏氟乙烯纺丝溶液为外管纺丝溶液，于温度为20～40℃，湿度为10～40％的环境下，按照内管纺丝溶液与外管纺丝溶液流速比为0.060～0.110进行同轴静电纺丝，纺丝后真空干燥去除N,N-二甲基乙酰胺和丙酮，得到一种聚偏氟乙烯-聚乙二醇同轴静电纺丝纤维；

其中，混合溶剂1和混合溶剂2中，N,N-二甲基乙酰胺的质量分数分别独立为20～40％，丙酮的质量分数分别独立为60～80％。