[发明专利]定向磁性电纺纳米纤维及其制备方法和所用设备

摘要

本发明提供了一种在纳米尺度下含有顺磁性Fe₃O₄定向排布的高分子纤维及其制备技术，同时提供了制备该磁性电纺纤维所用的设备。本发明以Fe₃O₄磁流体、高分子溶液为原料，采用原位复合法，通过调节溶液浓度，以及电纺丝的工艺参数，在高压静电作用下，进行电纺丝，由于在接收装置处设置了磁场，在磁场的诱导作用下使含有Fe₃O₄的高分子纳米纤维沿磁场方向定向排布，从而得到纤维直径分布为100～600nm且沿磁场方向定向排布的纳米纤维。这种纤维排列规则，方向较一致，可对外加磁场产生一致的相应性。

主权项

1.一种定向磁性电纺纳米纤维的制备方法，具体制备步骤如下：A.分别将FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O溶于蒸馏水配制浓度为0.1～2mol·L的FeCl2溶液及浓度为0.1～2mol·L的FeCl3溶液；在带搅拌且底部加装强磁铁的反应器中，将FeCl3溶液和FeCl2溶液按照摩尔比Fe3+∶Fe2+＝1～2∶1的比例混合均匀配制成混合液，通入氮气以除去混合溶液中的氧气；控制反应液温度在50～90℃，向混合溶液中滴加氨水，直至溶液的pH值为6.5～7，反应15～30min后，继续向溶液中缓慢滴加氨水，直至pH值为9～10，继续反应30min后停止反应；抽去上层液体，用蒸馏水反复洗涤反应产物，直至洗液呈中性，将产物冷冻干燥，得到Fe4O3纳米颗粒；B.将干燥的Fe4O3纳米颗粒分散在水溶液中配制质量百分数为5～30％的Fe4O3悬浮液，再向溶液中加入质量百分含量为0.1～1％的表面活性剂，用超声波分散；表面活性剂是十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温80(聚山梨醇酯)、油酸铵、烷基季铵盐中的一种。C.取上述Fe4O3悬浮液加入到电纺丝高分子溶液中配置纺丝液，Fe3O4与高分子的质量比是5～40∶100，并进行1～12h的超声波振荡；电纺丝高分子溶液是所有可纺丝高分子材料中的一种；D.将上述纺丝液加入储料罐，在泵压或重力作用下使纺丝液从喷头处喷出，由于高分子溶液表面电荷的排斥作用，液滴拉伸呈泰勒锥形状，在电场的作用下拉伸成纤维，纤维在达到接收板之前发生多次劈裂，在带磁场的接收板上，收集到直径在100～600nm沿磁场方向定向排布的纤维膜。