一种具有光电磁特性的复合纳米纤维材料的制备方法

摘要

一种具有光电磁特性的复合纳米纤维材料的制备方法，它涉及一种具有光电磁特性的复合纳米纤维材料的制备方法。本发明是要解决现有方法制备的纳米纤维材料化学稳定性差、操作复杂、生物相容性差且毒性大的问题。方法：一、水溶性聚芴(PF-Na)的制备：通过2,7-二溴芴与1,3-二溴丙烷合成聚芴单体；通过对苯二硼酸和聚芴单体合成聚9,9-二(3-溴丙基)-2-苯基芴PF；通过PF和巯基乙酸合成水溶性聚芴PF-Na；二、水热法合成水溶性Fe₃O₄纳米颗粒；三、湿法混合静电纺丝法制备具有光电磁特性的复合纳米纤维材料。本发明用于制备具有光电磁特性的复合纳米纤维材料。

主权项

一种具有光电磁特性的复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于具有光电磁特性的复合纳米纤维材料的制备方法是按以下步骤进行：一、水溶性聚芴PF‑Na的制备：①将2,7‑二溴芴和1,3‑二溴丙烷加入到第一Schlenk瓶中，再向第一Schlenk瓶中加入四丁基溴化铵和质量分数为40％～60％的KOH水溶液，反应4h～8h，反应完成后通过萃取、洗涤、干燥、抽滤和旋蒸得到固体产物，将固体产物采用柱层析进行分离，得到2,7‑二溴‑9,9‑二(3‑溴丙基)芴单体；②向第二Schlenk瓶中加入对苯二硼酸、步骤①得到的2,7‑二溴‑9,9‑二(3‑溴丙基)芴单体和甲苯，再向第二Schlenk瓶中加入钯催化剂和浓度为3mol/L的Na₂CO₃溶液，抽真空，通N₂，在温度为90℃～110℃的恒温水浴下反应40h～50h，反应完成后采用正己烷重结晶得到聚合物，然后将聚合物经过索氏提取、旋蒸、烘干得到9,9‑二(3‑溴丙基)‑2‑苯基芴；③向第三Schlenk瓶中加入甲醇和钠，待钠完全溶解后，再向第三Schlenk瓶中加入巯基乙酸，搅拌30min，再加入溶有步骤②得到的9,9‑二(3‑溴丙基)‑2‑苯基芴的丙酮溶液，通N₂室温下反应20h～40h，反应停止后，直接过滤，得到水溶性聚芴PF‑Na，然后配制成溶液得到浓度为1mg/g～4mg/g的PF‑Na水溶液；步骤①所述2,7‑二溴芴和1,3‑二溴丙烷的摩尔比为1:(7～9)；步骤①所述2,7‑二溴芴与四丁基溴化铵的质量比为1:(0.002～0.005)；步骤①所述四丁基溴化铵的质量和质量分数为40％～60％的KOH水溶液的体积的比为1g:(5～40)mL；步骤②所述对苯二硼酸和步骤①得到的2,7‑二溴‑9,9‑二(3‑溴丙基)芴单体的摩尔比为1:1；步骤②所述对苯二硼酸的质量和甲苯的体积比为1g:(50～250)mL；步骤②所述钯催化剂的质量和甲苯的体积的比为1g:(250～1000)mL；步骤②所述钯催化剂的质量和浓度为3mol/L的Na₂CO₃溶液的体积的比为1g:(250～1000)mL；步骤③所述钠的质量和甲醇的体积的比为1g:(60～270)mL；步骤③所述钠和巯基乙酸的质量比为1:(0.4～2.5)；步骤③所述溶有步骤②得到的9,9‑二(3‑溴丙基)‑2‑苯基芴的丙酮溶液和甲醇的体积比为1:(0.3～0.8)；步骤③所述溶有步骤②得到的9,9‑二(3‑溴丙基)‑2‑苯基芴的丙酮溶液中步骤②得到的9,9‑二(3‑溴丙基)‑2‑苯基芴的浓度为0.0048g/mL；二、纳米Fe₃O₄水分散液的制备；将无水FeCl₃加入到二甘醇中搅拌至完全溶解，得到澄清溶液；然后向澄清溶液中加入柠檬酸钠二水合物，在80℃的热水浴中加热至柠檬酸钠完全溶解后加入无水NaOAc，得到混合物，将混合物转移至内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中，密封，将内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压釜放置在烘箱内，在温度为220℃的条件下反应8h，反应完成后自然冷却至室温，得到黑色产物，将黑色产物通过在转速为12000r/min的条件下离心30min，然后采用无水乙醇洗涤三次，得到的沉淀物在60℃下干燥，得到干燥的沉淀物，然后将干燥的沉淀物在蒸馏水中超声分散20min～40min，得到浓度为0.5mg/g～2.5mg/g的纳米Fe₃O₄水分散液；所述无水FeCl₃与柠檬酸钠二水合物的摩尔比为1:0.4；所述无水FeCl₃与无水NaOAc的摩尔比为1:3；三、制备纳米复合纤维：①将质量浓度8％～15％的PVA溶液、步骤一得到的浓度为1mg/g～4mg/g的PF‑Na水溶液和步骤二得到的浓度为0.5mg/g～2.5mg/g的纳米Fe₃O₄水分散液混合，搅拌均匀制得纺丝液，纺丝液中PVA质量分数达到6％～10％；②将纺丝液加入到5.0mL注射器内，然后固定在微量注射泵上，将铝箔固定在接收板上，调节注射泵，当流速稳定后打开高压静电发生器，进行静电纺丝，即可得到具有光电磁特性的复合纳米纤维材料；步骤①所述质量浓度8％～15％的PVA溶液和步骤一得到的浓度为1mg/g～4mg/g的PF‑Na水溶液的体积比为1:(0.1～0.5)；步骤①所述质量浓度8％～15％的PVA溶液和步骤二得到的浓度为0.5mg/g～2.5mg/g的纳米Fe₃O₄水分散液的体积比为1:(0.1～0.5)；步骤②所述静电纺丝的参数为：环境温度为20℃～35℃、湿度为20％～40％、纺丝电压为10kV～20kV、接收距离为10cm～25cm、注射器针头内径为0.30mm～1.25mm、注射泵流速为0.5mL/h～1.5mL/h。