一种有序排列同轴结构微纳米纤维的制备方法

摘要

本发明属于静电纺丝制备微纳米纤维技术领域，涉及一种旋转圆盘收集式静电纺丝技术制备有序排列同轴结构的导电聚合物微纳米纤维阵列的方法，特别是一种有序排列同轴结构微纳米纤维的制备方法，在旋转圆盘式静电纺丝装置的收集极上覆盖一层带有矩形狭缝形状的柔性塑料衬底，利用收集极与高速运动电纺纤维的横向相对运动获得有序排列的微纳米纤维；然后用有序排列微纳米纤维作为模板，通过化学湿法处理，在模板纤维表面原位聚合包裹一层导电聚合物，得到有序排列同轴结构的导电聚合物微纳米复合纤维；其纤维有序排列程度高，工艺步骤简单，原理可靠，易于操作，电导率高，适应范围广。

主权项

一种有序排列同轴结构微纳米纤维的制备方法，其特征在于用原位聚合包裹方式制备有序排列同轴结构的导电聚合物复合微纳米纤维，采用旋转圆盘式静电纺丝装置制备的微纳米纤维做为模板，通过表面吸附和原位聚合包裹一层导电聚合苯胺形成同轴结构，原位聚合过程中使用的聚苯胺掺杂剂为磺基水杨酸；具体步骤为先将收集到有序排列微纳米纤维的塑料衬底从旋转圆盘收集极上揭下来；再在没有矩形狭缝刻槽的地方用导电碳胶把有序排列微纳米纤维固定在塑料衬底上；然后，将塑料衬底浸入刚配好的苯胺聚合反应池中进行聚合反应，具体顺序为：将苯胺单体和磺基水杨酸溶液倒入反应池，然后浸入带有微纳米纤维的塑料衬底，最后加入过硫酸铵水溶液；其聚合反应液成分为：苯胺0.93克，过硫酸铵4.56克，磺基水杨酸1.28克，蒸馏水70毫升，反应池温度为0–4摄氏度；聚合反应1小时后，将塑料衬底从反应池中取出，用蒸馏水进行冲洗，室温真空下晾干，得到有序排列同轴结构的PANI/PMMA复合微纳米纤维；其旋转圆盘式静电纺丝装置制备有序排列的PMMA纤维时，先进行静电纺丝前驱体聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶液的配制：将1.5克PMMA溶于质量比为1:1的4克N，N二甲基甲酰胺（DMF）和4克四氢呋喃（THF）溶剂，常温磁力搅拌3小时得到PMMA的DMF/THF溶液作为静电纺丝前驱体；纺丝装置采用旋转圆盘式静电纺丝装置，其电纺喷头相对旋转圆盘的高度在0.5～10厘米连续可调，纺丝过程中电纺喷头位置静止，采用纺丝高度为8厘米，纺丝电压为6千伏，利用半径23厘米，由有机玻璃切割制成的旋转圆盘表层覆盖环形金属铝箔作为电极，其内外半径分别为10厘米和20厘米，驱动电机带动旋转圆盘转速在360转/分钟到540转/分钟之间，当高速静电驱动射流和落点转盘线速度同步或接近同步时，纤维有序排列在旋转圆盘的收集板上覆盖一层带有矩形狭缝状4mm刻槽的柔性的塑料衬底上,由于柔性的塑料衬底的存在，便于有序纤维的转移和剪裁选择。