一種聚苯乙烯靜電紡絲溶液的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種聚苯乙烯靜電紡絲溶液的制備方法。在溶劑中加入聚苯乙烯，攪拌獲得濃度為質量體積比5%~15%的混合溶液，再加入占溶劑體積百分比0.1%~1%的添加劑，攪拌均勻，得到聚苯乙烯靜電紡絲溶液。所述添加劑為油溶性表面活性劑的一種或者混合物。所述溶劑為N,N?二甲基甲酰胺和甲醇以及三氯甲烷、二氯甲烷和四氫呋喃這些低沸點良溶劑中的一種或多種。采用混合溶劑和添加表面活性劑的方法，降低了紡絲溶液的表面張力，提高紡絲液的導電性，纖維串珠結構消失，微觀形貌得到改觀。使得纖維膜均勻致密，且易從收集屏揭下。本發明專利技術所使用的添加劑成本較低，用量少，能夠大幅度提高聚苯乙烯纖維膜的實用性，促進聚苯乙烯超細纖維快速發展與推廣應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于靜電紡絲高分子原液的制備，特別涉及聚苯乙烯（PS）靜電紡絲溶液，屬于高分子納米材料制備

技術介紹
靜電紡絲是一種對帶電荷聚合物溶液加高壓電場形成加速射流生產直徑為5~500nm纖維的方法，相比傳統方法制備的紡絲，靜電紡絲直徑小2~4個數量級。聚苯乙烯（PS）由于其常溫下化學性質穩定及其較好的可加工性，因而被廣泛應用于離子交換樹脂，工程塑料等方面。PS超細纖維膜在過濾，油水分離等領域的潛在價值也得到充分的體現。靜電紡絲是一種對帶電荷聚合物溶液加高壓電場形成加速射流生產直徑為5~500nm纖維的方法，相比傳統方法制備的紡絲，靜電紡絲直徑小2~4個數量級。據文獻報道，聚苯乙烯（PS）溶液可以實現靜電紡絲，如在公開號101543645的中國專利技術專利“廢舊聚苯乙烯泡沫塑料的靜電紡絲方法”中，公開了一種制備PS納米纖維的方法，其技術方案是將經過粉碎的PS泡沫塑料和d-檸檬烯（溶劑）以91~53:9~47的重量比溶解于體積比=5:1~2:1的三氯甲烷/甲醇溶液中，攪拌，得到PS質量百分比為4%~20%的混合溶液；采在常溫下進行混合后將PS泡沫塑料溶解成溶液；將上述溶液直接或加入特殊功能材料（炭黑、SnO2、TiO2等），用靜電紡絲法紡制400nm~3.0μmd的特種納米纖維。但由于PS極性較低，導電率低，表面張力較大，紡制纖維容易出現串珠，且易粘連在收集屏上，不易取下，影響其使用性能。這很大程度上影響了PS超細纖維快速發展與推廣應用。
技術實現思路
為了克服現有技術的不足，本專利技術提供一種成本低廉，能有效提高PS可紡性、可揭性、微觀形貌較好PS電紡絲溶液。具體步驟為：在溶劑中加入PS，攪拌獲得濃度為質量體積比5%~15%的混合溶液，再加入占溶劑體積百分比0.1%~1%的添加劑，攪拌均勻，得到PS靜電紡絲溶液。所述的溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、甲醇和共溶劑，所述共溶劑為三氯甲烷、二氯甲烷和四氫呋喃中的一種或多種，N,N-二甲基甲酰胺、甲醇和共溶劑的體積比為：VN,N-二甲基甲酰胺/V甲醇/V共溶劑=0.5~1：1~4：1~8。所述添加劑為油溶性表面活性劑具體為雙硬脂酸乙酯基羥乙基甲基硫酸甲酯銨、三硬脂酸乙酯基羥乙基甲基硫酸甲酯銨、司盤20（Span20）、司盤40（Span40）、司盤60（Span60）、司盤80（Span80）、吐溫85（Tween85）的一種或多種。所述化學試劑均為分析純。由于PS極性較低，導電率低，表面張力較大，紡制纖維容易出現串珠，且易粘連在收集屏上，不易取下，影響其使用性能。這很大程度上影響了PS超細纖維快速發展與推廣應用。與現有技術相比，本專利技術具有以下明顯優點：1.由于采用在PS溶液中添加甲醇、N,N-二甲基甲酰胺和表面活性劑的方法，降低了紡絲溶液的表面張力，提高紡絲液的導電性，纖維串珠結構消失，微觀形貌得到改觀。從而使得纖維膜均勻致密，且易從收集屏揭下。2.本專利技術所使用的添加劑成本較低，用量少，能夠大幅度提高聚己內酯纖維膜的實用性，促進PS超細纖維快速發展與推廣應用。附圖說明圖1(a)為未添加表面活性劑的濃度為質量體積比10%的PS靜電紡絲掃描電鏡圖（SEM）；圖1(b)為添加表面活性劑的濃度為質量百分比10%的PS靜電紡絲掃描電鏡圖（SEM）。圖2(a)為未添加表面活性劑的濃度為質量體積比12%的PS靜電紡絲SEM圖；2(b)為添加表面活性劑的濃度為質量體積比12%的PS靜電紡絲SEM圖。圖3為本專利技術添加表面活性劑的濃度為質量體積比8%揭下的PS纖維膜實物圖。具體實施方式下面結合附圖和實例對本專利技術做進一步描述，下述化學試劑均為分析純。實施例1：在本實施例中，選用添加劑為油溶性表面活性劑Span80。以分子量Mw=6×106的PS為原料，N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的體積比=1:2:6為溶劑，攪拌均勻配置濃度為質量體積比10%的溶液，在其中加入占溶劑體積百分比0.5%的Span80，攪拌均勻，得到PS靜電紡絲溶液。將得到的PS靜電紡絲溶液注入自制紡絲液原液存儲器內，紡絲溫度為室溫，高壓電源的輸出電壓位15kv，接受屏與噴絲口的距離為12cm。靜電紡絲過程穩定，收集屏上有均勻致密的白色纖維膜，且容易揭下。采用上述相同的靜電紡絲工藝，采用N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的體積比=1:2:6為溶劑，配置濃度為質量體積比10%均勻溶液，再收集屏上得到產物。參見附圖1(a)、1(b)，1(a)是未添加表面活性劑的濃度為質量體積比10%的PS電紡絲SEM圖；圖1(b)為添加表面活性劑的濃度為質量體積比10%的PS電紡絲SEM圖。圖中標尺比列為5μm。對比圖1(a)，由圖1(b)可以清楚地看到收集到的無串珠結構的直徑為分布在600nm左右的超細聚己內酯纖維。實施例2：在本實施例中，選用添加劑為油溶性表面活性劑Span80和Tween85的混合物。以分子量為Mw=6×106的PS為原料，N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的體積比=1:1:8為溶劑，攪拌均勻配置濃度為質量體積比12%的溶液，在其中加入占溶劑體積百分比為0.5%的Span80和Tween85的混合物，Span80和Tween85體積比為1:1，攪拌均勻，得到PS靜電紡絲溶液。將PS靜電紡絲溶液注入自制紡絲液原液存儲器內，紡絲溫度為室溫，高壓電源的輸出電壓位10kv，接受屏與噴絲口的距離為11cm。靜電紡絲過程穩定，收集屏上有均勻致密的白色纖維膜，且容易揭下。采用上述相同的靜電紡絲工藝，采用N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的體積比=1:1:8為溶劑，配置濃度為質量體積比12%均勻溶液，再收集屏上得到產物。參見附圖2(a)、2(b)，2(a)是未添加表面活性劑濃度為質量體積比12%的聚SEM圖苯乙烯；圖2(b)為添加表面活性劑濃度為12%的PSSEM圖。圖中標尺比列為2μm。對比圖2(a)，由圖2(b)可以清楚地看到收集到的無串珠結構的直徑為分布在700nm左右的PS超細纖維。實施例3：在本實施例中，選用添加劑為油溶性表面活性劑雙硬脂酸乙酯基羥乙基甲基硫酸甲酯銨、三硬脂酸乙酯基羥乙基甲基硫酸甲酯銨以及Span20的混合物。以分子量為Mw=6×106的PS為原料，N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的體積比=1:1:8為溶劑，攪拌均勻配置濃度為質量體積比8%的溶液，在其中加入占溶劑體積百分比為0.8%的雙硬脂酸乙酯基羥乙基甲基硫酸甲酯銨、三硬脂酸乙酯基羥乙基甲基硫酸甲酯銨以及Span20的混合物，雙硬脂酸乙酯基羥乙基甲基硫酸甲酯銨、三硬脂酸乙酯基羥乙基甲基硫酸甲酯銨以及Span20的體積比為1:1:1，攪拌均勻，得到PS靜電紡絲溶液。將PS靜電紡絲溶液注入自制紡絲液原液存儲器內，紡絲溫度為室溫，高壓電源的輸出電壓位10kv，接受屏與噴絲口的距離為10cm。靜電紡絲過程穩定，收集屏上有均勻致密的白色纖維膜，且容易揭下。參見附圖3為揭下的PS纖維膜實物圖。實施例4：在本實施例中，選用添加劑為油溶性表面活性劑Span80和Tween85的混合物。以分子量為Mw=6×106的PS為原料，N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：二氯甲烷的體積比=1:1:8為溶劑，攪拌均勻配置濃度為質量體積比12%的溶液，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚苯乙烯靜電紡絲溶液的制備方法，其特征在于具體步驟為：在溶劑中加入聚苯乙烯，攪拌獲得濃度為質量體積比5%?~15%的混合溶液，再加入占溶劑體積百分比0.1%?~1%的添加劑，攪拌均勻，得到聚苯乙烯靜電紡絲溶液；所述溶劑為N,N?二甲基甲酰胺、甲醇和共溶劑，所述共溶劑為三氯甲烷、二氯甲烷和四氫呋喃中的一種或多種，N,N?二甲基甲酰胺、甲醇和共溶劑的體積比為：VN,N?二甲基甲酰胺/V甲醇/V共溶劑=0.5~1：1~4：1~8；所述添加劑為油溶性表面活性劑具體為雙硬脂酸乙酯基羥乙基甲基硫酸甲酯銨、三硬脂酸乙酯基羥乙基甲基硫酸甲酯銨、Span20、Span40、Span60、Span80和Tween85中的一種或多種；所述化學試劑均為分析純。

【技術特征摘要】
1.一種聚苯乙烯靜電紡絲溶液的制備方法，其特征在于具體步驟為：在溶劑中加入聚苯乙烯，攪拌獲得濃度為質量體積比5%~15%的混合溶液，再加入占溶劑體積百分比0.1%~1%的添加劑，攪拌均勻，得到聚苯乙烯靜電紡絲溶液；所述溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、甲醇和共溶劑，所述共溶劑為三氯甲烷、二氯甲烷和四氫呋喃中的一種或多種，N,N-二...

【專利技術屬性】
技術研發人員：歐俊，竇涌，胡炎炳，吳尚有，
申請(專利權)人：桂林理工大學，
類型：發明
國別省市：廣西;45