一种聚苯乙烯静电纺丝溶液的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚苯乙烯静电纺丝溶液的制备方法。在溶剂中加入聚苯乙烯，搅拌获得浓度为质量体积比5%~15%的混合溶液，再加入占溶剂体积百分比0.1%~1%的添加剂，搅拌均匀，得到聚苯乙烯静电纺丝溶液。所述添加剂为油溶性表面活性剂的一种或者混合物。所述溶剂为N,N‑二甲基甲酰胺和甲醇以及三氯甲烷、二氯甲烷和四氢呋喃这些低沸点良溶剂中的一种或多种。采用混合溶剂和添加表面活性剂的方法，降低了纺丝溶液的表面张力，提高纺丝液的导电性，纤维串珠结构消失，微观形貌得到改观。使得纤维膜均匀致密，且易从收集屏揭下。本发明专利技术所使用的添加剂成本较低，用量少，能够大幅度提高聚苯乙烯纤维膜的实用性，促进聚苯乙烯超细纤维快速发展与推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于静电纺丝高分子原液的制备，特别涉及聚苯乙烯（PS）静电纺丝溶液，属于高分子纳米材料制备

技术介绍
静电纺丝是一种对带电荷聚合物溶液加高压电场形成加速射流生产直径为5~500nm纤维的方法，相比传统方法制备的纺丝，静电纺丝直径小2~4个数量级。聚苯乙烯（PS）由于其常温下化学性质稳定及其较好的可加工性，因而被广泛应用于离子交换树脂，工程塑料等方面。PS超细纤维膜在过滤，油水分离等领域的潜在价值也得到充分的体现。静电纺丝是一种对带电荷聚合物溶液加高压电场形成加速射流生产直径为5~500nm纤维的方法，相比传统方法制备的纺丝，静电纺丝直径小2~4个数量级。据文献报道，聚苯乙烯（PS）溶液可以实现静电纺丝，如在公开号101543645的中国专利技术专利“废旧聚苯乙烯泡沫塑料的静电纺丝方法”中，公开了一种制备PS纳米纤维的方法，其技术方案是将经过粉碎的PS泡沫塑料和d-柠檬烯（溶剂）以91~53:9~47的重量比溶解于体积比=5:1~2:1的三氯甲烷/甲醇溶液中，搅拌，得到PS质量百分比为4%~20%的混合溶液；采在常温下进行混合后将PS泡沫塑料溶解成溶液；将上述溶液直接或加入特殊功能材料（炭黑、SnO2、TiO2等），用静电纺丝法纺制400nm~3.0µmd的特种纳米纤维。但由于PS极性较低，导电率低，表面张力较大，纺制纤维容易出现串珠，且易粘连在收集屏上，不易取下，影响其使用性能。这很大程度上影响了PS超细纤维快速发展与推广应用。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种成本低廉，能有效提高PS可纺性、可揭性、微观形貌较好PS电纺丝溶液。具体步骤为：在溶剂中加入PS，搅拌获得浓度为质量体积比5%~15%的混合溶液，再加入占溶剂体积百分比0.1%~1%的添加剂，搅拌均匀，得到PS静电纺丝溶液。所述的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、甲醇和共溶剂，所述共溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷和四氢呋喃中的一种或多种，N,N-二甲基甲酰胺、甲醇和共溶剂的体积比为：VN,N-二甲基甲酰胺/V甲醇/V共溶剂=0.5~1：1~4：1~8。所述添加剂为油溶性表面活性剂具体为双硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵、三硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵、司盘20（Span20）、司盘40（Span40）、司盘60（Span60）、司盘80（Span80）、吐温85（Tween85）的一种或多种。所述化学试剂均为分析纯。由于PS极性较低，导电率低，表面张力较大，纺制纤维容易出现串珠，且易粘连在收集屏上，不易取下，影响其使用性能。这很大程度上影响了PS超细纤维快速发展与推广应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下明显优点：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剂的方法，降低了纺丝溶液的表面张力，提高纺丝液的导电性，纤维串珠结构消失，微观形貌得到改观。从而使得纤维膜均匀致密，且易从收集屏揭下。2.本专利技术所使用的添加剂成本较低，用量少，能够大幅度提高聚己内酯纤维膜的实用性，促进PS超细纤维快速发展与推广应用。附图说明图1(a)为未添加表面活性剂的浓度为质量体积比10%的PS静电纺丝扫描电镜图（SEM）；图1(b)为添加表面活性剂的浓度为质量百分比10%的PS静电纺丝扫描电镜图（SEM）。图2(a)为未添加表面活性剂的浓度为质量体积比12%的PS静电纺丝SEM图；2(b)为添加表面活性剂的浓度为质量体积比12%的PS静电纺丝SEM图。图3为本专利技术添加表面活性剂的浓度为质量体积比8%揭下的PS纤维膜实物图。具体实施方式下面结合附图和实例对本专利技术做进一步描述，下述化学试剂均为分析纯。实施例1：在本实施例中，选用添加剂为油溶性表面活性剂Span80。以分子量Mw=6×106的PS为原料，N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的体积比=1:2:6为溶剂，搅拌均匀配置浓度为质量体积比10%的溶液，在其中加入占溶剂体积百分比0.5%的Span80，搅拌均匀，得到PS静电纺丝溶液。将得到的PS静电纺丝溶液注入自制纺丝液原液存储器内，纺丝温度为室温，高压电源的输出电压位15kv，接受屏与喷丝口的距离为12cm。静电纺丝过程稳定，收集屏上有均匀致密的白色纤维膜，且容易揭下。采用上述相同的静电纺丝工艺，采用N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的体积比=1:2:6为溶剂，配置浓度为质量体积比10%均匀溶液，再收集屏上得到产物。参见附图1(a)、1(b)，1(a)是未添加表面活性剂的浓度为质量体积比10%的PS电纺丝SEM图；图1(b)为添加表面活性剂的浓度为质量体积比10%的PS电纺丝SEM图。图中标尺比列为5µm。对比图1(a)，由图1(b)可以清楚地看到收集到的无串珠结构的直径为分布在600nm左右的超细聚己内酯纤维。实施例2：在本实施例中，选用添加剂为油溶性表面活性剂Span80和Tween85的混合物。以分子量为Mw=6×106的PS为原料，N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的体积比=1:1:8为溶剂，搅拌均匀配置浓度为质量体积比12%的溶液，在其中加入占溶剂体积百分比为0.5%的Span80和Tween85的混合物，Span80和Tween85体积比为1:1，搅拌均匀，得到PS静电纺丝溶液。将PS静电纺丝溶液注入自制纺丝液原液存储器内，纺丝温度为室温，高压电源的输出电压位10kv，接受屏与喷丝口的距离为11cm。静电纺丝过程稳定，收集屏上有均匀致密的白色纤维膜，且容易揭下。采用上述相同的静电纺丝工艺，采用N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的体积比=1:1:8为溶剂，配置浓度为质量体积比12%均匀溶液，再收集屏上得到产物。参见附图2(a)、2(b)，2(a)是未添加表面活性剂浓度为质量体积比12%的聚SEM图苯乙烯；图2(b)为添加表面活性剂浓度为12%的PSSEM图。图中标尺比列为2µm。对比图2(a)，由图2(b)可以清楚地看到收集到的无串珠结构的直径为分布在700nm左右的PS超细纤维。实施例3：在本实施例中，选用添加剂为油溶性表面活性剂双硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵、三硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵以及Span20的混合物。以分子量为Mw=6×106的PS为原料，N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：三氯甲烷的体积比=1:1:8为溶剂，搅拌均匀配置浓度为质量体积比8%的溶液，在其中加入占溶剂体积百分比为0.8%的双硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵、三硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵以及Span20的混合物，双硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵、三硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵以及Span20的体积比为1:1:1，搅拌均匀，得到PS静电纺丝溶液。将PS静电纺丝溶液注入自制纺丝液原液存储器内，纺丝温度为室温，高压电源的输出电压位10kv，接受屏与喷丝口的距离为10cm。静电纺丝过程稳定，收集屏上有均匀致密的白色纤维膜，且容易揭下。参见附图3为揭下的PS纤维膜实物图。实施例4：在本实施例中，选用添加剂为油溶性表面活性剂Span80和Tween85的混合物。以分子量为Mw=6×106的PS为原料，N,N-二甲基甲酰胺：甲醇：二氯甲烷的体积比=1:1:8为溶剂，搅拌均匀配置浓度为质量体积比12%的溶液，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚苯乙烯静电纺丝溶液的制备方法，其特征在于具体步骤为：在溶剂中加入聚苯乙烯，搅拌获得浓度为质量体积比5% ~15%的混合溶液，再加入占溶剂体积百分比0.1% ~1%的添加剂，搅拌均匀，得到聚苯乙烯静电纺丝溶液；所述溶剂为N,N‑二甲基甲酰胺、甲醇和共溶剂，所述共溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷和四氢呋喃中的一种或多种，N,N‑二甲基甲酰胺、甲醇和共溶剂的体积比为：VN,N‑二甲基甲酰胺/V甲醇/V共溶剂=0.5~1：1~4：1~8；所述添加剂为油溶性表面活性剂具体为双硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵、三硬脂酸乙酯基羟乙基甲基硫酸甲酯铵、Span20、Span40、Span60、Span80和Tween85中的一种或多种；所述化学试剂均为分析纯。

【技术特征摘要】
1.一种聚苯乙烯静电纺丝溶液的制备方法，其特征在于具体步骤为：在溶剂中加入聚苯乙烯，搅拌获得浓度为质量体积比5%~15%的混合溶液，再加入占溶剂体积百分比0.1%~1%的添加剂，搅拌均匀，得到聚苯乙烯静电纺丝溶液；所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、甲醇和共溶剂，所述共溶剂为三氯甲烷、二氯甲烷和四氢呋喃中的一种或多种，N,N-二...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧俊，窦涌，胡炎炳，吴尚有，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45