本发明专利技术公开了一种基于多流体静电纺丝工艺的串珠结构纳米纤维的制备方法，具有这样的特征：在参与静电纺丝的多股流体中引入不具有可纺性能的溶剂作为中间层流体。采用本发明专利技术的方法能够简单且稳定的制备串珠纳米纤维，通过调控多流体的成分、组成、相对尺寸和空间分布，串珠纳米纤维可具有复合结构。本发明专利技术通过一步法制备具有复合结构的串珠纳米纤维，有效的提高了串珠纳米纤维制备的稳定性以及扩展了串珠纳米纤维的设计和开发，使其能够应用于更多的领域。的领域。的领域。
【技术实现步骤摘要】
一种具有复合结构串珠纳米纤维的制备方法
[0001]本专利技术涉及纳米纤维
，具体涉及一种具有复合结构串珠纳米纤维的制备方法。
技术介绍
[0002]静电纺丝是一种制备纳米纤维的方法，其中，串珠纳米纤维是电纺纳米纤维中的一种特殊存在，它是由纳米级纤维和沿轴向排列的微纳米级珠粒组成。而纤维中串珠结构的存在能够有效的提高纤维的某些特殊性能。为了进一步拓宽串珠纳米纤维的应用前景，开发出稳定制备串珠纳米纤维的方法就变得尤为重要。
[0003]现在的制备串珠纳米纤维的方法，往往存在着以下不足:
[0004](1)制备方法复杂，通常用多步法制备串珠纳米纤维。
[0005]例如中国专利201310638276.8；文献ACS EST Water 2021,1,1577
‑
1586；文献Journal of Membrane Science 2020,615,118499。
[0006](2)制备方法不具有普遍适用性。
[0007]例如：中国专利202010315708.1；中国专利201911258093.7；中国专利 202110823272.1等在静电纺丝制备串珠纳米纤维的过程中只是改变单一纺丝参数。但是纺丝液的性质、静电纺丝时的工艺参数和环境参数等都会对串珠纳米纤维的形成及形貌产生影响，因此只改变某一特定参数制备串珠纳米纤维的方法，往往不能适用于其他体系；
[0008](3)结构的单一性。现有的研究主要集中于单流体静电纺丝制备的串珠纳米纤维，无法调控各组分之间的空间分布，极大的限制了对串珠纳米纤维性能和应用的开发。
[0009]例如：中国专利201510738117.4通过确定混合溶液中聚己内酯和聚乙二醇的最佳含量和静电纺丝条件，制备了具有单一结构的串珠纳米纤维；中国专利 201410133374.0公开了在一定的浓度和溶剂配比的条件下，制备具有单一结构的PLA串珠纳米纤维的方法。
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的是为了解决上述问题，提供一种具有复合结构串珠纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述方法基于多流体静电纺丝工艺进行，包括如下步骤：
[0011]步骤A1:配置纺丝液，得到可纺的第一溶液、第二溶液和不可纺的溶剂；
[0012]步骤A2；设置环境湿度20℃，相对湿度65％，将所述第一溶液、溶剂和第二溶液分别作为静电纺丝时的鞘液、中间液和芯液；
[0013]步骤A3：所述鞘液、中间液和芯液的流速分别为0.2—2.5ml/h、0.2—2.5ml/ 和0.2—2.5ml/h；
[0014]步骤A4：当液滴从纺丝头流出时，打开所述高压静电发生器，并施加电压；
[0015]步骤A5:设置所述纺丝头到纤维收集器的距离为15cm，进行多流体静电纺丝；
[0016]步骤A6:制备得到具有芯鞘结构的串珠纳米纤维。
[0017]进一步地，所述步骤A1中，所述不可纺的溶剂为丙酮、乙醇和N
‑
N二甲基乙酰胺按
照体积比为1：1：4的比例进行混合的溶剂；所述第二溶液为0.3g的聚乙烯吡咯烷酮置于10.0mL的所述溶剂中在常温下经过磁力搅拌器搅拌12小时充分溶解后得到浓度为3％(w/v)聚乙烯吡咯烷酮溶液；所述第一溶液为0.4g 的醋酸纤维素于10.0mL的所述溶剂中在常温下经过磁力搅拌器搅拌12小时充分溶解后得到浓度为4％(w/v)的醋酸纤维素溶液。
[0018]进一步地，所述步骤A3中，所述鞘液、中间液和芯液的流速分别为 1.0/1.0/1.0ml/h或1.0/0.5/1.0ml/h。
[0019]进一步地，当所述鞘液、中间液和芯液的流速分别为1.0/1.0/1.0ml/h时，步骤A4中，施加的电压为11.9KV；当所述鞘液、中间液和芯液的流速分别为 1.0/0.5/1.0ml/h时，步骤A4中，施加的电压为10.5KV。
[0020]进一步地，所述步骤A1中，所述不可纺的溶剂为乙醇，所述第二溶液为0.5g 的聚氧化乙烯于10.0mL的所述溶剂中在常温下经过磁力搅拌器搅拌12小时充分溶解后得到浓度为5％(w/v)的聚氧化乙烯溶液；所述第一溶液为5.0g的虫胶于10.0mL的所述溶剂中在常温下经过磁力搅拌器搅拌12小时充分溶解后得到浓度为50％(w/v)的虫胶溶液。
[0021]进一步地，所述步骤A3中，鞘液、中间液和芯液的流速分别为 0.6/0.2/0.6ml/h。
[0022]进一步地，所述步骤A4中，施加的电压为6KV。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在：克服现有技术的不足之处，提供了一种多流体静电纺丝工艺，一步且稳定的制备具有复合结构的串珠纳米纤维，其重点是在多股流体的中间层引入不可纺的溶剂，以促进复合结构串珠纳米纤维的形成。
附图说明
[0024]图1为本专利技术一种多流体静电纺丝装置的结构图；
[0025]图2为图1中三级同轴纺丝头A部的内部结构图；
[0026]图3为实施例1中收集的串珠纳米结构纤维图；
[0027]图4为实施例2中收集的串珠纳米结构纤维图；
[0028]图5为实施例3中收集的串珠纳米结构纤维图。
[0029]图中，1、鞘液轴流注射泵；2、中间液轴流注射泵；3、芯液轴流注射泵； 4、三级同轴纺丝头；5、高压静电发生器；6、纤维收集器。
具体实施方式
[0030]下面将结合示意图对本专利技术一种多流体静电纺丝装置及串珠结构纳米纤维的制备方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果，因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。
[0031]在本专利技术的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本专利技术的具体保护范围
[0032]一种多流体静电纺丝装置。如图1和2所示，其中多流体静电纺丝装置包括鞘液轴
流注射泵1、中间液轴流注射泵2、芯液轴流注射泵3、三级同轴纺丝头4、高压静电发生器5和纤维收集器6。三个注射泵端部都设置有注射器。三级同轴纺丝头4设置有鞘液接口、中间液接口和芯液接口，其中，中间液接口通过注射器直接连通中间液轴流注射泵2，鞘液轴流注射泵1和芯液轴流注射泵 3的注射器与鞘液接口和芯液接口之间分别设置有高弹性软胶管，鞘液轴流注射泵1和芯液轴流注射泵3的注射器都通过高弹性软胶管分别连通三级同轴纺丝头4的鞘液接口和芯液接口。三级同轴纺丝头4连接有提供高压静本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有复合结构串珠纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述方法基于多流体静电纺丝工艺进行，包括如下步骤：步骤A1:配置纺丝液，得到可纺的第一溶液、第二溶液和不可纺的溶剂；步骤A2；设置环境湿度20℃，相对湿度65％，将所述第一溶液、溶剂和第二溶液分别作为静电纺丝时的鞘液、中间液和芯液；步骤A3：所述鞘液、中间液和芯液的流速分别为0.2—2.5ml/h、0.2—2.5ml/和0.2—2.5ml/h；步骤A4：当液滴从纺丝头流出时，打开所述高压静电发生器，并施加电压；步骤A5:设置所述纺丝头到纤维收集器的距离为15cm，进行多流体静电纺丝；步骤A6:制备得到具有芯鞘结构的串珠纳米纤维。2.根据权利要求1所述的一种具有复合结构串珠纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤A1中，所述不可纺的溶剂为丙酮、乙醇和N
‑
N二甲基乙酰胺按照体积比为1：1：4的比例进行混合的溶剂；所述第二溶液为0.3g的聚乙烯吡咯烷酮置于10.0mL的所述溶剂中在常温下经过磁力搅拌器搅拌12小时充分溶解后得到浓度为3％(w/v)聚乙烯吡咯烷酮溶液；所述第一溶液为0.4g的醋酸纤维素于10.0mL的所述溶剂中在常温下经过磁力搅拌器搅拌12小时充分溶解后得到浓度为4％(w/v)的醋酸纤维素溶液。3.根据权利要求2所...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨垚瑶，陈伟，王梦龙，余灯广，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：
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