專利名稱：一種聚合物多孔超細纖維及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種聚合物多孔超細纖維及其制備方法，屬于多孔超細纖維的制備領域。
背景技術：
多孔超細纖維具有更高的比表面積和表面活性，因此在高效化學和生物吸附分離材料、催化載體、高效傳感器、組織工程支架、細胞和藥物分子載體、復合材料等方面有廣泛的應用前景。目前最常見的制備多孔超細纖維的方法是靜電紡絲技術，它是將聚合物溶液在靜電作用下進行噴射拉伸獲得微、納米級纖維的一種紡絲方法，具有設備簡單、操作方便、成本低等優點。目前采用靜電紡絲技術制備高分子多孔超細纖維的方法很多，大致分為摻雜法和溶液相分離法兩種(文獻 I. You Y，Youk JH, Lee Sff, Min BM, Lee SJ, ParkWH. Preparation of porous ultrafine PGA fibers via selective dissolution ofelectrospun PGA/PLA blends fibers. Materials Letters, 2006, 60(6): 757 - 760.文獻2. Bognitzki M, Czado ff, Frese T, Schaper A, Hellwig M, Steinhart M, GreinerA, Wendorff JH. Nanostructured fibers via electrospinning. Advanced Materials,2001，13 (I) : 70 - 72.):摻雜法是通過在聚合物基體中摻混少量的其它組分，制備出雙組分的超細纖維然后再除去摻雜的那一組分從而得到多孔超細纖維的，這種方法幾乎適用于所有的聚合物，但是它的制備步驟相對較為復雜，且在很多情況下，要想完全的除去摻雜的那一組分基本上是不可能的事情，從而導致了纖維性能的降低，并使其最終的應用受到一定的限制。而溶液相分離法需要使用沸點較低的溶劑，以利于在紡絲過程中溶劑快速揮發形成孔洞，該方法對紡絲條件也有較嚴格的要求，這一方面限制了可用溶劑的種類，另一方面也使得很多只能溶解在高沸點溶劑中的聚合物無法采用該方法成孔。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種多孔超細纖維及其制備方法。其特點是將聚合物配置成紡絲原液，通過靜電紡絲制得超細纖維。本發明區別于摻雜法，不在聚合物體系中摻混其它組分，可制備組分單一、性能可控的聚合物多孔超細纖維；同時，又改善了溶液相分離法制備聚合物多孔超細纖維只適用于低沸點溶劑以及這些低沸點溶劑可溶解的聚合物種類有限的不足，擴展了溶劑的選擇范圍和適用的聚合物種類。該方法還具有簡便易行，所得多孔超細纖維組分單一，纖維直徑小、比表面積大、結構可控等優點。本發明的目的由以下技術措施實現，其中所述原料份數除特殊說明外，均為重量份數。聚合物多孔超細纖維由以下組分組成聚合物100 300份非溶劑I 300份
溶劑300 1000 份聚合物為聚芳硫醚砜、聚芳硫醚砜酰胺、聚芳硫醚砜酰胺酰胺、聚醚砜、聚砜、聚苯并咪唑、聚乳酸、聚己內酯、聚乳酸、聚己內酯和殼聚糖中的至少一種。非溶劑為去離子水、乙醇、乙二醇或甲醇中的任一種。溶劑為二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、六氟異丙醇或四氫呋喃的任一種。聚合物多孔超細纖維的制備方法包括以下步驟(I)紡絲原液的制備將聚合物100 300份；非溶劑I 300份；溶劑300 1000份；加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，于溫度30 100°C攪拌溶解；在真空度0. 05 0. 08MPa下脫泡，熟化10 12h,制成紡絲原液；(2)多孔超細纖維的制備將上述紡絲原液經靜電紡絲噴射到接收裝置上，其中環境濕度為30 95%，靜紡電壓為15 25kv,接收距離為6 30cm ；(3)多孔超細纖維的后處理將上述多孔超細纖維置于真空烘箱中干燥，以除去纖維中殘留的溶劑和非溶劑，獲得聚合物多孔超細纖維成品；聚合物多孔超細纖維用于藥物釋放、催化劑載體、化學傳感器、生物分子分析、氣相色譜分析、離子交換和聚合反應載體領域。性能測試將上述纖維采用電子掃描電鏡進行表征，表征結果顯示表面和內部均為多孔結構，詳見圖I 3所示。本發明具有如下優點I.本發明設備簡單，操作方便，成本低，對環境依賴性小。2.本發明區別于摻雜法，不在聚合物體系中摻混其它組分，可制備組分單一、性能可控的聚合物多孔超細纖維；同時，又改善了溶液相分離法制備聚合物多孔超細纖維只適用于低沸點溶劑以及這些低沸點溶劑可溶解的聚合物種類有限的不足，擴展了溶劑的選擇范圍和適用的聚合物種類。解決了當前該類產品制備的技術難題。3.本發明所使用的溶劑和非溶劑均為無毒或低毒，對人體的傷害小。4.優異的抗溶劑性能其它多孔纖維所無法存在的溶劑環境如乙酸、己燒、三氯乙烯、甲苯、乙烯基醋酸，而采用本發明方法制備的高性能聚合物多孔超細纖維仍能使用。5.耐高溫性采用本發明方法的高性能聚合物多孔超細纖維可在高溫環境下使用。7.生物活性采用本發明方法制備的生物醫用聚合物多孔超細纖維在生物工程、醫藥緩釋領域有著廣泛的應用前、景。8.更大的比表面積和活性本發明中的聚合物多孔超細纖維直徑為微、納米級，加上貫穿于纖維基體的多孔結構，具有更大的比表面積和表面活性。


圖I為低倍多孔超細纖維形貌2為高倍多孔超細纖維形貌3為多孔超細纖維斷面形貌圖
具體實施例方式下面通過實施例對本發明進行具體描述，有必要在此指出的是本實施例只有用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員可以根據上述本發明的內容作出一些非本質的改進和調整。實施例I :聚芳硫醚砜多孔超細纖維的制備將聚芳硫醚砜100g、去離子水Ig和N-甲基吡咯烷酮300g加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度100°c攪拌溶解，在真空度0. 05MPa下脫泡，熟化10h，制成電紡溶液。將該溶液經靜電紡絲噴射到接收裝置上，伴隨著溶劑的快速揮發，獲得了聚芳硫醚砜多孔超細纖維。其中環境濕度為30%，靜紡電壓為15kv，接收距離為30cm。將上述多孔超細纖維置于真空烘箱中干燥，以除去纖維中殘留的溶劑和去離子水，獲得聚芳硫醚砜多孔超細纖維成品。實施例2 :聚芳硫醚砜酰胺多孔超細纖維的制備聚芳硫醚砜酰胺200g、乙醇30g和N-甲基吡咯烷酮500g加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度30°C攪拌溶脹，直至溶解，在真空度0. 08MPa下脫泡，熟化12h，制成電紡溶液。將該溶液經靜電紡絲噴射到接收裝置上，伴隨著溶劑的快速揮發，獲得了聚芳硫醚砜酰胺多孔超細纖維。其中環境濕度為76%，靜紡電壓為25kv，接收距離為6cm。將上述多孔超細纖維置于真空烘箱中，在真空烘箱中干燥以除去纖維中殘留的溶劑和乙醇，獲得聚芳硫醚砜酰胺多孔超細纖維成品。實施例3 :聚芳硫醚砜酰胺酰胺多孔超細纖維的制備將聚芳硫醚砜酰胺酰胺300g、去離子水300g和N，N- 二甲基乙酰胺IOOOg加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度50°C攪拌溶解，在真空度0. 06MPa下脫泡，熟化llh，制成電紡溶液。將該溶液經靜電紡絲噴射到接收裝置上，伴隨著溶劑的快速揮發，獲得了聚芳硫醚砜酰胺酰胺多孔超細纖維。其中環境濕度為95%，靜紡電壓為25kv，接收距離為16cm。將上述多孔超細纖維置于真空烘箱中，在真空烘箱中以除去纖維中殘留的溶劑和去離子水，獲得聚芳硫醚砜酰胺酰胺多孔超細纖維成品。實施例4 :聚醚砜多孔超細纖維的制備將聚醚砜300g、去離子水50g、二甲基亞砜950g加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度90°C攪拌溶解，在真空度0. 07MPa下脫泡，熟化12h，制成電紡溶液。將該溶液經靜電紡絲噴射到接收裝置上，伴隨著溶劑的快速揮發，獲得了聚醚砜多孔超細纖維。其中環境濕度為50%，靜紡電壓為20kv，接收距離為30cm。將上述多孔超細纖維置于真空烘箱中，在真空烘箱中干燥以除去纖維中殘留的溶劑和去離子水，獲得聚醚砜多孔超細纖維成品。實施例5 :聚砜多孔超細纖維的制備將聚砜(PSF) 100g、乙二醇60g和N，N- 二甲基甲酰胺900g加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度70°C攪拌溶解，在真空度0. 08MPa下脫泡，熟化10h，制成電紡溶液。將該溶液經靜電紡絲噴射到接收裝置上，伴隨著溶劑的快速揮發，獲得了聚砜多孔超細纖維。其中環境濕度為90%，靜紡電壓為20kv，接收距離為20cm。將上述多孔超細纖維置于真空烘箱中，在真空烘箱中干燥以除去纖維中殘留的溶劑和乙二醇，獲得聚砜多孔超細纖維成品。實施例6 :殼聚糖/聚醚砜多孔超細纖維的制備將殼聚糖100g、聚醚砜80g、去離子水40g和六氟異丙醇IOOOg加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度80°C攪拌溶解，在真空度0. 05MPa下脫泡，熟化12h，制成電紡溶液。將該溶液經靜電紡絲噴射到接收裝置上，伴隨著溶劑的快速揮發，獲得了殼聚糖/聚醚砜多孔超細纖維。其中環境濕度為56%，靜紡電壓為15kv，接收距離為25cm。將上述多孔超細纖維置于真空烘箱中，在真空烘箱中干燥以除去纖維中殘留的溶劑和去離子水，獲得殼聚糖/聚醚砜多孔超細纖維成品。
實施例7 :聚苯并咪唑多孔超細纖維的制備
將聚苯并咪唑200g、甲醇43g、N，N- 二甲基乙酰胺IOOOg加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度80°C攪拌溶解，在真空度0. 06MPa下脫泡，熟化10h，制成電紡溶液。將該溶液經靜電紡絲噴射到接收裝置上，伴隨著溶劑的快速揮發，獲得了聚苯并咪唑多孔超細纖維。其中環境濕度為73%，靜紡電壓為15kv，接收距離為18cm。將上述多孔超細纖維在真空烘箱中干燥以除去纖維中殘留的溶劑和甲醇，獲得聚苯并咪唑多孔超細纖維成品。實施例8 :聚芳硫醚砜酰胺多孔超細纖維的制備將聚芳硫醚砜酰胺180g、去離子水32g、N-甲基批咯燒酮800g加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度70°C攪拌溶解，在真空度0. 08MPa下脫泡，熟化10h，制成電紡溶液。將該溶液經靜電紡絲噴射到接收裝置上，伴隨著溶劑的快速揮發，獲得了聚芳硫醚砜酰胺多孔超細纖維。其中，環境濕度為67%，靜紡電壓為20kv，接收距離為10cm。將上述多孔超細纖維置于真空烘箱中，在真空烘箱中干燥以除去纖維中殘留的溶劑和去離子水，獲得聚芳硫醚砜酰胺多孔超細纖維成品。實施例9 :聚乳酸多孔超細纖維的制備將聚乳酸200g、去離子水32g、四氫呋喃800g加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度70°C攪拌溶解，在真空度0. 05MPa下脫泡，熟化12h，制成電紡溶液。將該溶液經靜電紡絲噴射到接收裝置上，伴隨著溶劑的快速揮發，獲得了聚乳酸多孔超細纖維。其中，環境濕度為67%，靜紡電壓為20kv，接收距離為10cm。將上述多孔超細纖維置于真空烘箱中，在真空烘箱中干燥以除去纖維中殘留的溶劑和去離子水，獲得聚乳酸多孔超細纖維成品。實施例10 :聚己內酯多孔超細纖維的制備將聚己內酯180g、去離子水32g、六氟異丙醇800g加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，在溫度60°C攪拌溶解，在真空度0. 07MPa下脫泡，熟化12h，制成電紡溶液。將該溶液經靜電紡絲噴射到接收裝置上，伴隨著溶劑的快速揮發，獲得了聚聚己內酯多孔超細纖維。其中，環境濕度為57%，靜紡電壓為15kv，接收距離為15cm。將上述多孔超細纖維置于真空烘箱中，在真空烘箱中干燥以除去纖維中殘留的溶劑和去離子水，獲得聚己內酯多孔超細纖維成品。
權利要求
1.一種聚合物多孔超細纖維，其特征在于該多孔超細纖維由以下組分組成，按重量計為聚合物100 300份非溶劑I 300份溶劑300 1000份 其中，聚合物為聚芳硫醚砜、聚芳硫醚砜酰胺、聚芳硫醚砜酰胺酰胺、聚醚砜、聚砜、聚苯并咪唑、聚乳酸、聚己內酯和殼聚糖中的至少一種。
2.按照權利要求I所述聚合物多孔超細纖維，其特征在于非溶劑為去離子水、乙醇、乙二醇或甲醇中的任一種。
3.按照權利要求I所述聚合物多孔超細纖維，其特征在于溶劑為二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、六氟異丙醇或四氫呋喃中的任一種。
4.按照權利要求I 3之一所述聚合物多孔超細纖維的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟 (1)紡絲原液的制備 將聚合物100 300份；非溶劑I 300份；溶劑300 1000份；加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，于溫度30 100°C攪拌溶解；在真空度為0. 05 0. 08MPa脫泡，熟化10 12h,制成紡絲原液； (2)多孔超細纖維的制備 將上述紡絲原液經靜電紡絲噴射到接收裝置上，其中環境濕度為30 95%，靜紡電壓為15 25kv,接收距離為6 30cm ； (3)多孔超細纖維的后處理 將上述多孔超細纖維置于真空烘箱中干燥，以除去纖維中殘留的溶劑和非溶劑，獲得聚合物多孔超細纖維成品。
5.按照權利要求I所述聚合物多孔超細纖維用于藥物釋放、催化劑載體、化學傳感器、生物分子分析、氣相色譜分析、離子交換和聚合反應載體領域。
全文摘要
本發明公開了一種聚合物多孔超細纖維及其制備方法，其特點是將聚合物100～300份；非溶劑1～300份；溶劑300～1000份；加入帶有攪拌器、溫度計的溶解釜中，于溫度30～100℃攪拌溶解；在真空度為0.05～0.08MPa脫泡，熟化10～12h，制成紡絲原液；將上述紡絲原液經靜電紡絲噴射到接收裝置上，其中環境濕度為30～95%，靜紡電壓為15～25kv，接收距離為6～30cm；將上述多孔超細纖維置于真空烘箱中干燥，以除去纖維中殘留的溶劑和非溶劑，獲得聚合物多孔超細纖維成品；該方法具有簡便易行，所得多孔超細纖維組分單一，纖維直徑小、比表面積大、結構可控等優點。
文檔編號D01F9/00GK102747453SQ201210231749
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月5日 優先權日2012年7月5日
發明者衛志美, 張全超, 楊杰, 王孝軍, 王禮華, 龍盛如 申請人:四川大學