本發(fā)明屬于合成纖維制造領(lǐng)域，具體涉及一種聚苯乙烯微納米纖維的制備方法。

背景技術(shù)：

高分子纖維由于其特有的高長(zhǎng)徑比、一定的柔韌性、較高強(qiáng)度等優(yōu)異物理性質(zhì)，能廣泛應(yīng)用在服飾紡織、表面工程、醫(yī)學(xué)和國(guó)防等領(lǐng)域。

制備高分子微納米纖維的一般方法，主要包括紡絲法和模板合成法。紡絲法是目前制備高分子微納米纖維應(yīng)用最廣的方法，根據(jù)紡絲牽引力的不同分為機(jī)械牽引和靜電牽引，前者包括傳統(tǒng)的熔體紡絲法、溶液濕法紡絲法和溶液干法紡絲法，這些方法主要用于制備直徑在微米尺度的纖維；后者主要是靜電紡絲法，將高分子溶液注入到噴頭，通過(guò)接收裝置和噴頭間的靜電力牽引，使高分子溶液在噴頭形成泰勒錐，然后噴射出納米纖維的技術(shù)，靜電紡絲技術(shù)能適用于幾乎所有的線性高分子，通過(guò)調(diào)節(jié)紡絲條件包括工作電壓、推進(jìn)速度、環(huán)境溫度和濕度等以及高分子溶液自身的性能參數(shù)包括高分子和溶劑的選擇、溶液的濃度和粘度、電導(dǎo)率等，可以方便的調(diào)節(jié)高分子纖維的直徑和制備連續(xù)纖維，且操作過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)易于規(guī)?；?。但是通過(guò)靜電紡絲法制備高分子納米纖維，其直徑很難到達(dá)100nm以下且容易伴隨“串珠”現(xiàn)象的產(chǎn)生，而通過(guò)靜電紡絲法制備100nm以下的聚苯乙烯納米纖維，更是鮮有報(bào)道。模板合成法是指通過(guò)預(yù)合成的帶有管狀結(jié)構(gòu)的材料作為模板，讓高分子單體在管狀孔道里面聚合形成高分子聚合物，除去模板即得到微納米高分子纖維，常用的模板主要有多孔聚合物膜和多孔陽(yáng)極氧化鋁，前者孔徑大小分布不均，后者孔隙率高且孔徑較單一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種聚苯乙烯微納米纖維的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種聚苯乙烯微納米纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)苯乙烯預(yù)處理：將苯乙烯與10倍體積的1mol/l的naoh溶液混合并攪拌，靜置后得到亮黃色澄清上層液，得到除去阻聚劑的苯乙烯；

(2)將經(jīng)步驟(1)預(yù)處理后的苯乙烯和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨加入到水中， 磁力攪拌下使水面產(chǎn)生漩渦，控制水溫為80℃，通入高純氮?dú)馀懦磻?yīng)容器中的空氣，加入引發(fā)劑引發(fā)自由基聚合反應(yīng)；

(3)反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液滴在鋁箔上，經(jīng)烘干后即得到聚苯乙烯微納米纖維。

上述方案中，步驟(2)所述苯乙烯的用量為0.2～1ml；所述甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和苯乙烯的體積比為1:10～5:10。

上述方案中，步驟(2)所述引發(fā)劑為k2s2o8，以1ml苯乙烯為基準(zhǔn)，所述引發(fā)劑的加入量為0.1～0.4g。

上述方案中，以1ml苯乙烯為基準(zhǔn)，所述引發(fā)劑k2s2o8的加入量為0.2～0.3g。

上述方案中，步驟(2)所述聚合反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為2～3h。

上述方案中，步驟(3)所述烘干的溫度為60℃。

上述制備方法制備得到的聚苯乙烯微納米纖維。

常規(guī)的無(wú)皂乳液聚合法制備聚苯乙烯，單體在引發(fā)劑k2s2o8引發(fā)下發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，得到尺寸均一的聚苯乙烯小球。而本發(fā)明所述方法，引入另一種聚合單體，并將反應(yīng)單體控制在較低含量范圍內(nèi)，在引發(fā)劑k2s2o8引發(fā)下發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，可以制備得到微納米纖維結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯。本發(fā)明還嘗試用其他共聚單體如3-(異丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(mps)作為共聚單體，但僅僅制備出幾個(gè)微米尺度的片狀花結(jié)構(gòu)且片狀結(jié)構(gòu)邊緣帶有凸起結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果：(1)采用本發(fā)明所述制備方法可以簡(jiǎn)單的合成出聚苯乙烯微納米纖維，相比常規(guī)的紡絲法和模板合成法，本發(fā)明所述制備方法采用完全不同的合成與制備思路，在無(wú)皂乳液聚合過(guò)程中引入另一種聚合單體，并控制各反應(yīng)單體的用量及配比，即可以在水相條件下合成聚苯乙烯微納米纖維。(2)采用本發(fā)明所述制備方法制備的聚苯乙烯微納米纖維是苯乙烯在聚合過(guò)程中逐漸生長(zhǎng)形成的纖維狀結(jié)構(gòu)，且在烘干水分后，可以得到彎曲結(jié)構(gòu)和筆直結(jié)構(gòu)的兩種微納米纖維，微納米纖維的整體排列呈現(xiàn)一定取向，包括平行和輻射兩種排列取向；本發(fā)明所制備的微納米纖維其直徑從約50nm到1μm不等，纖維長(zhǎng)度可達(dá)約20μm；所述聚苯乙烯微納米纖維在納米材料合成、超疏水表面制備等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。(3)本 發(fā)明所述制備方法簡(jiǎn)單新穎，容易操作，能為高分子納米纖維的制備提供一種新的研究思路。

附圖說(shuō)明

圖1～4為本發(fā)明實(shí)施例1中制得的聚苯乙烯微納米纖維的sem圖。

圖5～6為本發(fā)明實(shí)施例2中制得的聚苯乙烯微納米纖維的sem圖。

圖7～8為本發(fā)明實(shí)施例3中制得的聚苯乙烯微納米纖維的sem圖。

圖9～10為本發(fā)明實(shí)施例4中制得的聚苯乙烯微片狀花結(jié)構(gòu)的sem圖。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。

實(shí)施例1

一種聚苯乙烯微納米纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)苯乙烯預(yù)處理：將苯乙烯與10倍體積的1mol/l的naoh溶液混合并攪拌半小時(shí)以上，靜置后得到亮黃色澄清上層液，即為除去阻聚劑的苯乙烯。

(2)取1ml經(jīng)預(yù)處理后的苯乙烯和0.2mldmc(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨)加入到200ml水中，磁力攪拌下使水面能產(chǎn)生漩渦，控制水溫為80℃，攪拌10min使體系溫度穩(wěn)定；通入高純氮?dú)馀懦磻?yīng)容器中的空氣，同時(shí)加入0.2g引發(fā)劑k2s2o8，使體系在惰性氣氛下發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，反應(yīng)3小時(shí)后放入空氣并停止加熱；

(3)取反應(yīng)后的反應(yīng)液滴在鋁箔上，置于60℃烘箱烘干，即得到聚苯乙烯微納米纖維。

本實(shí)施例所述制備方法可以有效地制備得到聚苯乙烯微納米纖維，纖維的結(jié)構(gòu)也比較具有代表性，從圖1、2的sem圖可以觀察到筆直的高分子纖維，纖維長(zhǎng)度可達(dá)約20μm，且高分子纖維呈現(xiàn)平行和輻射兩種排列取向。從圖3、4的sem圖可以觀察到纖維也呈現(xiàn)彎曲結(jié)構(gòu)，纖維直徑可達(dá)約100nm。

實(shí)施例2

一種聚苯乙烯微納米纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)苯乙烯預(yù)處理：將苯乙烯與10倍體積的1mol/l的naoh溶液混合并攪拌半小時(shí) 以上，靜置后得到亮黃色澄清上層液，即為除去阻聚劑的苯乙烯。

(2)取0.2ml經(jīng)預(yù)處理后的苯乙烯和0.1mldmc(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨)加入到200ml水中，磁力攪拌下使水面能產(chǎn)生漩渦，控制水溫為80℃，攪拌10min使體系溫度穩(wěn)定；通入高純氮?dú)馀懦磻?yīng)容器中的空氣，同時(shí)加入0.2g引發(fā)劑k2s2o8，使體系在惰性氣氛下發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，反應(yīng)3小時(shí)后放入空氣并停止加熱；

(3)取反應(yīng)后的反應(yīng)液滴在鋁箔上，置于60℃烘箱烘干，即得到聚苯乙烯微納米纖維。

本實(shí)施例制備得到的聚苯乙烯微納米纖維的sem圖見圖5～6，從圖5可以觀察到高分子纖維長(zhǎng)短不一，有平行取向排列的纖維，也有短棒結(jié)構(gòu)和顆粒結(jié)構(gòu)，從圖6可以觀察到高分子短棒直徑最小可達(dá)50nm。

實(shí)施例3

一種聚苯乙烯微納米纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)苯乙烯預(yù)處理：將苯乙烯與10倍體積的1mol/l的naoh溶液混合并攪拌半小時(shí)以上，靜置后得到亮黃色澄清上層液，即為除去阻聚劑的苯乙烯。

(2)取1ml經(jīng)預(yù)處理后的苯乙烯和0.2mldmc(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨)加入到200ml水中，磁力攪拌下使水面能產(chǎn)生漩渦，控制水溫為80℃，攪拌10min使體系溫度穩(wěn)定；通入高純氮?dú)馀懦磻?yīng)容器中的空氣，同時(shí)加入0.3g引發(fā)劑k2s2o8，使體系在惰性氣氛下發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，反應(yīng)3小時(shí)后放入空氣并停止加熱；

(3)取反應(yīng)后的反應(yīng)液滴在鋁箔上，置于60℃烘箱烘干，即得到聚苯乙烯微納米纖維。

本實(shí)施例制備得到的聚苯乙烯微納米纖維的sem圖見圖7～8，從圖中可以看出，其纖維直徑較粗，高分子的微納米顆粒比重增多，纖維仍呈現(xiàn)出平行和輻射兩種排列取向。

實(shí)施例4

一種聚苯乙烯微納米纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)苯乙烯預(yù)處理：將苯乙烯與10倍體積的1mol/l的naoh溶液混合并攪拌半小時(shí)以上，靜置后得到亮黃色澄清上層液，即為除去阻聚劑的苯乙烯。

(2)取0.2ml經(jīng)預(yù)處理后的苯乙烯和0.05mlmps(3-(異丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷) 加入到200ml水中，磁力攪拌下使水面能產(chǎn)生漩渦，控制水溫為80℃，攪拌10min使體系溫度穩(wěn)定；通入高純氮?dú)馀懦磻?yīng)容器中的空氣，同時(shí)加入0.2g引發(fā)劑k2s2o8，使體系在惰性氣氛下發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，反應(yīng)3小時(shí)后放入空氣并停止加熱；

(3)取反應(yīng)后的反應(yīng)液滴在鋁箔上，置于60℃烘箱烘干，即得到聚苯乙烯微納米纖維。

本實(shí)施例采用mps作為共聚單體，制備得到的聚苯乙烯呈片狀花結(jié)構(gòu)，其sem圖見圖9～10，從圖中可以觀察到幾個(gè)微米尺度的片狀花結(jié)構(gòu)，片狀花結(jié)構(gòu)厚度約100nm，且其邊緣帶有凸起結(jié)構(gòu)。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的實(shí)例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限制。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而因此所引申的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。