[发明专利]电纺高性能聚苯衍生物纳米纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种电纺高性能聚苯衍生物纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)将邻二羧基苯封端的取代苯低聚物和芳香四胺单体溶解于溶剂中，制得前驱体溶液；(2)在上述前驱体溶液中，加入成丝剂，形成纺丝混合溶液，通过静电纺丝法形成混纺纳米纤维前驱体；(3)将上述混纺纳米纤维前驱体进行干燥后，进行热处理，得到聚苯衍生物纳米纤维。此方法克服了一般合成方法得到的聚苯衍生物分子量偏低，难以制备成高性能聚苯衍生物纳米纤维的缺点。通过本方法得到聚苯衍生物纳米纤维具有高韧性、高强度、高模量、适中的伸长率等良好的机械性能。

技术领域

本发明涉及一种聚苯衍生物纳米纤维的制备方法，更具体地，本发明涉及电纺法制备聚苯衍生物纳米纤维的方法。

背景技术

聚苯是一类由苯基连接的刚性链聚合物，具有优异的耐高温性，在氮气中的热分解温度高达900℃，可在400℃下长期使用；具有优良的耐化学腐蚀、耐摩擦、耐辐射等特性；同时具有良好的电性能和优于石墨的自润滑性能。聚苯可作为耐高温、耐辐照涂料或胶粘剂、高温耐磨零部件，耐烧蚀材料等，可用于恶劣条件下的化工设备、宇航设备、高速运行武器上，还可用于高温离子交换树脂。

但是，聚苯是不熔不溶的聚合物，难成形，难加工。采用在主链苯环上引入取代基的方法，可改善其溶解性。但即便是在主链苯环上引入庞大的苯甲酰基，这种聚苯衍生物在有机溶剂中的溶解度也仍然不大，由于溶解性能差，一般所合成的聚苯衍生物的分子量都偏低，很难制备成电纺纳米纤维。

本发明以邻二羧基苯封端的取代苯低聚物为组装单元，芳香四胺为铰链剂，通过静电纺丝法得到聚苯衍生物纳米纤维。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种电纺高性能聚苯衍生物纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将邻二羧基苯封端的取代苯低聚物和芳香四胺单体溶解于溶剂中，制得前驱体溶液；

(2)在步骤(1)所述的前驱体溶液中，加入成丝剂，形成纺丝混合溶液，通过静电纺丝法形成混纺纳米纤维前驱体；

(3)将步骤(2)所述的混纺纳米纤维前驱体进行干燥后，进行热处理，得到聚苯衍生物纳米纤维。

在一种实施方式中，邻二羧基苯封端的取代苯低聚物的结构通式：

其中R₁选自如下结构：

CH₃O-、中的任意一种。

在一种实施方式中，芳香四胺的结构通式为：

其中R₂选自如下结构：

中的任意一种或几种的组合。

在一种实施方式中，成丝剂选自：PVP或PMMA中的一种或两种。

在一种实施方式中，溶剂选自：N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二乙基乙酰胺、N，N-二丙基乙酰胺、N，N-二甲基苯甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-2-吡咯烷酮、N-异丙基-2-吡咯烷酮、N-异丁基-2-吡咯烷酮、N-正丙基-2-吡咯烷酮、N-正丁基-2-吡咯烷酮、N-环己基-2-吡咯烷酮、N-甲基-3-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙基-3-甲基-吡咯烷酮、N-甲基-3，4，5-三甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基-2-哌啶酮、N-乙基-2-哌啶酮、N-异丙基-2-哌啶酮、N-甲基-6-甲基-2-哌啶酮、N-甲基-3-乙基哌啶酮、二甲基亚砜、二乙基亚砜、环丁砜、二苯砜中的任意一种或几种组合。

在一种实施方式中，热处理包括：在惰性气体存在的条件下，加热至300℃～500℃。