[发明专利]一种表面含有纳米凸起结构的纳米纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种表面含有纳米凸起结构的纳米纤维及其制备方法。具体将热塑性聚合物、纳米颗粒熔融共混制备纳米颗粒/热塑性聚合物复合物，然后将所得复合物与醋酸丁酸纤维素按比例共混熔融纺丝，并经过溶剂萃取去除醋酸丁酸纤维素，制备得到纳米颗粒/热塑性聚合物复合纳米纤维，然后经过溶剂浸泡处理，得到表面含有纳米凸起结构的纳米纤维。本发明通过控制负载纳米颗粒类型、控制浸泡温度、时间、溶剂类型等，来调控纳米纤维的微观结构，进而对纳米纤维的性能进行调控。本发明制备的表面含有纳米凸起结构的纳米纤维，能够控制纳米凸起的形态和尺寸，可实现不同性能纳米颗粒的负载，在过滤、吸附、催化、抗菌等领域具有潜在的应用。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种表面含有纳米凸起结构的纳米纤维及其制备方法。

背景技术

纳米纤维具有长径比大、比表面积大、易于成膜的特点，广泛应用于医药、食品、环境、能源等领域。纳米纤维膜材料具有高孔隙率和小孔径，增加了对介质中小颗粒阻隔和吸附的概率，从而提高了过滤效率。同时，纳米纤维材料作为一种微滤材料，它允许大分子和溶解性固体等通过，但会截留悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质，因此对细菌等微生物的阻隔效果较好。当前纳米纤维的直径已能够达到几十甚至十几纳米，但是由于纤维结构单一，无法满足高效过滤、吸附、催化、抗菌等多方面的应用需求。纳米颗粒具有小尺寸效应、表面效应、界面效应和量子隧道效应等，由这些效应可导致异常的吸附能力，化学反应能力，分散与团聚能力，在不同介质中的溶解性，热学性能，光催化性能和表面活性等。因此，将纳米颗粒作为功能性载体与纳米纤维复合制备功能性强的纳米纤维是当前研究的一个热点。

申请号为CN201410193018.8的发明专利中，公开了一种高吸附纳米纤维复合过滤材料及其制备方法，通过熔融共混纺丝的方法获得了直径在50～300纳米的分散有纳米活性颗粒的热塑性聚合物纳米纤维，提高了纳米纤维本身的吸附性能和过滤性能，但是在纳米纤维膜成型过程中，纤维的堆积密度难以有效控制。申请号为CN201510118169.1的发明专利中，公开了一种有机无机复合纳米纤维膜过滤材料及其制备方法，将有机纳米纤维和无机微米颗粒通过乳化机充分混合并分散于乙醇中，形成均一的分散体系，保证了纤维与颗粒能够在纳米纤维膜三维方向进行均匀分布，微米颗粒的加入有利于吸附更多的颗粒物，但是微米颗粒的功能性有限。申请号为CN201710331127.5的发明专利公开了一种负载高活性纳米金属颗粒的纳米纤维多孔膜的制备方法，提高了纳米纤维多孔膜的抗菌性能，但是操作方法复杂，工艺较为繁琐。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于提供一种表面含有纳米凸起结构的纳米纤维及其制备方法。具体将热塑性聚合物、纳米颗粒熔融共混制备得纳米颗粒/热塑性聚合物复合物，然后将所得复合物与醋酸丁酸纤维素按比例共混熔融纺丝得到纳米颗粒/热塑性聚合物/CAB三元复合纤维，并经过溶剂萃取去除醋酸丁酸纤维素，制备得到纳米颗粒/热塑性聚合物复合纳米纤维，然后经过特定溶剂浸泡处理，得到表面含有纳米凸起结构的纳米纤维。制备的表面含有纳米凸起结构的纳米纤维，三维结构稳定，显著提高了吸附、过滤、催化、抗菌等性能。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：

本发明的第一方面为一种表面含有纳米凸起结构的纳米纤维。所述的纳米纤维由热塑性聚合物纳米纤维及其表面凸起的纳米颗粒组成，且组分按以下质量百分比：热塑性聚合物：60％～99％，纳米颗粒：1％～40％；所述的纳米颗粒直径为1～50nm，所述的纳米纤维的直径为50～350nm。

优选的，所述的热塑性聚合物为PVA-co-PE、PP、PA、PET、PBT、PTT、PMMA中的一种或多种。

优选的，所述的纳米颗粒为纳米氧化物颗粒、纳米金属颗粒、纳米聚合物颗粒中的一种或多种混合，且熔点高于所述的热塑性聚合物。

优选的，所述的纳米纤维在过滤、吸附、催化、抗菌等领域具有潜在的应用。