[发明专利]一种聚丙烯腈复合纳米纤维膜、制备方法及其用途

说明书

本发明涉及一种聚丙烯腈复合纳米纤维膜、制备方法及其用途。所述聚丙烯腈复合纳米纤维膜，包括离子液体或无机填料中的至少一种以及聚丙烯腈，所述聚丙烯腈包括平面锯齿构象的聚丙烯腈和3supgt;1/supgt;‑螺旋构象的聚丙烯腈，所述平面锯齿构象的聚丙烯腈的百分含量在85％以上。在本发明中，由于离子液体和/或无机填料的加入，提高了平面锯齿构象的聚丙烯腈的百分含量，而该含量的提高，又提高了复合纳米纤维膜的压电性能。此外，聚丙烯腈的玻璃化温度高，介电损耗低，且价格便宜易得，可提升复合纳米纤维膜的整体性能，降低压电材料的制备成本，这对于新型压电材料的生产和推广应用提供了有利条件。

技术领域

本发明涉及压电材料领域，具体涉及一种聚丙烯腈复合纳米纤维膜、制备方法及其用途。

背景技术

柔性传感器具备良好的柔韧性、可拉伸性、可以自由弯曲甚至折叠，能贴合到各种曲面，结构形式灵活多样。以具有高压电性能的薄膜为功能层制备的柔性传感器可以实现传统的刚性无机集成器件与人体柔性组织高度紧密贴合与集成，进而实现人体信息获取、处理等功能。

静电纺丝技术具有高效、可控等优点，可以制得直径小、表面积大、表面柔性、形貌可调、机械性能优良的纳米纤维膜，适用于多种聚合物及其复合材料，广泛应用于防护、过滤、能源等领域。

聚丙烯腈(PAN)具有较好的压电性能，其聚合物具有耐化学性、良好的力学性能以及优异的压电等性能，在技术应用和器件制备领域被广泛应用，但其压电性能还需要进一步提升。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

发明目的

本发明的目的在于提供一种聚丙烯腈复合纳米纤维膜、制备方法及其用途，所得到的聚丙烯腈复合纳米纤维膜形貌光滑，偶极矩高，力学、介电、压电性能优异，且成本低，可作为柔性压电传感器的压电材料。

解决方案

为实现本发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案。

一种聚丙烯腈复合纳米纤维膜，包括离子液体(Ionic Liquid，IL)或无机填料中的至少一种以及聚丙烯腈(PAN)，所述聚丙烯腈包括平面锯齿构象的聚丙烯腈和3¹-螺旋构象的聚丙烯腈，所述平面锯齿构象的聚丙烯腈的百分含量在85％以上。

上述复合纳米纤维膜在一种可能的实现方式中，离子液体的质量为聚丙烯腈质量的3～9wt％，优选6％。

上述复合纳米纤维膜在一种可能的实现方式中，无机填料的质量为聚丙烯腈质量的5～10％，优选10％。

上述复合纳米纤维膜在一种可能的实现方式中，所述无机填料为六水合氯化铁和/或六水合硝酸铕。上述复合纳米纤维膜在一种可能的实现方式中，所述离子液体为1-烯丙基-3-丁基咪唑四硼酸盐。

上述复合纳米纤维膜在一种可能的实现方式中，所述聚丙烯腈的平均分子量为85000-150000，优选为85000。

本发明实施例还提供了一种聚丙烯腈复合纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

将聚丙烯腈混合溶液进行静电纺丝，得到聚丙烯腈复合纳米纤维膜，其中，所述静电纺丝采用滚筒接收，所述聚丙烯腈混合溶液包括离子液体或无机填料中的至少一种以及聚丙烯腈。

上述复合纳米纤维膜的制备方法在一种可能的实现方式中，聚丙烯腈混合溶液的制备方法为：