專利名稱：一種pva/spi/氧化鋯有機(jī)無機(jī)雜化纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功能纖維及其制備方法，具體地說是一種PVA/SPI/氧化鋯有機(jī)無機(jī)雜化纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚乙烯醇(PVA)是具有廣泛用途的水溶性高分子聚合物，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、生物相容性及可降解性，但存在水溶性、抗酸堿能力弱及熱穩(wěn)定性差等不足，使得PVA纖維的應(yīng)用受到了一定限制。專利CN200910195180.2公開了一種降低聚乙烯醇(PVA)薄膜溶解性能的處理方法。大豆蛋白(SPI)是一種植物性蛋白質(zhì)。大豆蛋白質(zhì)的氨基酸組成與牛奶蛋白質(zhì)相近，除蛋氨酸略低外，其余必需氨基酸含量均較豐富，是植物性的完全蛋白質(zhì)，在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值上，可與動(dòng)物蛋白等同，在基因結(jié)構(gòu)上也是最接近人體氨基酸，所以是最具營(yíng)養(yǎng)的植物蛋白質(zhì)，含有人體必需的8種氨基酸。由于其具有極好的成膜性能、生物降解性和在相對(duì)濕度較低的環(huán)境中良好的阻隔氧氣和油的性能，可用于包裝等方面。PVA的加入可以提高SPI的粘度，有利于電紡。ZrO2具有耐熱、耐腐蝕、耐磨損和抗氧化等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)材料、電學(xué)材料、耐火材料、光學(xué)材料及催化劑等無機(jī)非金屬材料中。用有機(jī)高分子和氧化鋯材料制備能夠提高其耐熱性等。專利CN201010210372. 9公開了一種可用于CO氧化的ZrO2負(fù)載銅催化劑的制備及應(yīng)用方法。電紡是利用靜電驅(qū)使聚合物溶液(或熔體)噴射形成聚合物納米纖維的過程，是一種制備聚合物納米纖維的新方法，它可制備出直徑為納米級(jí)的超細(xì)纖維。納米纖維一般指直徑f IOOnm的纖維。近年來，人們已開發(fā)了一系列制備聚合物納米纖維的方法。但是用傳統(tǒng)紡絲方法很難紡出直徑小于500nm的纖維，而電紡法則能夠紡出超細(xì)的纖維，直徑最小可至lnm。電紡技術(shù)與傳統(tǒng)紡絲技術(shù)有著明顯的不同，靜電紡絲技術(shù)是通過靜電力作為牽引力來制備超細(xì)纖維。電紡法制備聚合物納米纖維具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易以及高效等優(yōu)點(diǎn)，它是目前能直接、連續(xù)制備聚合物納米纖維的有效方法。該方法制成的超細(xì)纖維具有很大的比表面積，因而表面能和活性很大，從而產(chǎn)生了小尺寸效應(yīng)、表面或界面效應(yīng)以及量子尺寸效應(yīng)等.在化學(xué)和物理性能方面表現(xiàn)出特異性能，在膜材料和生物醫(yī)學(xué)等方面有著不可估量的應(yīng)用前景。檢索國(guó)內(nèi)外有關(guān)靜電紡絲制備納米方面的文獻(xiàn)和專利表明目前還沒有發(fā)現(xiàn)PVA、SPI和氧化鋯溶膠雜化，靜電紡絲制備PVA/SPI/氧化鋯有機(jī)無機(jī)雜化纖維。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供PVA/SPI/氧化鋯有機(jī)無機(jī)雜化纖維，所要解決的技術(shù)問題是遴選出合適的PVA/SPI/氧化鋯有機(jī)無機(jī)雜化纖維的配方及制備方法。本發(fā)明利用二氧化鋯溶膠對(duì)PVA/SPI進(jìn)行雜化改性，靜電紡絲制備PVA/SPI/氧化鋯有機(jī)無機(jī)雜化纖維，以期提高材料的熱穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)材料的功能化。本發(fā)明提供的PVA/SPI/氧化鋯有機(jī)無機(jī)雜化纖維，由以下紡絲液經(jīng)靜電紡絲得到的有機(jī)無機(jī)雜化纖維，紡絲液包括以下重量份各組分
PVA100 份
SPI30-50 份
氧化鋯溶膠 5-15份
蒸餾水1300-1400份。上述各組分按配比混合均勻即得紡絲液。所述氧化鋯溶膠由氯氧化鋯為原料，經(jīng)水解縮合、陳化制得。具體地說由I份氯氧化鋯與7-9份乙醇和O. 1-0. 3份乙酰丙酮在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于40°C攪拌反應(yīng)5-7小時(shí)，然后緩緩滴加雙氧水至反應(yīng)液呈淡黃色透明液體，最后在室溫下靜置陳化10-20天所得到的二氧化鋯溶膠，簡(jiǎn)稱氧化鋯溶膠。所述的“份”均為重量份。所述大豆蛋白粉(SPI)的純度大于90%。本PVA/SPI/氧化鋯有機(jī)無機(jī)雜化纖維的制備方法，包括配制紡絲液和靜電紡絲，其特征在于所述的靜電紡絲電壓為15-20kV，極距為8-12cm，室溫。本發(fā)明制備的PVA/SPI/氧化鋯有機(jī)無機(jī)雜化纖維，綜合性能優(yōu)良。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在PVA/SPI/氧化鋯有機(jī)無機(jī)雜化纖維由于綜合了有機(jī)、無機(jī)各成分的優(yōu)良性能，無機(jī)相ZrO2的加入使得雜化纖維的抗酸堿性、耐熱性等性能提高。
四

圖I是本發(fā)明制備的有機(jī)無機(jī)雜化纖維掃描電鏡圖。
五具體實(shí)施例方式一、二氧化鋯溶膠的制備6. 44g氯氧化錯(cuò),51. 5g乙醇，I. 4g乙酰丙酮,氮?dú)獗Ｗo(hù),溫度4(TC,反應(yīng)6h。緩慢滴加雙氧水6. 8g,至淡黃色透明液體。靜止陳化15d，溫度25°C,得到二氧化鋯溶膠簡(jiǎn)稱氧化鋯溶膠。二、靜電紡絲實(shí)施例I :5gPVA，溶于50g蒸餾水中，攪拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸餾水中，攪拌溶解；PVA與SPI混合，磁力攪拌，加入氧化鋯溶膠O. 25g，充分?jǐn)嚢杌旌?。靜電紡絲，電壓15kV，極距 10cm，室溫。實(shí)施例2 5gPVA，溶于50g蒸餾水中，攪拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸餾水中，攪拌溶解；PVA與SPI混合，磁力攪拌，加入氧化鋯溶膠O. 25g，充分?jǐn)嚢杌旌?。靜電紡絲，電壓18kV，極距10cm，室溫。實(shí)施例3
5gPVA，溶于50g蒸餾水中，攪拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸餾水中，攪拌溶解；PVA與SPI混合，磁力攪拌，加入氧化鋯溶膠O. 25g，充分?jǐn)嚢杌旌?。靜電紡絲，電壓20kV，極距10cm，室溫。實(shí)施例4 5gPVA，溶于50g蒸餾水中，攪拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸餾水中，攪拌溶解；PVA與SPI混合，磁力攪拌，加入氧化鋯溶膠O. 25g，充分?jǐn)嚢杌旌?。靜電紡絲，電壓20kV，極距8cm,室溫。實(shí)施例5 5gPVA，溶于50g蒸餾水中，攪拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸餾水中，攪拌溶解；PVA與SPI混合，磁力攪拌，加入氧化鋯溶膠O. 25g，充分?jǐn)嚢杌旌稀ｌo電紡絲，電壓20kV，極距 12cm，室溫。實(shí)施例6 5gPVA，溶于50g蒸餾水中，攪拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸餾水中，攪拌溶解；PVA與SPI混合，磁力攪拌，加入氧化鋯溶膠O. 5g，充分?jǐn)嚢杌旌?。靜電紡絲，電壓20kV，極距10cm，室溫。實(shí)施例7 5gPVA，溶于50g蒸餾水中，攪拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸餾水中，攪拌溶解；PVA與SPI混合,磁力攪拌，加入氧化錯(cuò)溶膠lg，充分?jǐn)嚢杌旌稀ｌo電紡絲，電壓20kV,極距IOcm,室溫。實(shí)施例8 5. 5gPVA，溶于50g蒸餾水中，攪拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸餾水中，攪拌溶解；PVA與SPI混合，磁力攪拌，加入氧化鋯溶膠O. 5g，充分?jǐn)嚢杌旌?。靜電紡絲，電壓20kV，極距IOcm,室溫。實(shí)施例9 6gPVA，溶于50g蒸餾水中，攪拌溶解；1. 5gSPI，溶于16g蒸餾水中，攪拌溶解；PVA與SPI混合，磁力攪拌，加入氧化鋯溶膠O. 25g，充分?jǐn)嚢杌旌?。靜電紡絲，電壓20kV，極距10cm，室溫。實(shí)施例10 5gPVA，溶于50g蒸餾水中，攪拌溶解；IgSPI，溶于16g蒸餾水中，攪拌溶解；PVA與SPI混合，磁力攪拌，加入氧化鋯溶膠O. 5g，充分?jǐn)嚢杌旌?。靜電紡絲，電壓20kV，極距10cm，室溫。實(shí)施例11 5gPVA，溶于50g蒸餾水中，攪拌溶解；2gSPI，溶于16g蒸餾水中，攪拌溶解；PVA與SPI混合，磁力攪拌，加入氧化鋯溶膠O. 5g，充分?jǐn)嚢杌旌?。靜電紡絲，電壓20kV，極距10cm，室溫。
權(quán)利要求
1.一種PVA/SPI/氧化鋯有機(jī)無機(jī)雜化纖維，其特征在于由以下紡絲液經(jīng)靜電紡絲得到的有機(jī)無機(jī)雜化纖維，紡絲液包括以下重量份各組分 PVA丨OO份 SPI30-50 汾 氧化鋯溶膠 5-15份 蒸餾水1300-1400份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的纖維，其特征在于SPI的純度大于90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的纖維，其特征在于所述的氧化鋯溶膠由I份氯氧化鋯與7-9份乙醇和O. 1-0. 3份乙酰丙酮在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于40-60°C攪拌反應(yīng)5-7小時(shí)，然后緩緩滴加雙氧水至反應(yīng)液呈淡黃色透明液體，最后在室溫下靜置陳化10-20天所得到的二氧化鋯溶膠。
4.如權(quán)利要求I所述的PVA/SPI/氧化鋯有機(jī)無機(jī)雜化纖維的制備方法，包括配制紡絲液和靜電紡絲，其特征在于所述的靜電紡絲電壓為15-20kV，極距為8-12cm，室溫。
全文摘要
一種PVA/SPI/氧化鋯的有機(jī)無機(jī)雜化纖維，由紡絲液經(jīng)靜電紡絲得到的有機(jī)無機(jī)雜化纖維，紡絲液以下重量份的各組分PVA100份、SPI30-50份、氧化鋯溶膠5-15份、蒸餾水1300-1400份。由氯氧化鋯和乙醇、乙酰丙酮通過溶膠凝膠法制備氧化鋯溶膠，與PVA、SPI和蒸餾水按以上配比量混合均勻形成紡絲液，經(jīng)紡絲機(jī)在電壓15-20KV、極距8-12cm和室溫下下紡絲，制備所述PVA/SPI/氧化鋯有機(jī)無機(jī)雜化纖維。
文檔編號(hào)C01G25/02GK102839447SQ201210330290
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者王華林, 李亞楠, 馬行空, 張鵬, 翟林峰 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)