一种聚偏氟乙烯压电纳米纤维的制备方法

技术领域

本申请属于高分子材料技术领域，特别涉及一种聚偏氟乙烯压电纳米纤维的制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯(Polyvilidine fluoride，简称PVDF)具有优异的压电性能，用其制成的纤维薄膜柔软质轻、可发生大形变，能制成任意形状、尺寸的传感器。PVDF是一种多晶态的高分子聚合物，具有α、β、γ、δ、ε相等5种晶型，其中β相作为一种极性的晶体结构对PVDF纳米纤维膜的压电、热电及铁电性能起着主导作用。

国外对静电纺丝法制备PVDF纳米纤维膜的工艺进行了研究，发现影响β相PVDF纳米纤维形成的因素较多，包括溶液的浓度、溶剂配比、电压、接收距离、针管推进速度、环境温湿度等。因此制备出连续的、直径均匀、β相含量高的PVDF纳米纤维是比较复杂的过程，成熟的配方及制备工艺相对较少。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请设计了一种聚偏氟乙烯压电纳米纤维的制备方法，主要包括：

步骤S1、将二甲基甲酰胺与丙酮按照2～2.5的体积配比制成溶剂；

步骤S2、将聚偏氟乙烯粉末按照18％～22％的质量浓度溶入所述溶剂内，形成混合液；

步骤S3、将所述混合液放在磁力搅拌器上搅拌，直至聚偏氟乙烯粉末完全溶解；

步骤S4、将溶解后的溶液在电场中进行喷射纺丝，形成种聚偏氟乙烯压电纳米纤维。

优选的是，步骤S1中，二甲基甲酰胺与丙酮的体积配比为7:3。

优选的是，步骤S2中，聚偏氟乙烯粉末的质量浓度为20％。

优选的是，优选的是，步骤S3中，对所述混合液进行搅拌时，设定环境温度为28℃～32℃。

优选的是，步骤S1～步骤S3均在通风橱中进行。

优选的是，步骤S4进一步包括：

将溶解后的溶液倒入针管后，将所述针管安装在静电纺丝装置上，所述静电纺丝的纺丝电压设置为15kV，接收距离为15cm，推进速度为0.5mL/h。

本申请能够在高电场环境下制备出直径均匀、β相含量高的PVDF纳米纤维。

附图说明

图1是本申请聚偏氟乙烯压电纳米纤维的制备方法的一优选实施方式的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请提供了一种聚偏氟乙烯压电纳米纤维的制备方法，如图1所示，主要包括：

步骤S1、将二甲基甲酰胺与丙酮按照2～2.5的体积配比制成溶剂；

步骤S2、将聚偏氟乙烯粉末按照18％～22％的质量浓度溶入所述溶剂内，形成混合液；

步骤S3、将所述混合液放在磁力搅拌器上搅拌，直至聚偏氟乙烯粉末完全溶解；

步骤S4、将溶解后的溶液在电场中进行喷射纺丝，形成种聚偏氟乙烯压电纳米纤维。

实施例一、

量取适量的二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮配制溶剂，DMF与丙酮的体积比为2:1。称取适量PVDF粉末加入溶剂中，PVDF的质量浓度为20％。

将上述配制好的液体放在磁力搅拌器上搅拌，保持环境温度为30℃，直至PVDF粉末完全溶解。以上步骤均在通风橱中进行。

之后进行PVDF纳米纤维的制备：将配制好的溶液倒入针管后安装在静电纺丝装置上，纺丝电压设置为15kV，接收距离为15cm，推进速度为0.5mL/h，则可制备出PVDF纤维。

实施例二、

量取适量的二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮配制溶剂，DMF与丙酮的体积比为7:3。称取适量PVDF粉末加入溶剂中，PVDF的质量浓度为20％。

将上述配制好的液体放在磁力搅拌器上搅拌，保持环境温度为30℃，直至PVDF粉末完全溶解。以上步骤均在通风橱中进行。

之后进行PVDF纳米纤维的制备：将配制好的溶液倒入针管后安装在静电纺丝装置上，纺丝电压设置为15kV，接收距离为15cm，推进速度为0.5mL/h，则可制备出PVDF纤维。

实施例三、

量取适量的二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮配制溶剂，DMF与丙酮的体积比为7:3。称取适量PVDF粉末加入溶剂中，PVDF的质量浓度为22％。

将上述配制好的液体放在磁力搅拌器上搅拌，保持环境温度为28℃，直至PVDF粉末完全溶解。以上步骤均在通风橱中进行。

之后进行PVDF纳米纤维的制备：将配制好的溶液倒入针管后安装在静电纺丝装置上，纺丝电压设置为15kV，接收距离为15cm，推进速度为0.5mL/h，则可制备出PVDF纤维。

实施例四、

量取适量的二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮配制溶剂，DMF与丙酮的体积比为5:2。称取适量PVDF粉末加入溶剂中，PVDF的质量浓度为18％。

将上述配制好的液体放在磁力搅拌器上搅拌，保持环境温度为32℃，直至PVDF粉末完全溶解。以上步骤均在通风橱中进行。

之后进行PVDF纳米纤维的制备：将配制好的溶液倒入针管后安装在静电纺丝装置上，纺丝电压设置为15kV，接收距离为15cm，推进速度为0.5mL/h，则可制备出PVDF纤维。

实施例五、

量取适量的二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮配制溶剂，DMF与丙酮的体积比为5:2。称取适量PVDF粉末加入溶剂中，PVDF的质量浓度为20％。

将上述配制好的液体放在磁力搅拌器上搅拌，保持环境温度为29℃，直至PVDF粉末完全溶解。以上步骤均在通风橱中进行。

之后进行PVDF纳米纤维的制备：将配制好的溶液倒入针管后安装在静电纺丝装置上，纺丝电压设置为15kV，接收距离为15cm，推进速度为0.5mL/h，则可制备出PVDF纤维。

实施例六、

量取适量的二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮配制溶剂，DMF与丙酮的体积比为12:5。称取适量PVDF粉末加入溶剂中，PVDF的质量浓度为21％。

将上述配制好的液体放在磁力搅拌器上搅拌，保持环境温度为31℃，直至PVDF粉末完全溶解。以上步骤均在通风橱中进行。

之后进行PVDF纳米纤维的制备：将配制好的溶液倒入针管后安装在静电纺丝装置上，纺丝电压设置为15kV，接收距离为15cm，推进速度为0.5mL/h，则可制备出PVDF纤维。

对上述实施例制得的纤维进行SEM、XRD检测。SEM检测显示PVDF纤维平均直径约277.5nm，XRD检测显示PVDF纤维中存在β相的强衍射峰(2θ＝20.76°、2θ＝36.6°)。由此可见，本申请能够在高电场环境下制备出直径均匀、β相含量高的PVDF纳米纤维。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。