本發(fā)明屬于功能材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種抗紫外的聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法。

背景技術(shù)：

對(duì)于戶外活動(dòng)的人們來說，服裝是防止紫外線過量輻射的主要屏障，但僅僅靠常規(guī)織物屏蔽紫外線的能力是不夠的。自二十世紀(jì)九十年代初以來，國(guó)外對(duì)紡織品屏蔽紫外線的功能展開了研究，許多抗紫外纖維和織物相繼被開發(fā)上市；近年來，國(guó)內(nèi)也有一些此類纖維和織物的開發(fā)研究報(bào)道。

而“改變21世紀(jì)”的材料—石墨烯，因其本身具有巨大的比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)熱、導(dǎo)電以及機(jī)械性能，與高聚物、無機(jī)納米粒子等復(fù)合能產(chǎn)生性質(zhì)優(yōu)異的復(fù)合材料。石墨烯的摻入能夠賦予材料獨(dú)特的性能，并能因協(xié)同效應(yīng)實(shí)現(xiàn)材料的新的功能。通常，石墨烯基可以和聚合物、金屬氧化物以及其它無機(jī)納米材料等復(fù)合成具有新特性的復(fù)合材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種抗紫外的聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法，該方法操作簡(jiǎn)單、條件溫和，同時(shí)制備過程無毒無污染。

本發(fā)明的一種抗紫外的聚丙烯腈納米纖維膜的制備方法，包括：

(1)配制聚丙烯腈紡絲液，通過靜電紡絲得到聚丙烯腈納米纖維膜；

(2)配制氧化石墨烯鋪展溶液；然后將氧化石墨烯鋪展溶液鋪展在水面，得到單分子層氧化石墨烯，通過壓縮滑障，得到氧化石墨烯薄膜；

(3)利用lb技術(shù)，通過拉膜機(jī)將水面的氧化石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移至聚丙烯腈納米纖維膜上，得到單層氧化石墨烯修飾聚丙烯腈納米纖維膜；

(4)再次利用lb技術(shù)，通過拉膜機(jī)將水面的氧化石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移至單層氧化石墨烯修飾聚丙烯腈納米纖維膜上，得到雙層氧化石墨烯修飾聚丙烯腈納米纖維膜，即抗紫外的聚丙烯腈納米纖維膜。

所述步驟(1)中的聚丙烯腈紡絲液的溶劑為n,n-二甲基甲酰胺。

所述步驟(1)中的聚丙烯腈紡絲液的質(zhì)量濃度為0.01mg/ml～1mg/ml。

所述步驟(1)中的靜電紡絲工藝條件為：正電壓1～10v，負(fù)電壓-10～-1v，紡絲速度0.1-1ml/h，距離10～20cm。

所述步驟(2)中的鋪展溶劑為體積比1:1～1:3的純水和甲醇的混合溶液。

所述步驟(2)中的氧化石墨烯鋪展溶液的質(zhì)量濃度為0.1mg/ml～0.2mg/ml。

所述步驟(2)中的壓縮滑障的移動(dòng)速度為0.1cm/min～2.0cm/min。

所述步驟(3)和(4)中的拉膜機(jī)的浸漬速度為1～100mm/min，提拉速度為0.01mm/min～0.8mm/min。

本發(fā)明將氧化石墨烯鋪展溶液通過注射器小心的鋪展在水面，得到漂浮在水面的稀疏的單分子層氧化石墨烯，通過壓縮滑障，減少水面面積，壓縮水面的氧化石墨烯，以形成致密的薄膜，得到漂浮在水面單分子層排列的氧化石墨烯薄膜；然后利用langmuir-blodgett(lb)技術(shù)，通過拉膜機(jī)將漂浮在水面的致密的氧化石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移到聚丙烯腈納米纖維上，得到氧化石墨烯修飾聚丙烯腈納米纖維膜。

本發(fā)明采用了langmuir-blodgett(lb)技術(shù)，可以在分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分結(jié)合石墨烯的優(yōu)良性質(zhì)于納米纖維，展示了石墨烯作為納米材料的優(yōu)異性能，制備過程無毒無污染，而且具有良好的抗紫外性能，是一種全新的功能纖維，此種纖維在醫(yī)療領(lǐng)域、環(huán)保領(lǐng)域、化妝品等領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。

有益效果

(1)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了氧化石墨烯在聚丙烯腈表面的分子水平的調(diào)控、排列、組裝和修飾，實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚丙烯腈納米纖維表面分子水平的修飾改性，得到了雙層的含氧化石墨烯單分子層涂層聚丙烯腈納米纖維膜，可廣泛應(yīng)用于紡織品，生物醫(yī)藥，功能材料，水處理等領(lǐng)域，有著很好的實(shí)用價(jià)值與潛在價(jià)值；

(2)本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)條件溫和，在制備生產(chǎn)過程中，沒有使用有毒試劑，避免了環(huán)境污染，所制備的聚丙烯腈納米纖維膜具有較好的抗紫外效果。

附圖說明

圖1為純丙烯腈納米纖維膜的sem圖；

圖2為單層氧化石墨烯涂層聚丙烯腈納米纖維膜的sem圖；

圖3為雙層氧化石墨烯涂層聚丙烯腈納米纖維膜的sem圖；

圖4為不同層數(shù)的氧化石墨烯單分子層修飾聚丙烯腈納米纖維膜的抗紫外性能對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

實(shí)施例1

聚丙烯腈納米纖維膜的制備，包括如下步驟：

步驟1：準(zhǔn)確稱取0.4g聚丙烯腈粉末，將其溶解于5mldmf中60℃恒溫水浴中磁力攪拌12h，得到0.08g/ml的透明均相的紡絲溶液。

步驟2：調(diào)節(jié)紡絲參數(shù)分別為正電壓7v，負(fù)電壓-8v，紡絲速度0.5ml/h，紡絲距離18cm。

步驟3：采用靜電紡絲法制備聚丙烯腈納米纖維膜，之后靜置10min，再放入恒溫干燥箱中37℃干燥，得聚丙烯腈納米纖維膜，如圖1所示。

實(shí)施例2

氧化石墨烯鋪展溶液的制備及在水面單分子層的鋪展，包括如下步驟：

步驟1：首先，配置1.0mg/ml的氧化石墨烯水溶液3.0ml，然后在上述溶液中加入6.0ml甲醇，攪拌20min，得到終濃度為0.111mg/ml的氧化石墨烯鋪展溶液。

步驟2：取10.0ml上述氧化石墨烯鋪展溶液，用注射劑一滴一滴小心鋪展在在lb水槽中的水面，水槽面積為10*20cm，靜置20分鐘，待水面的甲醇揮發(fā)完全后，移動(dòng)滑障，速度為0.5cm/min，當(dāng)移動(dòng)到滑障的距離為1cm時(shí)，停止移動(dòng)，靜置，等待單分子層氧化石墨烯薄膜自組裝形成。

實(shí)施例3

單層氧化石墨烯單分子層涂層聚丙烯腈納米纖維膜的制備，包括如下步驟：

將聚丙烯腈納米纖維膜裁剪成5cm*2.5cm規(guī)格的試樣，通過控制拉膜機(jī)參數(shù)，設(shè)置浸漬速度為10mm/min將聚丙烯腈納米纖維膜浸漬在lb水槽中，浸入液面以下的長(zhǎng)度為4cm，等待液面穩(wěn)定20分鐘后，以0.5mm/min的提拉速度提拉聚丙烯腈納米纖維膜，實(shí)現(xiàn)水面單分子層氧化石墨烯轉(zhuǎn)移到聚丙烯腈納米纖維膜表面，得到單層氧化石墨烯涂層聚丙烯腈納米纖維膜，如圖2所示。

實(shí)施例4

雙層氧化石墨烯單分子層涂層聚丙烯腈納米纖維膜的制備，包括如下步驟：

將實(shí)施例3得到的樣品裁剪成2cm*2.5cm規(guī)格，以浸漬速度為10mm/min進(jìn)行第二次浸漬，同樣速度提拉，得到雙層氧化石墨烯涂層聚丙烯腈納米纖維膜，如圖3所示。

實(shí)施例5

采用uv-1000f型織物紫外透過率分析儀對(duì)織物以及復(fù)合纖維進(jìn)行測(cè)試。剪取2×2cm大小的平整樣本，置于紫外透射平臺(tái)上，同一樣本換3-5次位置進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)位置的紫外透過率測(cè)試2-3次，對(duì)比測(cè)試不同層數(shù)氧化石墨烯單分子層涂層聚丙烯腈納米纖維膜的抗紫外性能。如圖4所示，可以看出經(jīng)氧化石墨烯涂層的聚丙烯腈納米纖維膜紫外透過率明顯降低，而雙層的更明顯，因此得到了具有較好抗紫外性能的聚丙烯腈納米纖維膜。