本發(fā)明涉及一種超倍差微/納纖維集合體的制備方法，屬于微納纖維材料制備。
背景技術：
：：1、微納纖維一般是對尺寸小至微米或者納米級的纖維的統(tǒng)稱，由于自身極小的尺寸其通常以纖維集合體的形式被應用。這種微/納纖維集合體是組成纖維同時具備微米(1微米-100微米)尺寸和納米(1納米-100納米)尺寸直徑的多級纖維結(jié)構(gòu)集合體。組成這類纖維集合體的纖維帶來了多種獨特性能以及在構(gòu)筑微觀結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，因而越來越多的被研發(fā)人員嘗試在分離過濾、醫(yī)療保健、能源材料、仿生結(jié)構(gòu)、智能傳感等領域應用。目前常見的制備微納纖維的方法有拉伸法、相分離法、模板合成法、自組裝法以及靜電紡絲法等，相比于其他工藝，靜電紡絲技術制備微/納纖維集合體具有工藝靈活多變、適用范圍廣以及纖維結(jié)構(gòu)可控性強等多種優(yōu)勢。2、目前，在靜電紡絲過程中，能夠制備出微/納纖維集合體的方法主要包括提高紡絲液電導率、調(diào)控紡絲工藝或者進行后處理加工等。首先，很多研究通過添加鹽類提高紡絲液電導率，通過增大紡絲過程中的鞭動和劈裂作用，使得紡出的纖維直接形成存在不同微/納級別尺寸的纖維，如li，zongjie等人采用一步靜電紡絲法成功設計并制備了一種高孔隙率、低導熱率的超疏水聚偏氟乙烯(pvdf)/四丁基六氟磷酸銨(tbahp)/聚苯乙烯(ps)多尺度納米纖維膜，通過添加的tbahp形成了多尺度的微納結(jié)構(gòu)纖維集合體。[li，z.j，etal.development?of?a?novel?multi-scale?structured?superhydrophobic?nanofibermembrane?with?enhanced?thermal?efficiency?and?high?flux?for?membranedistillation[j].desalination，2021，501]。其次，一些研究是改變紡絲工藝，如基于多針頭靜電紡絲技術，通過不同紡絲針頭實現(xiàn)不同尺寸的纖維的混紡以形成微納結(jié)構(gòu)，guo，kun等采用近場多針頭靜電紡絲技術(nfes)制備了聚乙烯吡啶酮(pvp)螺旋微納米纖維陣列，隨著工作電壓的增加，纖維陣列的形貌也呈現(xiàn)規(guī)律性的變化，并且纖維陣列的均勻性隨之提高，這種方法為精準制備螺旋微納纖維提供了可行方案，不同尺寸的纖維分別成型互不干擾正是這一方法的優(yōu)勢所在。[guo?k，zhang?h-d，ma?x-s，et?al.preparation?ofarrayed?helical?micro/nanofibers?by?near-field?electrospinning[j].materialsresearch?express，2018，6(2)]。還有一些研究是通過多種技術集成，對成型的纖維集合體進行后處理以影響其形貌尺寸。如ning，doudou等通過靜電紡絲、電噴涂和水熱生長技術相結(jié)合，成功制備了具有獨特微納結(jié)構(gòu)的三維花狀ldh修飾雙層ca納米纖維膜(ldh@dca)[ning?d，lu?z，tian?c，et?al.hierarchical?and?superwettable?cellulose?acetatenanofibrous?membranes?decorated?via?3d?flower-like?layered?double?hydroxidesfor?efficient?oil/water?separation[j].separation?and?purification?technology，2024，342]。這種三維分層微納結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的超親水性和水下超疏油特性，在含油廢水凈化方面擁有廣闊前景。類似的，vicente，adrián等人采用電紡絲、旋涂、電噴涂三步法制備了有聚四氟乙烯(ptfe)和聚丙烯酸+β-環(huán)糊精(paa+β-cd)復合超疏水涂層的分層微納多級結(jié)構(gòu)集合體，通過這種方式獲得了優(yōu)異的超疏水性和耐腐蝕性用于防止電解液滲透[vicente?a，rivero?p?j，urdiroz?u，et?al.novel?design?of?superhydrophobic?andanticorrosive?ptfe?and?paa+β-cd?composite?coating?deposited?byelectrospinning，spin?coating?and?electrospraying?techniques[j].polymers，2022，14(20)]。3、通過以上的幾種不同的方法制備的具有多級結(jié)構(gòu)的微/納纖維集合體，得到的產(chǎn)物因其自身的獨特優(yōu)勢在諸多領域獲得了廣泛應用。但以上的制備方法在實際操作過程中仍存在一些問題，例如：紡絲液中鹽的引入將影響最終聚合物的性能，且紡絲過程中需要高電壓才能實現(xiàn)大規(guī)模微納纖維的制備；多針頭混紡對設備提出了較高的要求；后整理工藝使制備流程更為復雜化。更重要的是，通過這類方法制備出的纖維直徑差異小，難以實現(xiàn)更優(yōu)異的性能(更高的強力及更強的納米效應)以滿足在特殊領域中的應用。技術實現(xiàn)思路1、本發(fā)明提供了一種超倍差微/納纖維集合體的制備方法，以覆蓋鋁箔的金屬輥作為接收基材，基于兩種不相容的不同粘度的聚合物在靜電力和粘滯力的共同作用下，通過二者不相容性引起的微相分離，形成微米級和納米級纖維相互交織的多級結(jié)構(gòu)，一步靜電紡絲技術制備出超倍差微/納纖維集合體。2、一種超倍差微/納纖維集合體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：3、(1)紡絲液配置：將不相容的低粘度聚合物和高粘度聚合物以質(zhì)量比為9：1-1：9溶于溶劑中共混，制備質(zhì)量分數(shù)為10-30wt％的紡絲液；4、(2)靜電紡絲：以覆蓋鋁箔的金屬輥作為接收基材，通過一步靜電紡絲技術，在電壓10-40kv、接收距離10-30cm的紡絲參數(shù)下，制備微米級尺度纖維和納米級尺度纖維交疊的超倍差微/納纖維集合體；5、所述不相容聚合物為共混時不能形成均相體系、共混物具有非單一玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚合物，為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚酰亞胺、聚砜、聚對苯二甲酸乙二醇酯的兩種或以上；6、所述紡絲液中所用溶劑為n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺、氯仿、二甲基亞砜、環(huán)己烷、異丁醇、二氯甲烷、甲苯、乙酸乙酯的一種或以上；7、所述納米級纖維體直徑分布在100-900nm之間，微米級纖維體直徑分布在1000-3000nm之間；8、所述膜體厚度為250±20μm，孔隙率70-85％，平均孔徑4-6μm。9、優(yōu)選的，步驟(1)中所述不相容低粘度聚合物和高粘度聚合物的質(zhì)量比為3：1-1：7，所述紡絲液質(zhì)量分數(shù)為15-20wt％。10、優(yōu)選的，步驟(2)中所述靜電紡絲參數(shù)為電壓25-35kv、接收距離15-20cm。11、本發(fā)明與現(xiàn)有的技術相比，具有以下優(yōu)點及突出效果：12、(1)僅需利用共混物微相分離原理通過一步靜電法即可實現(xiàn)超倍差微/納纖維集合體的制備，為超倍差微/納纖維集合體的可控、宏量制備提供了可能；13、(2)由于共混紡絲的聚合物不相容且粘度差異較大，結(jié)合共混物微相分離原理，所制備纖維集合體內(nèi)存在獨特的直徑兩段式倍差分布的纖維，形成的多級纖維結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)顯著優(yōu)勢，且微納米尺度纖維多級結(jié)構(gòu)交疊形成的高孔隙率及纖維表面粗糙度，為膜蒸餾等分離純化的領域提供了廣闊的應用前景當前第1頁12當前第1頁12