利用电纺丝技术制备的三维多孔纱线及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105839203A(43)申请公布日2016.08.10(21)申请号201610273756.2(22)申请日2016.04.28(71)申请人中国工程物理研究院化工材料研究所地址621000四川省绵阳市绵山路64号申请人四川省新材料研究中心(72)发明人李小东王斌程建丽倪伟官群(74)专利代理机构四川省成都市天策商标专利事务所51213代理人李静云(51)Int.Cl.D01D5/00(2006.01)D01D5/24(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称利用电纺丝技术制备的三维多孔纱线及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种利用电纺丝技术制备的三维多孔纱线及其制备方法。该方法是采用旋转纤维作为支撑物收集电纺丝制备的聚合物或聚合物复合纤维，并通过后续处理制备得到三维多孔纱线。本发明的制备方法可以使纱线成型快速直接，并且该方法适合所有高压静电纺丝可制备的纳米材料的手机成型；并且本发明制备得到的纱线具有互联通的网络结构，有利于实现大的电导率。所述纳米纤维之间由大量互相联通的孔隙填充，有利于液体如电解液在电极中的扩散。CN105839203ACN105839203A权利要求书1/1页1.一种利用电纺丝技术制备三维多孔纱线的制备方法，其特征在于该方法是采用旋转纤维作为支撑物收集电纺丝制备的聚合物或聚合物复合纤维，并通过后续处理得到三维多孔纱线。2.根据权利要求1所述的利用电纺丝技术制备三维多孔纱线的制备方法，其特征在于所述旋转纤维是直径＜1cm的金属丝、棉线、化学纤维或玻璃纤维。3.根据权利要求1所述的利用电纺丝技术制备三维多孔纱线的制备方法，其特征在于所述旋转纤维的旋转转速为0～20000rpm。4.根据权利要求1所述的利用电纺丝技术制备三维多孔纱线的制备方法，其特征在于所述聚合物或聚合物复合纤维包括聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚氧乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚3,4-乙撑二氧噻吩、聚苯胺中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的利用电纺丝技术制备三维多孔纱线的制备方法，其特征在于所述后续处理为去除或不去除旋转纤维，其后续处理包括碳化工艺、原位聚合、酸碱处理、光固化、电子或离子束辐照或放射性辐照。6.一种三维多孔纱线，其特征在于该三维多孔纱线是由权利要求1～5任意一项制备方法制备得到。7.根据权利要求6所述的三维多孔纱线，其特征在于所述三维多孔纱线是由直径＜1μm的纳米纤维组成，所述纳米纤维之间由互相联通的孔径＞10nm的孔隙填充。2CN105839203A说明书1/4页利用电纺丝技术制备的三维多孔纱线及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种利用电纺丝技术制备的三维多孔纱线及其制备方法。背景技术[0002]早在20世纪60年代，可穿戴智能设备的思想和雏形即已出现。近几年，随着信息技术、纳米技术、材料科学、储能技术等的快速发展，可穿戴设备开始进入了快速发展的阶段，其形态和功能开始变得多样化，逐渐在工业、医疗、军事、教育、娱乐等诸多领域表现出重要的研究价值和应用潜力。可穿戴设备的发展为能源供给器件提出了更多的要求：可编织、轻质化、大容量、高倍率、高稳定性等。[0003]当前制备线状电极的方法包括湿法纺丝技术，干法纺丝，限域水热等技术。用湿法纺丝或干法纺丝技术制备纱线对材料的物理化学性质有一定要求，一些性能优良的材料往往不满足干法纺丝和湿法纺丝的条件。如干法纺丝需要材料为聚合物并具有一定的粘度、分子量足够大、合适的导电性和表面张力等；湿法纺丝则利用材料在某些化学反应下的固化性质来制备纱线，只有适用于满足特定的化学反应的材料。而限域水热法除了要求满足特定的化学反应、还需要反应产物生成连续的溶胶或者凝胶纱线。另外，限域水热法受限域容器的限制，无法连续生产纱线。[0004]从上面的分析可以看出，当前制备纱线的方法都有其局限性，而探索新的纱线制备技术来代替或者弥补当前技术成为当前纳米材料领域的一个关键技术问题。该问题的解决将为超级电容器、锂离子电池、锂硫电池、光电化学电极、光催化、污染物吸附等领域提供新的材料制备技术。发明内容[0005][要解决的技术问题][0006]本发明的目的是解决上述现有技术问题，提供一种利用电纺丝技术制备的三维多孔纱线及其制备方法。[0007][技术方案][0008]为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：[0009]本发明借助高压静电纺丝技术，采用特殊的电纺丝收丝器——旋转纤维来实现纱线电极的直接成型收集。[0010]一种利用电纺丝技术制备三维多孔纱线的制备方法，该方法是采用旋转纤维作为支撑物收集电纺丝制备的聚合物或聚合物复合纤维，并通过后续处理制备得到三维多孔纱线。