聚苯乙烯PS纳米纤维的制备方法

聚苯乙烯纳米纤维的制备

一、背景

聚苯乙烯（Polystyrene，缩写PS）是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物。聚苯乙烯无色透明，能自由着色，相对密度也仅次于PP、PE，具有优异的电性能，特别是高频特性好。聚苯乙烯玻璃化温度80～90℃，熔融温度240℃，通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度0～70℃，但脆，低温易开裂。

聚苯乙烯的结构式

聚苯乙烯纳米纤维的应用领域非常广泛，主要应用于过滤等领域。Zheng等对比了两种不同相对分子质量的聚苯乙烯的静电纺丝纤维膜，发现高分子量的PS可以在较低浓度（5%-10%）下可得到珠链状或均匀的纤维；而低分子量的PS在20％的浓度下也只能获得微球结构[1]。Lu等[3]以0.5%BMIPF6作为PS电纺溶液的添加剂，制得了具有树枝状分支结构的PS／BMIPF6纤维膜，有效增加了纤维膜表面的粗糙度，具有了自清洁特性[2]。苏州大学Jiang等由聚苯乙烯溶液静电纺丝、磺化制得了纳米级聚合物阳离子交换纤维(PNIE），这种聚苯乙烯纳米纤维的离子交换能力强、交换速度快[3]。

二、纳米纤维的制备

2.1仪器和试剂

仪器：型静电纺丝装置(SS-2535)；磁力搅拌器；电子天平；扫描电镜。

试剂：聚苯乙烯(PS)；DMF（市售，分析纯）；

2.2聚苯乙烯纳米纤维膜的制备

使用静电纺丝装置制备纳米纤维膜，原料采用聚苯乙烯（Ｍw＝190000）可纺聚合物，N,N-二甲基甲酰胺为溶剂。将一定量的PS溶入DMF中，搅拌3h并陈化12ｈ后得到质量分数为10％的纺丝液；将纺丝液放入静电纺丝机推注装置中，调整纺丝工艺参数（纺丝电压，接收距离，推进速率）进行静电纺丝，纺丝完成后将所得纤维膜置于干燥箱中40℃干燥24ｈ，即得到PS纳米纤维膜。

三、结构表征

扫描电子显微镜广泛应用于对静电纺纤维表面形貌的观察。在实际的应用中能够有效地反映具有不同表面形貌的静电纺纤维，包括光滑表面、珠串结构、带状结构和粗糙表面等。

扫描电子显微镜的试样制备可分为两种：对于导电性良好的试样，可以直接用于电镜观察且能够保持其原始形貌；对于不导电或导电性差的试样，则需要对试样表面进行喷金或喷碳处理后才能够用于电镜观察。在具体实验中，当要对试样进行高放大倍数和高分辨率观察时，需要喷金或碳厚度在10nm,而一般情况下厚度在10~30nm范围为宜。

图1为不同纺丝电压下静电纺丝所得PS纤维膜的微观形貌，其中图（ａ）、（ｃ）对应的纺丝电压分别为１、20kV，右上角插图为孔隙尺寸分布。

Fig.1图１不同纺丝电压下静电纺丝所得PS纤维膜的微观形貌和孔隙尺寸分布

参考文献

[1]Zheng J,He A,Li J,Xu J,et al.Polymer,2006,47(20):7095-7102.

[2]Lu X,Zhou J,Zhao Y,Qiu Y,et al.Chemistry of Materials,2008,20(10):3420-3424.

[3]蒋孝山,,高强,朱新生.国外丝绸,2008,1:1-2.

来源：永康乐业