CN115928262A 审中 一种高孔隙率的聚合物离子凝胶纤维及其制备和应用
1.一种聚合物离子凝胶纤维的制备方法,其特征在于,所述制备方法为:先将高分子材料、离子液体、助纺剂和溶剂混合均匀制成纺丝原液,然后将纺丝原液通过气流纺丝法制得聚合物离子凝胶纤维。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物离子凝胶纤维的制备方法,其特征在于,所述高分子材料包括:聚氨酯、聚酰胺酸、聚偏氟乙烯或聚乙烯醇;优选的,所述高分子材料为聚酰胺酸或聚氨酯;更优选为聚酰胺酸。
3.根据权利要求1或2所述的一种聚合物离子凝胶纤维的制备方法,其特征在于,所述离子液体包括:咪唑类离子液体、哌啶类离子液体、吡啶类离子液体、季胺类离子液体或季鏻类离子液体中的一种;优选的,所述离子液体为咪唑类离子液体或季鏻类离子液体;更优选为咪唑类离子液体。
4.根据权利要求1~3任一项所述的一种聚合物离子凝胶纤维的制备方法,其特征在于,所述助纺剂包括:聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮或聚环氧乙烷;
进一步,所述溶剂选自:N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙腈或乙醇。
5.根据权利要求1~4任一项所述的一种聚合物离子凝胶纤维的制备方法,其特征在于,将高分子材料、离子液体、助纺剂和溶剂混合均匀制成纺丝原液的方法为:先将高分子材料溶液和离子液体室温下搅拌混匀制得前驱体溶液,再将前驱体溶液和助纺剂溶液搅拌混匀,最后脱泡处理得纺丝原液。
6.根据权利要求1~5任一项所述的一种聚合物离子凝胶纤维的制备方法,其特征在于,当所述高分子材料为聚酰胺酸时,离子液体的质量占固体总质量的10~57%,助纺剂的质量占固体总质量的18~40%,固体总质量=高分子材料的质量+离子液体的质量+助纺剂的质量,所述纺丝原液的固含量为10~30%。
7.根据权利要求1~6任一项所述的一种聚合物离子凝胶纤维的制备方法,其特征在于,当所述高分子材料为聚酰胺酸时,所述聚合物离子凝胶纤维的制备方法为:先将聚酰胺酸、离子液体、助纺剂和溶剂混合均匀制成纺丝原液,然后将纺丝原液通过气流纺丝法制得聚酰胺酸离子凝胶纤维,最后亚胺化处理后得聚酰亚胺离子凝胶纤维。
8.根据权利要求7所述的一种聚合物离子凝胶纤维的制备方法,其特征在于,所述聚合物离子凝胶纤维的制备方法包括以下步骤:
1)将离子液体和高分子材料溶液在室温下搅拌0.5~1h,得到离子液体/高分子材料混合溶液;
2)将助纺剂与溶剂在室温下搅拌2~5h,得到助纺剂溶液;
3)将助纺剂溶液加入到步骤1)中的离子液体/高分子材料混合溶液中,在室温下搅拌2~3h得到纺丝原液;
4)将步骤3)所得纺丝原液通过气流纺丝法制得离子凝胶纤维;
5)将步骤4)所得离子凝胶纤维进行亚胺化处理,获得高孔隙率三维聚合物离子凝胶纤维;
进一步,步骤4)的气流纺丝法中,喷气口的气流压强为0.05~0.5MPa,喷口至接收装置的距离为10~25cm;
进一步,步骤4)的气流纺丝法的过程为:将所得纺丝原液加入注射泵中,针头的孔径为0.05~0.4mm,纺丝原液的进给速率为0.01~0.05ml/min;喷气口的气流压强为0.05~0.5MPa,调整喷口至接收装置的距离为10~25cm;收集0.5~1h后得到纤维;所得纤维在室温下静置1~5h,待溶剂挥发完全,获得稳定的聚合物离子凝胶纤维。
9.一种聚合物离子凝胶纤维,其特征在于,所述聚合物离子凝胶纤维采用权利要求1~8任一项所述的方法制得;
进一步,所述聚合物离子凝胶纤维的孔隙率大于80%。
10.权利要求9所述的聚合物离子凝胶纤维在传感器或电池中的用途。
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