一種具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法

專利名稱：一種具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法，屬于功能納米材料技術領域。
背景技術：
近年來，活性納米碳纖維因其超高的比表面積、可控的微介孔結構和良好的物理性能在環境、能源等重要領域的潛在應用價值越來越受到廣泛關注，其中酚醛基活性碳纖維較之其他活性碳纖維相比具有較高的碳化收率、比表面積和導電性能等優點，苯并噁嗪作為一種新型的酚醛材料，其特殊的開環聚合機理可有效改善傳統酚醛樹脂縮聚固化可控性差的缺點，而且分子結構設計的靈活性可實現對其物性的有效調控，在許多領域有望代替傳統的酚醛樹脂材料，已有研究表明苯并噁嗪基的碳納米纖維在水污染處理方面具有非常好的效果。
但在實際處理過程中由于苯并噁嗪基碳納米纖維體積小、質輕易分散等特點，導致使用后難以對其進行集中回收，不僅造成了纖維材料的浪費，而且對環境還形成了二次污染。使用具有磁性的活性納米碳纖維可以實現其在被吸附介質中的快速相分離，是解決當前苯并噁嗪基碳纖維在環境保護領域應用問題的一條有效途徑。目前還沒有涉及水體污染物吸附磁性碳纖維材料的公開專利技術。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法，以解決上述苯并噁嗪基碳納米纖維難以回收利用的技術問題。為了達到上述目的，本發明提供了一種具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法，采用靜電紡絲的方法將磁性物質的前驅體溶液、苯并噁嗪單體以及高分子聚合物模板進行混紡制備雜化納米纖維，在后續的碳纖維制備過程中實現了磁性物質在纖維材料中的原位生長，從而克服磁性材料在纖維載體中難以均勻分布的問題。通過簡易的工藝就可以獲得結構均勻、比表面積大、孔隙率高且具有良好磁性的活性碳納米纖維。本發明采用的具體技術方案如下—種具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法，其特征在于，具體步驟為第一步在室溫下，將1-30重量份的苯并噁嗪單體和0. 1-5重量份的固化催化劑溶解在裝有10-300重量份的溶劑的攪拌釜中，攪拌轉速為50-300rpm，攪拌時間為5-30min，得到質量濃度為1_25%的苯并噁嗪溶液；第二步在室溫下，將1-50重量份的混紡聚合物加入到第一步得到的苯并噁嗪溶液中攪拌混合，攪拌轉速為600-1000rpm，攪拌時間為l_3h，得到混紡聚合物質量濃度為5-35%的溶液；第三步在室溫下，將含鐵化合物加入到第二步得到的溶液中攪拌混合，含鐵化合物的質量為苯并噁嗪單體質量的15-30%，攪拌轉速為500-1500rpm，攪拌時間4_12h，得到混合溶液；第四步在室溫和相對濕度為20-60%的條件下，將第三步得到的混合溶液以
0.l-3mL/h的流速輸入到靜電紡絲設備的噴絲頭上，同時將噴絲頭連接10-40kV電源進行靜電紡絲制備苯并噁嗪復合納米纖維膜，接收裝置與噴絲頭之間的距離為5-30cm ；第五步將第四步所得苯并噁嗪復合納米纖維膜在100-300°C空氣氛圍中進行固化處理，將固化后的苯并噁嗪復合納米纖維膜置于質量濃度為10-30%的氫氧化鉀溶液中浸泡30-120min，取出后在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60-120°C，干燥時間為 30-240min,得到預處理好的苯并卩惡嗪復合納米纖維膜；第六步將第五步預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜置于真空管式爐中，在氮氣氣氛保護下升溫進行碳化處理，升溫速率為2-10°C /min，碳化溫度為600-1600°C，恒溫時間為50-200min，碳化過程結束后降溫至室溫，用0. 5-1. 5摩爾/升的鹽酸溶液酸化處理5-30min，再用去離子水清洗，放入真空烘箱進行干燥，干燥溫度為60-120°C，干燥時間為30-240min，即得到具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料。所述第一步中的苯并噁嗪單體為雙酚A-苯胺型、雙酚A-2，6_ 二氟苯胺型、苯酚-間三氟甲苯胺型、雙酚AF-4-氟苯胺型、萘酚-苯胺型、苯酚-苯胺型、雙酚AF-苯胺型、雙酚AF-間三氟甲苯胺型、萘酚-4-氟苯胺型、苯酚_2，6- 二氟苯胺型和萘酚-間三氟甲苯胺型中的至少一種。所述第一步中的固化催化劑包括苯甲酸、己二酸、草酸、芐胺和咪唑中的至少一種。所述第一步中的溶劑包括甲酸、六氟異丙醇、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、四氫呋喃、二甲基亞砜、三氯甲烷、二氯甲烷、苯、甲苯和二甲苯中的一種或兩種以上的混合物。所述第二步中的混紡聚合物為聚丙烯腈、尼龍6、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇縮丁醛、聚碳酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚醚酰亞胺、聚丙烯酰胺、聚酰亞胺、聚環氧乙烷、聚乙二醇、聚砜、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、醋酸纖維素、乙基纖維素、殼聚糖、明膠、玉米蛋白、聚羥基乙酸、聚乳酸、聚吡咯、聚乙烯吡咯烷酮、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯中的一種或兩種以上的混合物。所述第三步中的含鐵化合物為乙酰丙酮鐵、硫酸亞鐵、草酸鐵、水合硫酸鐵、氯化亞鐵、叔丁基二茂鐵、乙酰丙酮亞鐵、二茂鐵和無水氯化鐵中的至少一種。所述第四步中的接收裝置為鋁箔、銅網、織物或無紡布。所述第五步中的固化處理采取梯度升溫，其升溫過程為升溫到100 150°C保溫10 30min，升溫到160 200°C保溫10 30min，升溫到220 300°C，保溫30 60min。與現有技術相比，本發明的優點如下(I)本發明將含鐵化合物與聚合物溶液共混，通過靜電紡絲技術實現了含鐵化合物、苯并噁嗪單體與混紡聚合物的均相共混成纖，解決了磁性物質在纖維載體中難以均勻分布的問題，并且伴隨著碳化過程的進行，磁性物質在碳纖維中進行原位生長，在保證活性碳纖維具有良好磁性能的基礎上，磁性組分與纖維基體結合牢固且不對碳纖維的微孔結構產生負面影響。(2)本發明使碳纖維兼具良好磁性能，在溶劑回收、空氣凈化、催化劑載體、水處理、汽油捕集等領域都有廣泛的應用前景。(3)本發明所制備的磁性碳纖維材料符合當前社會生活需要，具有良好的實際應用價值。(4)本發明制備工藝流程簡單，反應條件溫和易控制，不需要額外的加工設備。
具體實施例方式下面結合實施例，進一步闡述本發明。以下實施例中的苯并噁嗪單體可以在Sigma中國有限公司購買到；混紡聚合物和溶劑可以在上海晶純試劑有限公司購買到；高壓電源為天津東文高壓電源廠生產的DW-P303-1ACD8型；真空管式爐為河南洛陽市西格馬儀器制造有限公司生產的T100/17型；孔隙結構分析儀為美國麥克公司生產的ASAP2020型。實施例I(I)在室溫下，將I. 2g萘酚-苯胺型苯并噁嗪單體(試劑型號P8417)和0. Ig咪唑溶解在裝有62. 5gN, N- 二甲基甲酰胺的攪拌釜中，攪拌轉速為50rpm，攪拌時間為5min，得到質量濃度為I. 8%的苯并噁嗪溶液；(2)在室溫下，將4. Ig聚丙烯腈(分子量9萬)加入到苯并噁嗪溶液中攪拌混合，攪拌轉速為600rpm，攪拌時間為lh，得到混紡聚合物質量濃度為5. 7%的溶液；(3)在室溫下,加入乙酰丙酮鐵0. 18g攪拌混合,攪拌速度為500rpm,攪拌時間為4h，得到混合溶液；(4)在室溫、相對濕度為25%的條件下，將得到的混合溶液以0. lmL/h的流速輸入到靜電紡絲設備的噴絲頭上，同時將噴絲頭連接IOkV電源進行靜電紡絲制備苯并噁嗪復合納米纖維膜，接收裝置為銅網，接收裝置與噴絲頭之間的距離為15cm ；(5)將所得苯并噁嗪復合納米纖維膜放入烘箱在空氣氛圍中進行梯度升溫固化處理，升溫程序為升溫到100°c中保持lOmin，然后升溫到160°C保持lOmin，最后升溫到220°C保持30min ;將固化后的纖維膜置于質量濃度10%的KOH溶液中浸泡30min，取出后在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa、干燥溫度為60°C，干燥時間為30min，得到預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜；(6)將預處理好的纖維膜置于真空管式爐中，在氮氣氣氛保護下升溫進行碳化處理，真空度為0. IMPa、升溫速率為2°C /min，碳化溫度為600°C，恒溫時間為50min ;碳化過程結束后降溫至室溫，用I摩爾/升的鹽酸溶液酸化處理5min，再用去離子水清洗10遍，放入真空烘箱進行干燥，真空度為0. IMPa、干燥溫度為60°C，干燥時間為30min，即得到所制備的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料；
(7)對所制備的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料進行相關性能測試，通過透射電子顯微鏡可以觀察到磁性組分Fe3O4在纖維中分布非常均勻，磁滯回線測試中磁場強度達到50安培/米，利用孔隙結構分析儀測得比表面積可達1061m2/g，平均孔徑在2-3nm。實施例2(I)在室溫下，將4. 6g苯酚-2，6-二氟苯胺型苯并噁嗪單體(試劑型號P8419)和0. 6g己二酸溶解在裝有94. 2g四氫呋喃的攪拌爸中，攪拌轉速為IOOrpm,攪拌時間為lOmin，得到質量濃度為5. 4%的苯并噁嗪溶液；(2)在室溫下，將9. 3g聚苯乙烯(分子量4萬)加入到苯并噁嗪溶液中攪拌混合，攪拌轉速為800rpm，攪拌時間為lh，得到混紡聚合物質量濃度為8. 4%的溶液；(3)在室溫下，加入草酸鐵0. 92g攪拌混合，攪拌速度為700rpm，攪拌時間為5h，得到混合溶液；(4)在室溫和相對濕度為40%的條件下，將得到的混合溶液以0. 5mL/h的流速輸入到靜電紡絲設備的噴絲頭上，同時將噴絲頭連接15kV電源進行靜電紡絲制備苯并噁嗪復合納米纖維膜，接收裝置為鋁箔，接收裝置與噴絲頭之間的距離為20cm ；(5)將所得苯并噁嗪復合納米纖維膜放入烘箱在空氣氛圍中進行梯度升溫固化處理，升溫程序為升溫到120°C保持15min，然后升溫到170°C保持15min，最后升溫到250°C保溫30min ;將固化后的纖維膜置于質量濃度15%的KOH溶液中浸泡60min，取出后在真空烘 箱中進行干燥，真空度為0. IMPa、干燥溫度為70°C，干燥時間為60min，得到預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜；(6)將預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜置于真空管式爐中，在氮氣氣氛保護下升溫進行碳化處理，真空度為0. IMPa、升溫速率為3°C /min，碳化溫度為750°C，恒溫時間為SOmin ;碳化過程結束后降溫至室溫，用I摩爾/升的鹽酸溶液酸化處理lOmin，再用去離子水清洗10遍，放入真空烘箱進行干燥，真空度為0. IMPa、干燥溫度為70°C，干燥時間為60min，即得到所制備的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料；(7)對所制備的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料進行相關性能測試，通過透射電子顯微鏡可以觀察到磁性組分Fe3O4在纖維中分布均勻，磁滯回線測試中磁場強度達到60安培/米，利用孔隙結構分析儀測得比表面積可達1174m2/g，平均孔徑在2-4nm。實施例3(I)在室溫下，將8. Ig雙酚AF-間三氟甲苯胺型苯并噁嗪單體(試劑型號P8422)和I. 2g芐胺溶解在裝有67. 7g 二氯甲烷的攪拌釜中，攪拌轉速為150rpm，攪拌時間為lOmin，得到質量濃度為11. 4%的苯并噁嗪溶液；(2)在室溫下，將16. 3g聚醚酰亞胺(分子量6萬)加入到苯并噁嗪溶液中攪拌混合，攪拌轉速為800rpm，攪拌時間為2h，得到混紡聚合物質量濃度為18. 4%的溶液；(3)在室溫下,加入水合硫酸鐵I. 8g攪拌混合,攪拌速度為800rpm,攪拌時間為7h，得到混合溶液；(4)在室溫和相對濕度為45%的條件下，將得到的混紡溶液以lmL/h的流速輸入到靜電紡絲設備的噴絲頭上，同時將噴絲頭連接18kV電源進行靜電紡絲制備苯并噁嗪復合納米纖維膜，接收裝置為鋁箔，接收裝置與噴絲頭之間的距離為22cm ；(5)將所得苯并噁嗪復合納米纖維膜放入烘箱在空氣氛圍中進行梯度升溫固化處理，升溫程序為升溫到130°C保持15min，然后升溫到180°C保持15min，最后升溫到260°C保溫30min ;將固化后的纖維膜置于質量濃度15%的KOH溶液中浸泡60min，取出后在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa、干燥溫度為65°C，干燥時間為70min，得到預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜；(6)將預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜置于真空管式爐中，在氮氣氣氛保護下升溫進行碳化處理，真空度為0. IMPa、升溫速率為4°C /min,碳化溫度為850°C，恒溫時間為IOOmin ;碳化過程結束后降溫至室溫，用I摩爾/升的鹽酸溶液酸化處理lOmin，再用去離子水清洗10遍，放入真空烘箱進行干燥，真空度為0. IMPa、干燥溫度為70°C，干燥時間為60min，即得到所制備的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料；(7)對所制備的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料進行相關性能測試，通過透射電子顯微鏡可以觀察到磁性組分Fe3O4在纖維中分布非常均勻，磁滯回線測試中磁場強度達到75安培/米，利用孔隙結構分析儀測得比表面積可達1342m2/g，平均孔徑在3-4nm。實施例4(I)在室溫下，將14. 7g苯酚-苯胺型苯并噁嗪單體(試劑型號P8416)和2. 5g苯甲酸溶解在裝有61. 2g N-甲基吡咯烷酮的攪拌釜中，攪拌轉速為150rpm，攪拌時間為lOmin，得到質量濃度為15. 2%的苯并噁嗪溶液；(2)在室溫下，將22. 3g聚乙烯醇(分子量8萬)加入到苯并噁嗪溶液中攪拌混合，攪拌轉速為800rpm，攪拌時間為2h，得到混紡聚合物質量濃度為21. 5%的溶液； (3)在室溫下，加入乙酰丙酮亞鐵2. 9g攪拌混合，攪拌速度為800rpm，攪拌時間為8h，得到混合溶液；(4)在室溫下和相對濕度為50%的條件下，將得到的混合溶液以2mL/h的流速輸入到靜電紡絲設備的噴絲頭上，同時將噴絲頭連接20kV電源進行靜電紡絲制備苯并噁嗪復合納米纖維膜，接收裝置為鋁箔，接收裝置與噴絲頭之間的距離為24cm ；(5)將所得苯并噁嗪復合納米纖維膜放入烘箱在空氣氛圍中進行梯度升溫固化處理，升溫程序為升溫到110°c保持15min，然后升溫到190°C保持15min，最后升溫到240°C保持30min ;將固化后的纖維膜置于質量濃度20%的KOH溶液中浸泡90min，取出后在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa、干燥溫度為80°C，干燥時間為lOOmin，得到預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜；(6)將預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜置于真空管式爐中，在氮氣氣氛保護下升溫進行碳化處理，真空度為0. IMPa、升溫速率為6°C /min,碳化溫度為900°C，恒溫時間為120min ;碳化過程結束后降溫至室溫，用I摩爾/升的鹽酸溶液酸化處理15min，再用去離子水清洗10遍，放入真空烘箱進行干燥，真空度為0. IMPa、干燥溫度為80°C，干燥時間為150min,即得到所制備的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料；(7)對所制備的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料進行相關性能測試，通過透射電子顯微鏡可以觀察到磁性組分Fe3O4在纖維中分布非常均勻，磁滯回線測試中磁場強度達到80安培/米，利用孔隙結構分析儀測得比表面積可達1477m2/g，平均孔徑在2-4nm。實施例5(I)在室溫下，將21. 5g雙酚AF-4-氟苯胺型苯并噁嗪單體(試劑型號P8421)和4. 4g己二酸溶解在裝有87. 2g六氟異丙醇的攪拌爸中，攪拌轉速為200rpm,攪拌時間為20min，得到質量濃度為19. 2%的苯并噁嗪溶液；(2)在室溫下，將40. 3g乙基纖維素(分子量3萬)加入到苯并噁嗪溶液中攪拌混合，攪拌轉速為900rpm，攪拌時間為3h，得到混紡聚合物質量濃度為26. 5%的溶液；(3)在室溫下,加入叔丁基二茂鐵4. 7g攪拌混合,攪拌速度為1200rpm,攪拌時間為10h，得到混合溶液；
(4)在室溫下和相對濕度為55%的條件下，將得到的混合溶液以2. 5mL/h的流速輸入到靜電紡絲設備的噴絲頭上，同時將噴絲頭連接25kV電源進行靜電紡絲制備苯并噁嗪復合納米纖維膜，接收裝置為無紡布，接收裝置與噴絲頭之間的距離為25cm ；(5)將所得苯并噁嗪復合納米纖維膜放入烘箱在空氣氛圍中進行梯度升溫固化處理，升溫程序為升溫到130°C保持25min，然后升溫到200°C保持25min，最后升溫到280°C保持50min ;將固化后的纖維膜置于質量濃度25%的KOH溶液中浸泡90min，取出后在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa、干燥溫度為100°C，干燥時間為180min，得到預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜；(6)將預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜置于真空管式爐中，在氮氣氣氛保護下升溫進行碳化處理，真空度為0. IMPa、升溫速率為8V /min，碳化溫度為1400°C，恒溫時間為160min ;碳化過程結束后降溫至室溫，用I摩爾/升的鹽酸溶液酸化處理25min，再用 去離子水清洗10遍，放入真空烘箱進行干燥，真空度為0. IMPa、干燥溫度為100°C，干燥時間為180min，即得到所制備的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料；(7)對所制備的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料進行相關性能測試，通過透射電子顯微鏡可以觀察到磁性組分Fe3O4在纖維中分布十分均勻，磁滯回線測試中磁場強度達到80安培/米，利用孔隙結構分析儀測得比表面積可達1610m2/g，平均孔徑在4-5nm。實施例6(I)在室溫下，將30. Og雙酚A-2，6- 二氟苯胺型苯并噁嗪單體(試劑型號P8425)和5. Og草酸溶解在裝有85. Og 二甲苯的攪拌爸中，攪拌轉速為200rpm,攪拌時間為30min,得到質量濃度為25. 0%的苯并噁嗪溶液；(2)在室溫下，將50. Og聚對苯二甲酸乙二醇酯(分子量7萬)加入到苯并噁嗪溶液中攪拌混合，攪拌轉速為900rpm，攪拌時間為3h，得到混紡聚合物質量濃度為29. 5%的溶液；(3)在室溫下,加入乙酰丙酮鐵8. 8g攪拌混合,攪拌速度為1500rpm,攪拌時間為12h，得到混合溶液；(4)在室溫下和相對濕度范圍為60 %的條件下，將得到的混合溶液以3mL/h的流速輸入到靜電紡絲設備的噴絲頭上，同時將噴絲頭連接40kV電源進行靜電紡絲制備苯并噁嗪復合納米纖維膜，接收裝置為無紡布，接收裝置與噴絲頭之間的距離為30cm ；(5)將所得苯并噁嗪復合納米纖維膜放入烘箱在空氣氛圍中進行梯度升溫固化處理，升溫程序為升溫到150°C保持30min，然后升溫到200°C保持30min，最后升溫到300°C保持60min ;將固化后的纖維膜置于質量濃度30%的KOH溶液中浸泡120min，取出后在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa、干燥溫度為120°C，干燥時間為240min，得到預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜；(6)將預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜置于真空管式爐中，在氮氣氣氛保護下升溫進行碳化處理，真空度為0. IMPa、升溫速率為10°C /min，碳化溫度為1600°C，恒溫時間為200min ;碳化過程結束后降溫至室溫，用I摩爾/升的鹽酸溶液酸化處理30min，再用去離子水清洗10遍，放入真空烘箱進行干燥，真空度為0. IMPa、干燥溫度為120°C，干燥時間為240min，即得到所制備的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料；(7)對所制備的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料進行相關性能測試，通過透射電子顯微鏡可以觀察到磁性組分Fe3O4在纖維中分布十分均勻，磁滯回線測試中磁場強度達到90安培/米，利用孔隙結構分析儀測得比表面積可達1675m2/g， 平均孔徑在2-4nm。
權利要求
1.一種具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法，其特征在于，具體步驟為 第一步在室溫下，將1-30重量份的苯并噁嗪單體和0. 1-5重量份的固化催化劑溶解在裝有10-300重量份的溶劑的攪拌釜中，攪拌轉速為50-300rpm，攪拌時間為5_30min，得到質量濃度為1-25%的苯并噁嗪溶液； 第二步在室溫下，將1-50重量份的混紡聚合物加入到第一步得到的苯并噁嗪溶液中攪拌混合，攪拌轉速為600-1000rpm，攪拌時間為l_3h，得到混紡聚合物質量濃度為5-35%的溶液； 第三步在室溫下，將含鐵化合物加入到第二步得到的溶液中攪拌混合，含鐵化合物的質量為苯并噁嗪單體質量的15-30%，攪拌轉速為500-1500rpm，攪拌時間4_12h，得到混合溶液； 第四步在室溫和相對濕度為20-60 %的條件下，將第三步得到的混合溶液以0. l-3mL/h的流速輸入到靜電紡絲設備的噴絲頭上，同時將噴絲頭連接10-40kV電源進行靜電紡絲制備苯并噁嗪復合納米纖維膜，接收裝置與噴絲頭之間的距離為5-30cm ； 第五步將第四步所得苯并噁嗪復合納米纖維膜在100-250°C空氣氛圍中進行固化處理，將固化后的苯并噁嗪復合納米纖維膜置于質量濃度為10-30%的氫氧化鉀溶液中浸泡30-120min，取出后在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60_120°C，干燥時間為30_240min，得到預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜； 第六步將第五步預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜置于真空管式爐中，在氮氣氣氛保護下升溫進行碳化處理，升溫速率為2-10°C /min，碳化溫度為600-1600°C，恒溫時間為50-200min，碳化過程結束后降溫至室溫，用0. 5-1. 5摩爾/升的鹽酸溶液酸化處理5-30min，再用去離子水清洗，放入真空烘箱進行干燥，干燥溫度為60-120°C，干燥時間為30-240min，即得到具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料。
2.如權利要求I所述的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法，其特征在于，所述第一步中的苯并噁嗪單體為雙酚A-苯胺型、雙酚A-2，6- 二氟苯胺型、苯酚-間三氟甲苯胺型、雙酚AF-4-氟苯胺型、萘酚-苯胺型、苯酚-苯胺型、雙酚AF-苯胺型、雙酚AF-間三氟甲苯胺型、萘酚-4-氟苯胺型、苯酚_2，6- 二氟苯胺型和萘酚-間三氟甲苯胺型中的至少一種。
3.如權利要求I所述的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法，其特征在于，所述第一步中的固化催化劑包括苯甲酸、己二酸、草酸、芐胺和咪唑中的至少一種。
4.如權利要求I所述的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法，其特征在于，所述第一步中的溶劑包括甲酸、六氟異丙醇、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、四氫呋喃、二甲基亞砜、三氯甲烷、二氯甲烷、苯、甲苯和二甲苯中的一種或兩種以上的混合物。
5.如權利要求I所述的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法，其特征在于，所述第二步中的混紡聚合物為聚丙烯腈、尼龍6、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇縮丁醛、聚碳酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚醚酰亞胺、聚丙烯酰胺、聚酰亞胺、聚環氧乙烷、聚乙二醇、聚砜、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、醋酸纖維素、乙基纖維素、殼聚糖、明膠、玉米蛋白、聚羥基乙酸、聚乳酸、聚吡咯、聚乙烯吡咯烷酮、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯中的一種或兩種以上的混合物。
6.如權利要求I所述的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法，其特征在于，所述第三步中的含鐵化合物為乙酰丙酮鐵、硫酸亞鐵、草酸鐵、水合硫酸鐵、氯化亞鐵、叔丁基二茂鐵、乙酰丙酮亞鐵、二茂鐵和無水氯化鐵中的至少一種。
7.如權利要求I所述的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法，其特征在于，所述第四步中的接收裝置為鋁箔、銅網、織物或無紡布。
8.如權利要求I所述的具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法，其特征在于，所述第五步中的固化處理采取梯度升溫，其升溫過程為升溫到100 150°C保溫10 30min，升溫到160 200°C保溫10 30min，升溫到220 300°C，保溫30 60min。
全文摘要
本發明提供了一種具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料的制備方法，其特征在于，具體步驟為將苯并噁嗪單體和固化催化劑溶解在溶劑中，得到苯并噁嗪溶液；加入混紡聚合物和含鐵化合物；進行靜電紡絲，進行固化處理，將固化后的苯并噁嗪復合納米纖維膜置于氫氧化鉀溶液中浸泡，取出后在真空烘箱中進行干燥，得到預處理好的苯并噁嗪復合納米纖維膜；置于真空管式爐中，在氮氣氣氛保護下升溫進行碳化處理，碳化過程結束后降溫至室溫，進行酸化處理，放入真空烘箱進行干燥，即得到具有磁性的苯并噁嗪基碳納米纖維材料。本發明在碳纖維本身優異性能的基礎上賦予材料磁性，使其在溶劑回收、水處理、汽油捕集等領域具有廣泛的應用前景。
文檔編號D01F11/12GK102653891SQ20121013627
公開日2012年9月5日 申請日期2012年5月3日 優先權日2012年5月3日
發明者丁彬, 任韜, 俞建勇, 斯陽 申請人:東華大學