一种聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法

本发明属于材料，特别是涉及一种聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法。背景技术：1、聚酰亚胺纤维是一种可负载光催化剂的材料，具有合成工艺绿色、易于重复使用、使用后无二次污染及高稳定性等优点。但在负载形式上存在复合材料之间结合力的问题。2、现有技术中，聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法通常是将光催化颗粒负载到聚酰亚胺纤维上，利用光催化颗粒实现纤维的光催化性能，常见的光催化颗粒,如tio2、zno等。但是在这种材料负载的过程中，对纤维的处理会降低纤维的强度，影响后续使用。且在光催化使用中，存在因材料之间结合力不足致颗粒脱落的问题。3、苝酰亚胺聚合物是一种具有给体-受体电子传输界面的光催化剂，具有良好的化学、热和光化学稳定性能,其苝酰亚胺结构具有很高的电子传输速率，可促进有机污染物的分解，但是其在有机溶剂中的溶解性差，成本高，加工工艺复杂，如何将苝酰亚胺结构引入光催化纤维材料面临合成难和成本高的问题。4、现有专利cn 115521458 a提供了含苝酰亚胺结构单体的聚酰亚胺材料制备方法，利用配方调配，使用苝四羧酸二酐合成二胺单体，再将其与不同中心结构的四种二酐单体通过溶剂辅助加热生成这一系列的新型聚酰亚胺材料，该系列聚酰亚胺具有光催化活性好，可见光范围内有宽光谱效应，以及良好的光稳定性能。5、王馨等人以由均苯四甲酸二酐合成的聚酰亚胺为基质，加入不同量的单体苝四羧酸二酐，研磨粉末合成了一系列聚合物光催化材料。随着苝四羧酸二酐含量的增加，复合材料的可见光吸收能力逐渐增大，对罗丹明b和亚甲基蓝有机染料的降解具有高效且稳定的性能。该方法采用的是粉末研磨。6、现有专利cn 117205965 a提供了一种聚酰亚胺光催化纤维的制备方法，采用的是涂敷工艺。7、苝四羧酸二酐作为合成苝酰亚胺的关键原料，有价格高和溶解性不佳的问题，导致在聚酰亚胺的制备过程中直接加入至主链，面临工艺难题和高成本。同时，光催化反应通常在催化剂表面进行，对于苝酰亚胺，内部的光催化材料难以发挥最大的效果，现有的光催化材料表面的复合方法都存在界面结合力不强的缺陷，会造成光催化材料的浪费。8、而通过在聚酰亚胺表面原位自组装苝酰亚胺来制备光催化材料则是一种可行途径。技术实现思路1、为实现上述目的，本发明提出一种新方法，通过简便低成本的原位自组装工艺，将苝酰亚胺结构引入聚酰亚胺纤维体系中，从而制备出以苝酰亚胺为外皮、聚酰亚胺为芯的光催化纤维材料，既保证纤维力学性能，又有优异光催化效果，且光催化材料与纤维亲和力高，不会起皮脱落。2、本发明为一种聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：3、s1，将一定量的聚酰亚胺纤维用0.5～1.5mol/l的naoh碱溶液浸泡1～10min，制备碱处理聚酰亚胺纤维；4、s2，将碱处理聚酰亚胺纤维浸泡于0.5～1.5mol/l的盐酸溶液中1min，制备表面开环的聚酰亚胺纤维；5、s3，在dmac溶剂中加入一定量的二胺单体，待完全溶解后，加入苝四羧酸二酐，得到苝酰胺酸低聚物；6、s4，将表面开环的聚酰亚胺纤维浸泡于苝酰胺酸低聚物中，合成原位自组装苝酰胺酸聚酰亚胺纤维；7、s5，将原位自组装苝酰胺酸聚酰亚胺纤维进行热处理，热处理温度为200℃～350℃，处理时间为0.5～3h，获得苝酰亚胺聚酰亚胺纤维。8、优选地，s1中，naoh碱溶液的浓度为1mol/l。9、优选地，s1中，浸泡时间为5min。10、优选地，s2中，盐酸溶液的浓度为1mol/l。11、优选地，s3中，二胺单体与苝四羧酸二酐的摩尔数量之比为(n+1):n，其中n为大于或等于1的整数。12、优选地，s3中，二胺单体与苝四羧酸二酐的摩尔数量之比为3:2。13、优选地，s3中，二胺单体包括苯二胺、对苯二胺、萘二胺、联苯二胺、联萘二胺、二氨基芴、二氨基菲、二氨基蒽醌、二氨基吡啶、甲基胍胺、三聚氰胺或密勒胺中的至少一种。14、优选地，s3中，二胺单体为对苯二胺。15、优选地，s5中，热处理温度为300℃。16、优选地，s5中，处理时间为2h。17、与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：18、本发明通过简便低成本的原位自组装工艺，将苝酰亚胺结构引入聚酰亚胺纤维体系中，从而制备出以苝酰亚胺为外皮、聚酰亚胺为芯的光催化纤维材料，既保证纤维力学性能，又有优异光催化效果，且光催化材料与纤维亲和力高，不会起皮脱落，避免了苝酰亚胺难以纤维化的问题，同时可以极大地减少成本问题。19、其次，本发明通过开环处理聚酰亚胺纤维并配制多余氨基的低聚物，在聚酰亚胺纤维表面附着苝酰亚胺，二者能够以化学反应结合的方式复合，进一步热处理提高聚合度，得到紧密结合的复合材料。技术特征：1.一种聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法，其特征在于，所述s1中，所述naoh碱溶液的浓度为1mol/l。3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法，其特征在于，所述s1中，浸泡时间为5min。4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法，其特征在于，所述s2中，所述盐酸溶液的浓度为1mol/l。5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法，其特征在于，所述s3中，所述二胺单体与所述苝四羧酸二酐的摩尔数量之比为(n+1):n，其中n为大于或等于1的整数。6.根据权利要求5所述的聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法，其特征在于，所述s3中，所述二胺单体与所述苝四羧酸二酐的摩尔数量之比为3:2。7.根据权利要求1所述的聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法，其特征在于，所述s3中，所述二胺单体包括苯二胺、对苯二胺、萘二胺、联苯二胺、联萘二胺、二氨基芴、二氨基菲、二氨基蒽醌、二氨基吡啶、甲基胍胺、三聚氰胺或密勒胺中的至少一种。8.根据权利要求7所述的聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法，其特征在于，所述s3中，所述二胺单体为对苯二胺。9.根据权利要求1所述的聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法，其特征在于，所述s5中，所述热处理温度为300℃。10.根据权利要求1所述的聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法，其特征在于，所述s5中，所述处理时间为2h。技术总结本发明公开了一种聚酰亚胺基光催化纤维的制备方法，包括如下步骤：S1，将聚酰亚胺纤维用NaOH碱溶液浸泡，制备碱处理聚酰亚胺纤维；S2，将碱处理聚酰亚胺纤维浸泡于盐酸溶液中，制备表面开环的聚酰亚胺纤维；S3，在DMAc溶剂中加入二胺单体，加入苝四羧酸二酐，得到苝酰胺酸低聚物；S4，将表面开环的聚酰亚胺纤维浸泡于苝酰胺酸低聚物中，合成原位自组装苝酰胺酸聚酰亚胺纤维；S5，将原位自组装苝酰胺酸聚酰亚胺纤维进行热处理，获得苝酰亚胺聚酰亚胺纤维。本发明通过简便低成本的原位自组装工艺，将苝酰亚胺结构引入聚酰亚胺纤维体系中，从而制备出以苝酰亚胺为外皮、聚酰亚胺为芯的光催化纤维材料，既保证纤维力学性能，又有优异光催化效果。技术研发人员：张亚琪,周忠福,陈斌,孙雪娇,丁辉,刘璞,郭蓉,张莹,李光石,鲁雄刚受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/8/15