对位芳纶纳米纤维膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种对位芳纶纳米纤维膜及其制备方法，属于特种纤维材料领域。
背景技术
现代科学技术的发展对材料的性能提出越来越高的要求，随着纳米技术的出现，纳米材料的性质和应用开始成为学者们研究的热点。纳米材料和纳米技术是当下进行材料研究和变革最具有潜力的领域之一，也是形成新一代先进纤维和复合材料的基础，微纳米纤维结构的应用也已经成为许多新兴产业技术的核心，从宏观到微观的研究也必将成为之后的趋势。连续纳米纤维代表了一类新兴的纳米材料，在材料的结构和应用结合上有关键的优势，如何将材料推向结构纳米化和功能纳米化也是现如今的研究热点之一。
Kevlar纤维，即对位芳香族聚酰胺纤维，它因为具有强度高、模量高、密度低、热稳定性好的特性而备受关注。但PPTA纤维的制备过程比较严苛，是由严格等质量比的对苯二甲酰氯和对苯二胺单体在强极性的酰胺溶剂或强酸溶剂里先缩合聚合或低温溶液聚合(如在含有LiCl的NMP强极性体系，或浓硫酸、氯磺酸和氟代醋酸等强酸溶剂中)，接着溶液进行纺丝得到高结晶度、高取向的微米级初纺纤维。Kevlar纤维分子链间存在两种作用力，一个是不同分子链间酰胺基团的氮氢键相互作用形成的氢键，另一个是相邻分子链间苯环相互叠加形成的π-π共轭作用；正是由于其极强的分子间作用力，高的结晶度，惰性的表面使其应用停留在微纤尺度，无法将其稳定的纳米化，得到对位芳纶纳米纤维，从而扩大其应用范围。
现有技术中尚未有具有较好的结构和性能的对位芳纶纳米纤维膜的相关报道。
发明内容
针对上述缺陷，本发明首次提供了一种对位芳纶纳米纤维膜的制备方法，该方法成功地制得了具有良好结构和性能的对位芳纶纳米纤维膜，并且该制备方法工艺简单，易于操作，对于芳纶纳米纤维的研究具有突破性的指导意义。
本发明的技术方案：
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种对位芳纶纳米纤维膜的制备方法，所述制备方法为：先在对位芳纶纤维溶液中加入助纺剂制得均匀的纺丝液，然后所得纺丝液通过静电纺丝的方法制得对位芳纶纳米纤维膜；其中，所述助纺剂为聚环氧乙烷、聚乙烯吡络烷酮或聚乙烯醇中的一种，助纺剂与对位芳纶纤维溶液中对位芳纶纤维的质量比为：对位芳纶纤维10重量份，助纺剂1～12重量份。
进一步，所述助纺剂的重均分子量为30～700万；如果分子量过小，则纤维中会出现纺锤体结构；如果分子量过大，则纤维会出现粗细不均匀的情况，并且伴随纺锤体结构出现。
进一步，上述制备方法中，所述对位芳纶纤维溶液的质量浓度为0.5～2.5wt％；如果溶液的浓度过低，静电纺丝过程则会因为纺丝液的粘度过低而无法进行；如果溶液浓度过高，那么溶液粘度偏大，静电纺丝过程中静电场拉伸力不够致使纤维直径偏大且粗细不均匀。
进一步，上述制备方法中，所述静电纺丝的工艺条件为：静电纺丝的电压为7～15kv，纺丝速率为0.1～0.5ml/h，喷丝口与接收装置之间的距离为10～15cm，纺丝温度为35～70℃。
进一步，上述方法中，当静电纺丝方法中的接收装置为平板接收器时，所得对位芳纶纳米纤维膜的微观结构表现为：薄膜中的纳米纤维呈现无规分布状态；当接收装置为滚筒收集器时，所得对位芳纶纳米纤维膜的微观结构表现为：薄膜中的纳米纤维在沿着滚筒转动方向具有一定的取向度。
进一步，上述方法中，对位芳纶纤维溶液中加入助纺剂制得均匀的纺丝液的方法为：在对位芳纶纤维溶液中加入助纺剂，加热搅拌使助纺剂完全溶解即制得均匀的纺丝液；其中，加热温度为25-70℃，优选为50℃。
进一步，上述制备方法中，所述对位芳纶纤维溶液采用下述方法制得：将对位芳纶微米纤维在有机溶剂和助溶剂的作用下搅拌使其溶解，然后除去多余的助溶剂和未完全溶解的对位芳纶纤维，得到均匀的对位芳纶纤维溶液。
进一步，所述对位芳纶纤维溶液的制备方法中，所述有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃或丙酮中的一种。
进一步，所述对位芳纶纤维溶液的制备方法中，所述助溶剂为为氢氧化钾、氢氧化钠、叔丁醇钾或仲丁醇钾中的一种。
进一步，所述对位芳纶纤维溶液的制备方法中，对位芳纶微米纤维在有机溶剂和助溶剂的作用下搅拌使其溶解的方法为：将对位芳纶微米纤维或加入到有机溶剂中，再加入助溶剂，然后密封好，磁力搅拌7～12天或通过30-60℃水浴加热6～8天。本发明中，助溶剂和溶剂的加入量需要保证对位芳纶纤维能够充分溶解，对位芳纶纤维和助溶剂的质量比为：1：1～2。
进一步，所述对位芳纶纤维溶液的制备方法中，采用离心处理的方式除去多余的助溶剂和未完全溶解的对位芳纶纤维，其中，离心速率为5000～10000rad/min(优选为8000rad/min)，温度为18～30℃(优选为22℃)，离心时间30～60min(优选为45min)。
进一步，为了提高所得对位芳纶纳米纤维膜的力学性能，将静电纺丝法制得的膜进行热处理，所述热处理方法为：将对位芳纶纳米纤维膜在60～120℃(优选为100℃)，0.2～2MPa(优选为0.4MPa)的条件下热压5～60min(优选为30min)。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种对位芳纶纳米纤维膜，所述对位芳纶纳米纤维膜采用上述方法制得。
进一步，所述对位芳纶纳米纤维膜中纳米纤维的直径为80～200nm。
进一步，所述对位芳纶纳米纤维膜的孔隙率为：50～90％。当膜为无规分布静纺薄膜时孔隙率为80～90％；当膜为具有一定取向度的静纺薄膜时孔隙率为50～60％。
进一步，所述对位芳纶纳米纤维膜的水接触角为：17°-27°。
本发明的有益效果：
1、本发明首次成功实现了利用静电纺丝的方法制备出了连续的对位芳纶纳米纤维膜；并且通过改变静电纺丝的收集装置，得到了无规分布和具有一定取向度两种结构形态的薄膜。这不仅避免了传统芳纶纤维的浓硫酸纺丝体系，而且在助纺剂的协助下，成功制备得到连续的、结构形态优异的对位芳纶纳米纤维薄膜，实现了零的突破；对于对位芳纶纳米纤维的研究具有突破性的指导意义。
2、相比于传统的静电纺丝薄膜，本发明所述的对位芳纶纳米纤维静纺膜发挥了芳纶纤维的高性能优势；无论是无规分布还是具有一定取向度的薄膜都具有良好的耐热性和优异的力学性能，同时仍然保持了良好的结构形态，纤维结构良好，粗细均匀，孔隙率高，孔径均匀。
3、对制备所得对位芳纶纳米纤维薄膜进行一定的热处理，可以在保持纤维结构形态变化不大和高孔隙率的情况下，实现对薄膜的力学性能的大幅度提升，远远超过了现有的静电纺丝薄膜的力学强度。
4、本发明所得对位芳纶纳米纤维膜的水接触角为：17°-27°，具有良好的亲水性；并且所得对位芳纶纳米纤维膜的耐热性好；经测试，320℃才会发生部分分解；用200℃的热台直接加热10～30min，薄膜也不会发生形变，仍然保持完整的结构形态。
附图说明：
图1为实施例1步骤(2)所得ANF/DMSO溶液的透射电镜图，图中可以清晰的观察到ANF溶液中纳米纤维的存在，并保持了较为良好的结构形态。
图2中，(a)图和(b)图分别为实施例3所得平板收集静纺薄膜表面与截断面SEM图；(c)图和(d)图分别为实施例2所得滚筒收集静纺薄膜表面与截断面SEM图。
图3中，(a)图和(b)图分别为实施例3所得平板收集静纺薄膜热压后表面与截断面SEM图；(c)图和(d)图分别为实施例2所得滚筒收集静纺薄膜热压后表面与截断面SEM图。
图4中，(a)图为实施例3所得平板收集静纺薄膜热压前后拉伸对比图；(b)图为实施例2所得滚筒收集静纺薄膜热压前后拉伸对比图。
图5中，(a)图为实施例1所得平板收集静纺薄膜表面的SEM图，(b)图为(a)图的放大图。
图6中，(a)图为实施例4所得平板收集静纺薄膜表面的SEM图，(b)图为(a)图的放大图。
图7中，(a)图为对比例2所得平板收集静纺薄膜表面的SEM图，(b)图为(a)图的放大图。
具体实施方式
本发明首次提供了一种以静电纺丝法制备具有良好结构和性能的对位芳纶纳米纤维薄膜的制备方法，为目前的关于对位芳纶纳米纤维的研究提供了新思路。本发明通过将对位芳纶纤维在有机溶剂/碱体系中溶解后，再加入一定的助纺剂并经机械搅拌混合均匀的情况下，通过调控静电纺丝的各项参数，制备得到了连续的对位芳纶纳米纤维膜。所得膜具有粗细均匀、结构良好的纳米纤维形态，孔隙率高，孔径均匀，耐热性好，力学性能优异，在很多方面具有潜在的应用。
本发明提供了一种以静电纺丝法制备结构与性能优异的对位芳纶纳米纤维薄膜的制备方式，具体步骤为：步骤一：将微米级芳纶纤维溶解在DMSO/KOH体系中，在KOH去质子化的作用下，将微米级芳纶纤维剥离成纳米纤维，得到含有芳纶纳米纤维的ANF悬浮液，经离心得到ANF溶液；步骤二：再将一定量的PEO与所得的ANF溶液混合，经水浴加热机械搅拌混合均匀，得到纺丝液；因为对位芳纶纤维的分子主链中带有苯环基团，分子链成刚性，分子间缠结力弱，在静电场的作用下纺丝困难，而加入一定质量和分子量的PEO，可以大大增加对位芳纶纤维分子链之间的缠结作用，从而帮助实现对位芳纶纤维的静电纺丝；步骤三：通过静电纺丝制备得到对位芳纶纳米纤维薄膜；步骤四：对制备所得的对位芳纶纳米纤维薄膜进行一定的热处理，得到性能更加优异的对位芳纶纳米纤维静纺薄膜。
本发明中，PEO等助纺剂的加入可以大大提高Kevlar 49分子链之间的缠结，改善溶液的粘度和导电率，从而保证静电纺丝过程的顺利实施；再对制备所得的对位芳纶纳米纤维静纺薄膜进行一定的热处理过程，是利用PEO的粘接作用，大大提升了静纺薄膜纤维层与纤维层之间的搭接作用，从而实现了静纺薄膜力学性能的大幅度提升。
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
实施例1
(1)分别称取7g Kevlar 49和7g KOH加入到500ml DMSO中，用密封胶密封好之后在室温下磁力搅拌一周左右，得到深红色的ANF悬浮液；实验过程中发现，芳纶纤维在溶解过程中不同时间段体系的呈现不同的状态，芳纶纤维逐渐溶解，体系颜色逐渐加深，最后变成深红色，得到ANF悬浮液；
(2)将步骤(1)中的ANF悬浮液在转速为8000rad/min，温度为25℃的条件下离心45min，除去悬浮液中未溶解的KOH和芳纶纤维，制备得到浓度为2.159wt％的ANF/DMSO溶液；图1为实施例1所得ANF/DMSO溶液的透射电镜图，图中可以清晰的观察到ANF溶液中纳米纤维的存在，并保持了较为良好的结构形态；表明微米级芳纶纤维在DMSO/KOH体系中因为KOH的去质子化作用，部分对位芳纶纤维分子之间的酰胺键被破坏，实现了微米级对位芳纶纤维的剥离，从而在ANF溶液中得到了对位芳纶纳米纤维；
(3)将步骤(2)所得的浓度为2.159wt％的ANF溶液稀释到0.7wt％浓度，再加入200万分子量的PEO，对位芳纶纤维：PEO的质量比为10：3，经50℃水浴加热机械搅拌得到混合均匀的纺丝液；
(4)用5ml的直径为12.5mm的注射器取适量步骤(3)的纺丝液，采用内径为0.2mm，外径为0.80mm的针头实施静电纺丝；静电纺丝的参数设置如下：电压：7kv，纺丝速率：0.1ml/h，喷丝口与收集器之间的距离为150mm，纺丝温度：45℃，纺丝湿度：3％。在此条件下纺丝时间设定为60h，采用平板收集，制备得到无规分布的对位芳纶纳米纤维静纺薄膜；
(5)将步骤(4)制备所得静纺薄膜放入60℃的真空烘箱干燥12h，除去薄膜中多余的溶剂和少量的水分；图5为实施例1所得静纺薄膜表面SEM图，可以看出，纤维形态结构非常好，纤维粗细均匀，纤维直径在150-250nm之间。
实施例2
(1)分别称取8g Kevlar 49和10g KOH加入到500ml DMSO中，用密封胶密封好之后在室温下磁力搅拌一周左右，得到深红色的ANF悬浮液。
(2)将步骤(1)中的ANF悬浮液在转速为8000rad/min，温度为22℃的条件下离心45min，除去悬浮液中未溶解的KOH和芳纶纤维，制备得到2.365wt％浓度的ANF/DMSO溶液。
(3)将步骤(2)所得的2.365wt％浓度的ANF溶液稀释到1.5wt％浓度，再加入和ANF相同质量的100万分子量的PEO，即对位芳纶纤维：PEO的质量比为1：1，经50℃水浴加热机械搅拌得到混合均匀的纺丝液。
(4)用5ml的直径为12.5mm的注射器取适量步骤(3)的纺丝液，采用内径为0.2mm，外径为0.80mm的针头实施静电纺丝；静电纺丝的参数设置如下：电压：10kv，纺丝速率：0.3ml/h，喷丝口与收集器之间的距离为150mm，纺丝温度：45℃，纺丝湿度：3％；在此条件下纺丝时间设定为40h，采用滚筒收集，制备得到具有一定取向度的对位芳纶纳米纤维静纺薄膜。
(5)将步骤(4)制备所得静纺薄膜放入60℃的真空烘箱干燥12h，除去薄膜中多余的溶剂和少量的水分。
(6)再将步骤(5)中干燥后的静纺薄膜在100℃，0.4MPa的条件下热压30min，进一步提升薄膜的力学性能。
实施例3
(1)分别称取8g Kevlar 49和10g KOH加入到500ml DMSO中，用密封胶密封好之后在室温下磁力搅拌一周左右，得到深红色的ANF悬浮液。
(2)将步骤(1)中的ANF悬浮液在转速为8000rad/min，温度为22℃的条件下离心45min，除去悬浮液中未溶解的KOH和芳纶纤维，制备得到2.365wt％浓度的ANF/DMSO溶液。
(3)将步骤(2)所得的2.365wt％浓度的ANF溶液稀释到1.5wt％浓度，再加入和ANF相同质量的100万分子量的PEO，即对位芳纶纤维：PEO的质量比为1：1，经50℃水浴加热机械搅拌得到混合均匀的纺丝液。
(4)用5ml的直径为12.5mm的注射器取适量步骤(3)的纺丝液，采用内径为0.2mm，外径为0.80mm的针头实施静电纺丝；静电纺丝的参数设置如下：电压：10kv，纺丝速率：0.3ml/h，喷丝口与收集器之间的距离为150mm，纺丝温度：45℃，纺丝湿度：3％；在此条件下纺丝时间设定为20h，采用平板收集，制备得到无规分布的对位芳纶纳米纤维静纺薄膜。
(5)将步骤(4)制备所得静纺薄膜放入60℃的真空烘箱干燥12h，除去薄膜中多余的溶剂和少量的水分；经测试所得，此时薄膜的水接触角为17°。
(6)再将步骤(5)中干燥后的静纺薄膜在100℃，0.4MPa的条件下热压30min，进一步提升薄膜的力学性能；经测试所得，此时薄膜的水接触角为27°，200℃热台加热30min，薄膜也不会发生形变，仍然保持完整的结构形态；表明所得对位芳纶纳米纤维薄膜的耐热性好。
图2(a)和图2(b)分别为实施例3所得平板收集静纺薄膜表面与截断面SEM图；图2(c)和图2(d)分别为实施例2所得滚筒收集静纺薄膜表面与截断面SEM图；由图2可知，本发明制备所得的无规分布和具有一定取向度的对位芳纶纳米纤维薄膜都具有良好的纤维形态，纤维粗细均匀，主要分布在100～200nm之间，平板收集所得静纺薄膜的孔隙率达到了87％左右，滚筒收集的静纺薄膜孔隙率也有50％左右；并且滚筒收集得到的静纺薄膜很明显具有一定的取向度，纤维层之间的搭接相比于平板收集所得到的薄膜要更为紧密，这是因为滚筒收集时，滚筒转速较高，达到了3000rad/min，当纺丝液从喷丝口喷出，经静电场力被拉抻成丝后还要经历沿滚筒转动方向的剪切力作用，这样纤维层与纤维层之间的距离也会更小，纤维层与纤维层之间的搭接也会更紧密，力学性能也会更好一些。
图3(a)和图3(b)分别为实施例3所得平板收集静纺薄膜热压后表面与截断面SEM图；图3(c)和图3(d)分别为实施例2所得滚筒收集静纺薄膜热压后表面与截断面SEM图；图3可知，无论是平板收集还是滚筒收集所得静纺薄膜，经热压之后，薄膜中的纤维形态基本保持不变，纤维粗细均匀，经计算平板收集静纺薄膜经热压后孔隙率为82％左右，滚筒收集静纺薄膜孔隙率为50％左右，相比于热压前，孔隙率基本没发生变化；总的来说，热压前后，静纺薄膜的结构形态基本没有发生变化如图(a),(c)所示。然而，两种薄膜经热压之后纤维层与纤维层之间的搭接变得更加紧密，几乎没有空隙如图(b),(d)所示，同时从图(a),(b)中可以看出，热压后的薄膜在纤维与纤维的搭接点处出现了类似于节点的东西，那是因为在高温热压的过程中，纤维中部分PEO从纤维中流出来，接着冷压的过程又使得PEO转变成了凝聚态，从而形成了这样所谓的连结点；正是这些连结点，促进了静纺薄膜纤维层与纤维层之间的搭接，使得高孔隙率的静纺薄膜变得更为紧密，薄膜的力学性能也相比于之前有大幅度的提升。
另外本发明还比较了实施例2和实施例3所得薄膜的拉伸性能，结构如图4所示；图4中，(a)图为实施例3所得平板收集静纺薄膜热压前后拉伸对比图；(b)图为实施例2所得滚筒收集静纺薄膜热压前后拉伸对比图；由图4可知，对于平板收集静纺薄膜，未经热压处理的拉伸强度为10MPa，热压处理后的拉伸强度达到了35MPa，提高了3.5倍，而断裂伸长率虽然降低了，但仍然有10％；对于滚筒收集静纺薄膜，未经热压处理的拉伸强度为36MPa，热压处理后的拉伸强度达到了66MPa，提高了将近两倍，并且断裂伸长率由原来的的3％提高至将近4％；因为滚筒收集的静纺薄膜具有一定的取向度，那么相较于平板收集的静纺薄膜，拉伸强度相对较高，断裂伸长率相对较低。由此可见，通过静电纺丝制备所得的对位芳纶纳米纤维静纺薄膜本身就具有优异的力学性能，但经热压处理之后，由于PEO的粘接作用，使得薄膜的力学性能得到了大幅度提升，远远超过了现有的静电纺丝薄膜的力学性能。
实施例4
(1)分别称取7g Kevlar 49和7g KOH加入到500ml DMSO中，用密封胶密封好之后在室温下磁力搅拌一周左右，得到深红色的ANF悬浮液。
(2)将步骤(1)中的ANF悬浮液在转速为8000rad/min，温度为25℃的条件下离心45min，除去悬浮液中未溶解的KOH和芳纶纤维，制备得到2.159wt％浓度的ANF/DMSO溶液。
(3)将步骤(2)所得的2.159wt％浓度的ANF溶液稀释到2.0wt％浓度，再加入400万分子量的PEO，对位芳纶纤维：PEO的质量比为5：6，经50℃水浴加热机械搅拌得到混合均匀的纺丝液。
(4)用5ml的直径为12.5mm的注射器取适量步骤(3)的纺丝液，采用内径为0.2mm，外径为0.80mm的针头实施静电纺丝；静电纺丝的参数设置如下：电压：15kv，纺丝速率：0.5ml/h，喷丝口与收集器之间的距离为150mm，纺丝温度：45℃，纺丝湿度：3％；在此条件下纺丝时间设定为15h，采用滚筒收集，制备得到具有一定取向度的对位芳纶纳米纤维静纺薄膜。
(5)将步骤(4)制备所得静纺薄膜放入60℃的真空烘箱干燥12h，除去薄膜中多余的溶剂和少量的水分；图6为实施例4所得静纺薄膜表面SEM图，从图中可以看出。纤维形态基本保持良好。
实施例5
(1)分别称取8g Kevlar 49和10g KOH加入到500ml DMSO中，用密封胶密封好之后在室温下磁力搅拌一周左右，得到深红色的ANF悬浮液。
(2)将步骤(1)中的ANF悬浮液在转速为8000rad/min，温度为22℃的条件下离心45min，除去悬浮液中未溶解的KOH和芳纶纤维，制备得到2.365wt％浓度的ANF/DMSO溶液。
(3)将步骤(2)所得的2.365wt％浓度的ANF溶液稀释到1.5wt％浓度，再加入和ANF相同质量的100万分子量的PEO，即对位芳纶纤维：PEO的质量比为1：1，经50℃水浴加热机械搅拌得到混合均匀的纺丝液。
(4)用5ml的直径为12.5mm的注射器取适量步骤(3)的纺丝液，采用内径为0.2mm，外径为0.80mm的针头实施静电纺丝；静电纺丝的参数设置如下：电压：10kv，纺丝速率：0.3ml/h，喷丝口与收集器之间的距离为150mm，纺丝温度：45℃，纺丝湿度：3％；在此条件下纺丝时间设定为20h，采用平板收集，制备得到无规分布的对位芳纶纳米纤维静纺薄膜。
(5)将步骤(4)制备所得静纺薄膜放入60℃的真空烘箱干燥12h，除去薄膜中多余的溶剂和少量的水分。
(6)在将步骤(5)中干燥后的静纺薄膜在80℃的水浴加热机械搅拌下浸泡6h，除去部分PEO，得到ANF含量为75％的对位芳纶纳米纤维静纺薄膜。
(7)再将步骤(6)中干燥后的静纺薄膜在100℃，0.4MPa的条件下热压30min，进一步提升薄膜的力学性能。所得热压后薄膜的孔隙率为80％，拉伸强度为28MPa，断裂伸长率为7.2％。
实施例6
(1)分别称取8g Kevlar 49和10g KOH加入到500ml DMSO中，用密封胶密封好之后在室温下磁力搅拌一周左右，得到深红色的ANF悬浮液。
(2)将步骤(1)中的ANF悬浮液在转速为8000rad/min，温度为22℃的条件下离心45min，除去悬浮液中未溶解的KOH和芳纶纤维，制备得到2.365wt％浓度的ANF/DMSO溶液。
(3)将步骤(2)所得的2.365wt％浓度的ANF溶液稀释到1.5wt％浓度，再加入和ANF相同质量的100万分子量的PEO，即对位芳纶纤维：PEO的质量比为1：1，经50℃水浴加热机械搅拌得到混合均匀的纺丝液。
(4)用5ml的直径为12.5mm的注射器取适量步骤(3)的纺丝液，采用内径为0.2mm，外径为0.80mm的针头实施静电纺丝；静电纺丝的参数设置如下：电压：10kv，纺丝速率：0.3ml/h，喷丝口与收集器之间的距离为150mm，纺丝温度：45℃，纺丝湿度：3％；在此条件下纺丝时间设定为10h，采用平板收集，制备得到无规分布的对位芳纶纳米纤维静纺薄膜。
(5)将步骤(4)制备所得静纺薄膜放入60℃的真空烘箱干燥12h，除去薄膜中多余的溶剂和少量的水分。
(6)再将步骤(5)中干燥后的静纺薄膜在100℃，0.4MPa的条件下热压30min，进一步提升薄膜的力学性能。所得热压后薄膜的孔隙率为78％，拉伸强度为30MPa，断裂伸长率为8.2％。
实施例7
(1)分别称取8g Kevlar 49和10g KOH加入到500ml DMSO中，用密封胶密封好之后在室温下磁力搅拌一周左右，得到深红色的ANF悬浮液。
(2)将步骤(1)中的ANF悬浮液在转速为8000rad/min，温度为22℃的条件下离心45min，除去悬浮液中未溶解的KOH和芳纶纤维，制备得到2.365wt％浓度的ANF/DMSO溶液。
(3)将步骤(2)所得的2.365wt％浓度的ANF溶液稀释到1.5wt％浓度，再加入和ANF相同质量的100万分子量的PEO，即对位芳纶纤维：PEO为1：1，经50℃水浴加热机械搅拌得到混合均匀的纺丝液。
(4)用5ml的直径为12.5mm的注射器取适量步骤(3)的纺丝液，采用内径为0.2mm，外径为0.80mm的针头实施静电纺丝；静电纺丝的参数设置如下：电压：10kv，纺丝速率：0.3ml/h，喷丝口与收集器之间的距离为150mm，纺丝温度：45℃，纺丝湿度：3％；在此条件下纺丝时间设定为10h，采用平板收集，制备得到无规分布的对位芳纶纳米纤维静纺薄膜。
(5)将步骤(4)制备所得静纺薄膜放入60℃的真空烘箱干燥12h，除去薄膜中多余的溶剂和少量的水分。
(6)在将步骤(5)中干燥后的静纺薄膜在80℃的水浴加热机械搅拌下浸泡6h，除去部分PEO，得到ANF含量为75％的对位芳纶纳米纤维静纺薄膜。
(7)再将步骤(6)中干燥后的静纺薄膜在100℃，0.4MPa的条件下热压30min，进一步提升薄膜的力学性能。所得热压后薄膜的孔隙率为75％，拉伸强度为24MPa，断裂伸长率为6.4％。
对比例1未添加助纺剂PEO
(1)分别称取8g Kevlar 49和10g KOH加入到500ml DMSO中，用密封胶密封好之后在室温下磁力搅拌一周左右，得到深红色的ANF悬浮液。
(2)将步骤(1)中的ANF悬浮液在转速为8000rad/min，温度为22℃的条件下离心45min，除去悬浮液中未溶解的KOH和芳纶纤维，制备得到2.365wt％浓度的ANF/DMSO溶液。
(3)将步骤(2)所得的2.365wt％浓度的ANF溶液稀释到1.5wt％浓度，经50℃水浴加热机械搅拌得到纺丝液。
(4)用5ml的直径为12.5mm的注射器取适量步骤(3)的纺丝液，采用内径为0.2mm，外径为0.80mm的针头实施静电纺丝。静电纺丝的参数设置如下：电压：10kv，纺丝速率：0.3ml/h，喷丝口与收集器之间的距离为150mm，纺丝温度：45℃，纺丝湿度：3％。
因为对位芳纶纤维分子链呈刚性，分子链之间基本无缠结，静电纺丝过程中在静电场力作用下不能很好地成丝，多以液滴的形式滴落，且不能很好的连续，所以根本无法得到连续完整的对位芳纶纳米纤维静纺薄膜。
对比例2
(1)分别称取15g Kevlar 49和15g KOH加入到500ml DMSO中，用密封胶密封好之后在室温下磁力搅拌一周左右，得到深红色的ANF悬浮液。
(2)将步骤(1)中的ANF悬浮液在转速为8000rad/min，温度为22℃的条件下离心45min，除去悬浮液中未溶解的KOH和芳纶纤维，制备得到3.128wt％浓度的ANF/DMSO溶液。
(3)将步骤(2)所得的3.128wt％浓度的ANF溶液稀释到2.7wt％浓度，再加入和ANF相同质量的700万分子量的PEO，即对位芳纶纤维：PEO的质量比为1：1，经50℃水浴加热机械搅拌混合均匀得到纺丝液。
(4)用5ml的直径为12.5mm的注射器取适量步骤(3)的纺丝液，采用内径为0.2mm，外径为0.80mm的针头实施静电纺丝；静电纺丝的参数设置如下：电压：10kv，纺丝速率：0.3ml/h，喷丝口与收集器之间的距离为150mm，纺丝温度：45℃，纺丝湿度：3％。
因为ANF溶液的浓度过高，粘度过大，静电纺丝的过程中静电场力无法很好的保证出丝状态，所制备得到的纤维粗细不均匀，且伴随有纺锤体结构出现，偶尔溶液还会由于粘度过大不能及时成丝以液滴的形式滴落。图7为对比例2所得静纺薄膜表面SEM图，从图中可以看出，薄膜中纤维粗细不均匀，并伴随有纺锤体结构出现，说明ANF溶液浓度过高，导致所的薄膜结构形态不能达到理想状态。
