复合纳米纤维滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合纳米纤维滤膜及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、提供一种或多种纺丝溶液以及非织造基布；S2、将纺丝溶液在环境温度为20‑30℃、相对湿度为50‑60％的条件下，通过静电纺丝得到有序纳米纤维膜；S3、将至少两张有序纳米纤维膜与非织造基布进行压印，得到复合纳米纤维膜，其中，有序纳米纤维膜设置在两层非织造基布之间，相邻两张有序纳米纤维膜的纤维取向相互垂直。该制备方法通过调节滚筒转速、滚筒的平行格栅之间的距离、膜的叠加层数，来控制有序纳米纤维膜上平行纤维之间的距离，制备出特定孔隙率的滤膜，其工艺简单、成本较低，能制备得到物理化学性能优异、有选择性过滤特性的复合纳米纤维滤膜，具有较大的应用前景。

Composite nanofibers filter membranes and their preparation methods

The invention relates to a composite nanofibers filter membrane and its preparation method, which is characterized by the following steps: S1, providing one or more spinning solutions and nonwoven substrates; S2, electrospinning ordered nanofibers by spinning solution at ambient temperature of 20 30 C and relative humidity of 50 60%. In order to obtain composite nanofiber membranes, at least two ordered nanofiber membranes and non-woven substrates are imprinted. The ordered nanofiber membranes are arranged between two layers of non-woven substrates, and the fiber orientations of the adjacent two ordered nanofiber membranes are perpendicular to each other. The preparation method can control the distance between parallel fibers on ordered nanofibers membrane by adjusting the rotational speed of the drum, the distance between parallel grids of the drum and the number of superimposed layers of the membrane. The preparation method has the advantages of simple process, low cost, excellent physical and chemical properties and selective filtration characteristics. The composite nano-fibre filter membrane has great application prospects.

【技术实现步骤摘要】
复合纳米纤维滤膜及其制备方法
本专利技术涉及一种复合纳米纤维滤膜及其制备方法。
技术介绍
作为一种新型的高分离、浓缩、提纯及净化技术，膜分离技术已经在海水淡化、工业废水处理、环境污染治理等领域得到广泛应用。纳米纤维滤膜具有比表面积高、孔隙率高、孔径分布小、孔洞连贯性好、通量高等优点，是一种理想的高效过滤材料，为水过滤技术的开发与设计开辟了新的思路。但是，传统的单层纳米纤维滤膜只能过滤固定粒径范围的颗粒，因此不能满足人们的生产需求。当人们需要过滤的颗粒的粒径大小发生变化时，就需要更换不同孔隙率的纳米纤维膜，这样就使得人力成本和时间成本大大增加。基于上述情况，本专利技术提出一种可实现选择性过滤的复合有序纳米纤维膜过滤材料及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复合纳米纤维滤膜及其制备方法，能通过简单的工艺和较低的成本制备得到可实现选择性过滤的复合纳米纤维滤膜。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种复合纳米纤维滤膜的制备方法，包括以下步骤：S1、提供一种或多种纺丝溶液以及非织造基布；S2、将所述纺丝溶液在环境温度为20-30℃、相对湿度为50-60％的条件下，通过静电纺丝得到有序纳米纤维膜；S3、将至少两张所述有序纳米纤维膜与所述非织造基布进行压印，得到所述复合纳米纤维膜，其中，所述有序纳米纤维膜设置在两层所述非织造基布之间，相邻两张所述有序纳米纤维膜的纤维取向相互垂直。进一步地，所述纺丝溶液中含有溶质，所述溶质选自聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚氨酯或聚偏氟乙烯(PVDF)中的任意一种或多种。进一步地，所述纺丝溶液中还含有溶剂，所述溶剂选自无水乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基甲酰胺与丙酮的混合溶液中的任一种或多种。进一步地，所述纺丝溶液的浓度为5wt％-25wt％。进一步地，所述静电纺丝在静电纺丝装置中进行，所述静电纺丝装置包括气泵、导气管、气泡发生器、滚筒接收器以及高压电源，所述导气管连接所述气泵和气泡发生器，所述气泡发生器中的导电介质与所述滚筒接收器分别连接所述直流高压电源的正负极。进一步地，所述滚筒接收器用铝箔覆盖。进一步地，步骤S2中，在所述静电纺丝过程中，纺丝电压为40-60kv。进一步地，步骤S2中，在所述静电纺丝过程中，所述气泡发生器和滚筒接收器之间的距离调节范围为15-21cm。本专利技术还提供了一种根据所述制备方法得到的复合纳米纤维滤膜。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的复合纳米纤维滤膜的制备方法在制备该复合有序纳米纤维滤膜时，可以根据需要过滤的颗粒尺寸，通过调节滚筒转速、滚筒的平行格栅之间的距离、膜的叠加层数，来控制有序纳米纤维膜上平行纤维之间的距离，制备出特定孔隙率的滤膜，从而实现选择性过滤。该制备方法通过简单的工艺和较低的成本，能制备得到物理化学性能优异、有选择性过滤特性的复合纳米纤维滤膜，具有较大的应用前景。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本专利技术所示的复合纳米纤维滤膜的制备方法的流程步骤图；图2为本专利技术实施例二所示的复合纳米纤维滤膜的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。请参见图1，本专利技术所示的复合纳米纤维滤膜的制备方法，包括以下步骤：S1、提供一种或多种纺丝溶液以及非织造基布；S2、将所述纺丝溶液在环境温度为20-30℃、相对湿度为50-60％的条件下，通过静电纺丝得到有序纳米纤维膜；S3、将至少两张所述有序纳米纤维膜与所述非织造基布进行压印，得到所述复合纳米纤维膜，其中，所述有序纳米纤维膜设置在两层所述非织造基布之间，相邻两张所述有序纳米纤维膜的纤维取向相互垂直。具体的，所述纺丝溶液中含有溶质和溶剂，所述溶质选自聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯或聚偏氟乙烯中的任意一种或多种，所述溶剂选自无水乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基甲酰胺与丙酮的混合溶液中的任一种或多种。为保证所制得的纤维膜的均一性和有序性，所述纺丝溶液的浓度为5wt％-25wt％。在所述静电纺丝过程中，纺丝电压为40-60kv；所述气泡发生器和滚筒接收器之间的距离调节范围为15-21cm。本专利技术的静电纺丝在常规静电纺丝装置中进行，所述静电纺丝装置包括气泵、导气管、气泡发生器、滚筒接收器以及高压电源，所述导气管连接所述气泵和气泡发生器，所述滚筒接收器用铝箔覆盖，所述气泡发生器中的导电介质与所述滚筒接收器分别连接所述直流高压电源的正负极。实验装置检查无误后，将溶液倒入气泡发生器中，调节气泵以控制气泡数量和大小，待到能够产生稳定气泡后，打开高压电源并调节电压开始纺丝。实验结束后，调零高压电源并切断电源，然后取下接收器上的铝箔，收集到有序纳米纤维膜，最后将至少两层纳米纤维膜与两层非织造基布进行压印，得到复合纳米纤维膜。以下实施例以复合纳米纤维膜中纳米纤维膜的层数为2和3进行说明，但其并不限制本专利技术。实施例一称量10gPVP粉末加入到30g无水乙醇中，于室温下磁力搅拌2h，配制成PVP浓度为25wt％的纺丝液。将纺丝液倒入储液池，调整接收距离为15cm,打开气泵。控制实验环境温度在20℃，相对湿度在50％，根据需要过滤的颗粒尺寸，调节滚筒转速、滚筒的平行格栅之间的距离。气泵的导气管与气泡发生器相连，气泡发生器中的导电介质和滚筒接收器分别连接直流高压电源的正负极，滚筒接收器用铝箔覆盖。接通高压电源并调整电压至55kV，电场力克服气泡表面张力形成纳米纤维。请参见图2，实验结束后，调零高压电源并切断电源，然后取下接收器上的铝箔，收集到有序纳米纤维膜2。将两张有序纳米纤维膜2与两层非织造基布1按用超声波压印机压合，使得有序纳米纤维膜2的纤维取向相互垂直，得到复合纳米纤维滤膜。实施例二称取一定量PAN粉末加入到DMF中，于室温下磁力搅拌2h，配制成PAN浓度为18wt％的纺丝液。将纺丝液倒入储液池，调整接收距离为18cm,打开气泵。控制实验环境温度在25℃，相对湿度在55％，根据需要过滤的颗粒尺寸，调节滚筒转速、滚筒的平行格栅之间的距离。气泵的导气管与气泡发生器相连，气泡发生器中的导电介质和滚筒接收器分别连接直流高压电源的正负极，滚筒接收器用铝箔覆盖。接通高压电源并调整电压至50kV，电场力克服气泡表面张力形成纳米纤维。实验结束后，调零高压电源并切断电源，然后取下接收器上的铝箔，收集到有序纳米纤维膜。将三张有序纳米纤维膜与两层非织造基布按用超声波压印机压合，使得有序纳米纤维膜的纤维取向相互垂直，得到复合纳米纤维滤膜。实施例三称取一定量PVDF粉末加入到DMF/丙酮(wt％＝1:1)二元溶剂中，于室温下磁力搅拌2h，配制成PVDF浓度为25wt％的纺丝液。将纺丝液倒入储液池，调整接收距离为20cm,打开气泵。控制实验环境温度在30℃，相对湿度在60％，根据需要过滤的颗粒尺寸，调节滚筒转速、滚筒的平行格栅之间的距离。气泵的导气管与气泡发生器相连，气泡发生器中的导电介质和滚筒接收器分别连接直流高压电源的正负极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合纳米纤维滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、提供一种或多种纺丝溶液以及非织造基布；S2、将所述纺丝溶液在环境温度为20‑30℃、相对湿度为50‑60％的条件下，通过静电纺丝得到有序纳米纤维膜；S3、将至少两张所述有序纳米纤维膜与所述非织造基布进行压印，得到所述复合纳米纤维膜，其中，所述有序纳米纤维膜设置在两层所述非织造基布之间，相邻两张所述有序纳米纤维膜的纤维取向相互垂直。

【技术特征摘要】
1.一种复合纳米纤维滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、提供一种或多种纺丝溶液以及非织造基布；S2、将所述纺丝溶液在环境温度为20-30℃、相对湿度为50-60％的条件下，通过静电纺丝得到有序纳米纤维膜；S3、将至少两张所述有序纳米纤维膜与所述非织造基布进行压印，得到所述复合纳米纤维膜，其中，所述有序纳米纤维膜设置在两层所述非织造基布之间，相邻两张所述有序纳米纤维膜的纤维取向相互垂直。2.如权利要求1所述的复合纳米纤维滤膜的制备方法，其特征在于，所述纺丝溶液中含有溶质，所述溶质选自聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯或聚偏氟乙烯中的任意一种或多种。3.如权利要求2所述的复合纳米纤维滤膜的制备方法，其特征在于，所述纺丝溶液中还含有溶剂，所述溶剂选自无水乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基甲酰胺与丙酮的混合溶液中的任一种或多种。4.如权利要求1所述的复合纳米纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐岚，方玮，
申请(专利权)人：南通纺织丝绸产业技术研究院，苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32