一种结构增强的固载水滑石的复合纤维膜、其制备方法及应用技术

本发明专利技术实施例涉及膜材料领域，具体涉及一种结构增强的固载水滑石的复合纤维膜、其制备方法及应用。本发明专利技术实施例提供的复合纤维膜的制备方法，所述制备方法包括下述步骤：分别配制静电纺丝液和静电喷雾溶液；同时进行静电纺丝和静电喷雾，将静电纺丝得到的静电纺丝纤维和静电喷雾得到的静电喷雾颗粒收集在同一接收器上，得复合纤维膜；将复合纤维膜干燥，对干燥后的复合纤维膜进行热处理。本发明专利技术将静电纺丝和静电喷雾技术同时进行，静电喷雾所得颗粒经热处理后成为固定纳米纤维的结点以限制纳米纤维的活动，提高纤维膜的整体性以及机械强度，耐风压能力随之增强，拓宽了静电纺丝所得纤维膜的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种结构增强的固载水滑石的复合纤维膜、其制备方法及应用
本专利技术涉及膜材料领域，具体涉及一种结构增强的固载水滑石的复合纤维膜、其制备方法及应用。
技术介绍
静电纺丝是一种高效简便制作纳米纤维的方法，在电场力的作用下，喷丝头处液滴克服表面张力的作用进行高速拉伸，溶剂快速挥发后纳米纤维落在接收端即可完成收集。通过调节纺丝过程中的溶液浓度、电压、接收距离等因素即可调节纤维的形貌尺寸等，获得由均匀一致的纤维组成的纳米纤维膜。但静电纺丝纤维大多是无序堆叠的，在拉伸过程中纤维间的滑移作用非常明显，导致静电纺丝所得纤维膜具有较差的机械强度，影响了纤维膜的稳定性，耐久性以及可回收性等，制约了纤维膜的应用范围。静电喷雾是一种快速高效制备聚合物微球的方法，在电场力作用下，喷头处的液滴形成射流并在运动过程中产生爆裂，溶剂挥发后即可在收集端获得球形颗粒。水滑石是一类阴离子型层状双金属氢氧化物，层板由正二价及正三价金属粒子组成，使其构成不同金属组成的水滑石，层间由阴离子进行电荷平衡。由于其独特的结构和物理化学性质，被广泛应用在酸碱催化、吸附、紫外吸收阻隔、红外吸收、阻燃以及杀菌等领域。但由于水滑石是粉体材料，在使用过程中容易出现流失，难以回收以及重复利用的问题，因此如何将水滑石固载以及成膜有着显著的研究价值。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
专利技术目的r>为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种结构增强的固载水滑石的复合纤维膜、其制备方法及应用。本专利技术将静电纺丝和静电喷雾技术同时进行，静电喷雾所得颗粒经热处理后成为固定纳米纤维的结点以限制纳米纤维的活动，提高纤维膜的整体性以及机械强度，耐风压能力随之增强，拓宽了静电纺丝所得纤维膜的应用范围。解决方案为实现本专利技术目的，本专利技术实施例提供了一种复合纤维膜的制备方法，所述制备方法包括下述步骤：分别配制静电纺丝液和静电喷雾溶液；同时进行静电纺丝和静电喷雾，将静电纺丝得到的静电纺丝纤维和静电喷雾得到的静电喷雾颗粒收集在同一接收器上，得复合纤维膜；将复合纤维膜干燥，对干燥后的复合纤维膜进行热处理。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述静电纺丝液中包括水滑石。上述制备方法在一种可能的实现方式中，静电纺丝时纺丝溶液流量为0.5-1.5mL/h。上述制备方法在一种可能的实现方式中，静电喷雾时喷雾溶液流量为0.5-1.5mL/h。上述制备方法在一种可能的实现方式中，热处理使静电喷雾颗粒熔融；可选地，热处理的温度为60-80℃，时间为20-60min；进一步可选地，对复合纤维膜进行热处理的步骤包括：在加热板上平整放置复合纤维膜，在复合纤维膜上覆盖一层均匀隔热板，再在隔热板上放置1kg重物，设定加热板温度为60-80℃，加热时间为20-60min；更进一步可选地，设定加热板温度为65-70℃，加热时间为40min。上述制备方法在一种可能的实现方式中，静电纺丝和静电喷雾同时进行的时间长短不受限制，可以从几分钟到数小时。时间越长，得到的复合纤维膜越厚，机械强度越大，可根据实际需求确定纺制时间。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述静电纺丝液中还包括第一高分子聚合物；可选地，所述第一高分子聚合物包括聚丙烯腈，聚偏氟乙烯，醋酸纤维素，聚酰亚胺，聚氨酯，聚氯乙烯或尼龙-6中的一种或多种；进一步可选地，所述第一高分子聚合物包括聚丙烯腈或聚偏氟乙烯。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述静电纺丝液还包括第一溶剂；可选地，所述第一溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，丙酮，二氯甲烷，三氯甲烷，甲酸，乙醇或水中的一种或多种；进一步可选地，当第一高分子聚合物为聚丙烯腈时，第一溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；当第一高分子聚合物为聚偏氟乙烯时，第一溶剂为N,N-二甲基甲酰胺和丙酮。上述制备方法在一种可能的实现方式中，静电纺丝溶液中，所述第一高分子聚合物的质量百分比为2wt％-30wt％；可选地，当第一高分子聚合物为聚丙烯腈，第一溶剂为N,N-二甲基甲酰胺时，第一高分子聚合物的质量百分比为5wt％-30wt％；可选地，当第一高分子聚合物为聚偏氟乙烯，第一溶剂为N,N-二甲基甲酰胺和丙酮，第一高分子聚合物的质量百分比为10wt％-30wt％。上述制备方法在一种可能的实现方式中，水滑石和第一高分子聚合物的质量比为0.1-0.5：1；可选地为0.2-0.4：1。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述静电喷雾溶液中包括第二高分子聚合物。第二高分子聚合物需具有热塑性，即加热后能够熔融。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述第一高分子聚合物的熔点大于所述第二高分子聚合物。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述第二高分子聚合物包括聚己内酯，聚偏氟乙烯或聚乳酸中的一种或多种；可选地，所述第二高分子聚合物包括聚己内酯。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述静电喷雾溶液中还包括第二溶剂；可选地，所述第二溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，二氯甲烷或三氯甲烷中的一种或多种；进一步可选地，当第二高分子聚合物为聚己内酯时，第二溶剂为三氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述静电喷雾溶液中，第二高分子聚合物的质量百分比为2wt％-20wt％；可选地，当第二高分子聚合物为聚己内酯，第二溶剂为三氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺时，第二高分子聚合物的质量百分比为3wt％-6wt％。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述水滑石的主体层板中的二价金属离子M2+选自Mg2+，Zn2+，Co2+，Ni2+，Ca2+，Cu2+，三价金属离子M3+选自Al3+，Fe3+，Co3+，Cr3+；可选地，所述水滑石包括镁铝水滑石或镍铝水滑石。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述水滑石通过水热法制得。上述制备方法在一种可能的实现方式中，静电纺丝的参数设置为：电场电压为10-20kV，针头与滚筒接收器之间的距离为10-20cm；可选地，设置为：电场电压为15-20kV，针头与滚筒接收器之间的距离为12-18cm。上述制备方法在一种可能的实现方式中，静电喷雾的参数设置为：电场电压为15-25kV，针头与滚筒接收器之间的距离为10-20cm；可选地，设置为：18-23kV，针头与滚筒接收器之间的距离为12-18cm。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述干燥的温度为40-50℃，时间为6-10h；可选地，干燥的温度为40℃，时间为8h。本专利技术实施例还提供了上述制备方法制得的复合纤维膜。本专利技术实施例还提供了上述制备方法、上述复合纤维膜在制备空气净化膜中的应用。上述应用在一种可能的实现方式中，静电纺丝和静电喷雾同时进行的时间为1min-90min；可选地为5min-40min；进一步可选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合纤维膜的制备方法，所述制备方法包括下述步骤：/n分别配制静电纺丝液和静电喷雾溶液；同时进行静电纺丝和静电喷雾，将静电纺丝得到的静电纺丝纤维和静电喷雾得到的静电喷雾颗粒收集在同一接收器上，得复合纤维膜；将复合纤维膜干燥，对干燥后的复合纤维膜进行热处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合纤维膜的制备方法，所述制备方法包括下述步骤：
分别配制静电纺丝液和静电喷雾溶液；同时进行静电纺丝和静电喷雾，将静电纺丝得到的静电纺丝纤维和静电喷雾得到的静电喷雾颗粒收集在同一接收器上，得复合纤维膜；将复合纤维膜干燥，对干燥后的复合纤维膜进行热处理。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝液中包括水滑石。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：静电纺丝时纺丝溶液流量为0.5-1.5mL/h；
和/或，静电喷雾时喷雾溶液流量为0.5-1.5mL/h。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：热处理使静电喷雾颗粒熔融；可选地，热处理的温度为60-80℃，时间为20-60min。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝液中还包括第一高分子聚合物；可选地，所述第一高分子聚合物包括聚丙烯腈，聚偏氟乙烯，醋酸纤维素，聚酰亚胺，聚氨酯，聚氯乙烯或尼龙-6中的一种或多种；
和/或，所述静电纺丝液还包括第一溶剂；可选地，所述第一溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，丙酮，二氯甲烷，三氯甲烷，甲酸，乙醇或水中的一种或多种。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述静电喷雾溶液中包括第二高分子聚合物，第一高分子聚合物的熔点大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋宇飞，李雷凯，陈伟，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11