本申请公开了一种微纳米纤维复合材料，所述微纳米纤维复合材料包括纳米纤维素膜层和无纺布基材；所述纳米纤维素膜层覆盖在无纺布基材表面；所述微纳米纤维复合材料具有微纳米梯度结构。并公开了其制备方法：静电纺丝法和喷涂法。本申请的微纳米纤维复合材料，具有良好的透气性和较高的过滤效率，可实现对不同尺寸颗粒的高效分级过滤，在食品保鲜、保暖隔热、电池隔膜、医疗卫生、尾气处理和空气净化等方面发挥重要作用，具有较好的应用前景。具有较好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种微纳米纤维复合材料、其制备方法及其应用
[0001]本申请属于微纳米功能材料
，特别涉及一种微纳米纤维复合材料及其制备方法。
技术介绍
[0002]近年来，随着社会经济的快速发展，人们对衣、食、住、行等方面的要求越来越高，其中高效的过滤材料受到广泛重视。目前，常见的过滤材料是使用聚丙烯等原料通过熔喷工艺制备出的平均直径约为2μm纤维组成，可通过碰撞、重力沉降和静电吸引作用等实现对微米级粒子的有效过滤，但其对纳米级粒子的过滤效果较差，若通过增加过滤膜的厚度而增强其对纳米粒子的过滤性能，则会进一步带来过滤阻力增大和成本增加等问题。因此，开发一种过滤阻力小且过滤性能好的材料具有重要意义。
技术实现思路
[0003]根据本申请的一个方面，提供一种微纳米纤维复合材料，通过将纳米纤维素和聚丙烯等微米材料有效组合在一起，构建一种具有微纳米梯度结构的复合材料，具有过滤阻力小且过滤性能好的优点，且可实现对不同尺寸颗粒的高效分级过滤，在食品保鲜、保暖隔热、电池隔膜、医疗卫生、尾气处理和空气净化等方面发挥重要作用。
[0004]一种微纳米纤维复合材料，包括纳米纤维素膜和无纺布基材；
[0005]所述纳米纤维素膜覆盖在无纺布基材表面；
[0006]所述微纳米纤维复合材料具有微纳米梯度结构。
[0007]微纳米梯度结构，是指具有微米和纳米孔径结构的材料组合成的微纳米结构。
[0008]可选地，所述纳米纤维素膜层中纳米纤维素的直径为5～900nm，纳米纤维素膜层的孔径为5～800nm。
[0009]可选地，所述无纺布基材中的微米纤维的直径为1～100μm，所述无纺布基材中的微米纤维层的孔径为1～300μm。
[0010]可选地，所述纳米纤维素膜层中纳米纤维素的直径为5～600nm，纳米纤维素膜层的孔径为5～500nm。
[0011]可选地，所述无纺布基材中的微米纤维的直径为1～50μm，所述无纺布基材中的微米纤维层的孔径为1～200μm。
[0012]可选地，所述的纳米纤维素膜与无纺布基材的厚度比为1：0.05～50。
[0013]可选地，所述的纳米纤维素膜与无纺布基材的厚度比为1：0.3～13。
[0014]可选地，所述的纳米纤维素膜与无纺布基材的厚度比可为1：0.3、1：0.5、1：0.6、1：1、1：2、1：3、1：4、1：5、1：6、1：7、1：8、1：9、1：13。
[0015]本申请中，所述的微纳米纤维复合材料中纳米纤维膜和微米纤维膜厚度可调变。
[0016]可选地，所述无纺布基材选自聚丙烯、聚丙烯腈、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚氨基甲酸酯纤维中的至少一种。
[0017]根据本申请的另一方面，提供上述微纳米纤维复合材料的制备方法。所提供的制备方法工艺过程操作简单，环境友好，极大地提高了材料的过滤性能。
[0018]微纳米纤维复合材料的制备方法，包括静电纺丝法、喷涂法中的一种。
[0019]可选地，所述静电纺丝法至少包括：
[0020]将含有纳米纤维素和聚合物的静电纺丝液在无纺布基材上进行静电纺丝，得到所述微纳米纤维复合材料。
[0021]可选地，所述静电纺丝液中，纳米纤维素的质量浓度为0.5～25％。
[0022]可选地，纳米纤维素的质量浓度为0.5～5％。
[0023]可选地，所述含有纳米纤维素和聚合物的静电纺丝液的制备方法至少包括：
[0024]将纳米纤维素水溶液和含有聚合物的溶液混合得到所述含有纳米纤维素和聚合物的静电纺丝液。
[0025]可选地，所述混合的方式包括搅拌。
[0026]可选地，所述搅拌的时间为0.1～24h。
[0027]可选地，所述的纳米纤维素水溶液中，纳米纤维素的质量浓度为0.5～50％。
[0028]可选地，所述的纳米纤维素水溶液中，纳米纤维素的质量浓度为0.5～25％。
[0029]可选地，所述的纳米纤维素水溶液中，纳米纤维素的质量浓度的上限选自8％、10％、12％、14％、16％、18％、20％或25％；下限选自0.5％、1％、2％、5％、10％、16％、18％、20％或25％。
[0030]可选地，所述纳米纤维素水溶液中纳米纤维素的直径为5～900nm。
[0031]可选地，所述纳米纤维素水溶液中纳米纤维素的长度为0.01～1000μm。
[0032]可选地，所述纳米纤维素水溶液中纳米纤维素的直径为10～600nm。
[0033]可选地，所述纳米纤维素水溶液中纳米纤维素的长度为0.1～790μm。
[0034]可选地，所述含有聚合物的溶液中，聚合物的质量浓度为0.5～50％。
[0035]可选地，所述聚合物的质量浓度为5～15％。
[0036]可选地，所述含有聚合物的溶液的制备方法至少包括：含有聚合物和溶剂I的混合物混合。
[0037]可选地，所述混合的方式包括搅拌和超声分散。
[0038]可选地，所述搅拌的时间为0.5～36h，所述超声分散的时间为0.1～5h。
[0039]可选地，所述聚合物的质量与溶剂I的体积比为1g：2～200mL。
[0040]可选地，所述聚合物的质量与溶剂I的体积比为1g：9～11mL。
[0041]可选地，所述聚合物包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、聚己内酯、左旋聚乳酸-羟基乙酸共聚物、左旋聚乳酸、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素、聚氨酯中的至少一种。
[0042]可选地，所述溶剂I包括乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的至少一种。
[0043]可选地，所述静电纺丝的工艺条件为：静电纺丝的环境温度为2～90℃；静电纺丝的电压为0.5～80kv；静电纺丝的装置的针尖与接收无纺布基材间的距离为0.2～50cm。
[0044]可选地，静电纺丝的环境温度为5～60℃，静电纺丝的电压为0.5～50kv，静电纺丝装置的针尖与接收无纺布基材间的距离为0.2～10cm。
[0045]可选地，静电纺丝的环境温度为5～35℃，静电纺丝的电压为1～20kv，静电纺丝装置的针尖与接收无纺布基材间的距离为0.5～3cm。
[0046]具体地，所述静电纺丝法至少包括：
[0047](1)将聚合物加入到溶剂I体系中，搅拌和超声分散后，得到均匀透明的溶液I；
[0048](2)将纳米纤维素水溶液加入到溶液中，搅拌后，得到分散均匀的溶液II，即为静电纺丝液；
[0049](3)将静电纺丝液置于注射器中，注射器连接喷射针头，通过静电纺丝装置在无纺布基材上进行静电纺丝，干燥后得到纳米纤维素膜，且进一步与无纺布结合形成具有微纳米梯度结构的纤维复合材料。
[0050]可选地，所述喷涂法至少包括：
[0051]将含有纳米纤维素的溶液喷涂在无纺布基材上，得到所述的微纳米纤维复合材料。
[0052]可选地，含有纳米纤维本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微纳米纤维复合材料，其特征在于，所述微纳米纤维复合材料包括纳米纤维素膜层和无纺布基材；所述纳米纤维素膜层覆盖在无纺布基材表面；所述微纳米纤维复合材料具有微纳米梯度结构。2.根据权利要求1所述的微纳米纤维复合材料，其特征在于，所述纳米纤维素膜层中纳米纤维素的直径为5～900nm，纳米纤维素膜层的孔径为5～800nm；所述无纺布基材中的微米纤维的直径为1～100μm，所述无纺布基材中的微米纤维层的孔径为1～300μm；优选地，所述纳米纤维素膜层中纳米纤维素的直径为5～600nm，纳米纤维素膜层的孔径为5～500nm；所述无纺布基材中的微米纤维的直径为1～50μm，所述无纺布基材中的微米纤维层的孔径为1～200μm。3.根据权利要求1所述的微纳米纤维复合材料，其特征在于，所述的纳米纤维素膜与无纺布基材的厚度比为1：0.05～50；可选地，所述的纳米纤维素膜与无纺布基材的厚度比为1：0.3～13。4.根据权利要求1所述的微纳米纤维复合材料，其特征在于，所述无纺布基材选自聚丙烯、聚丙烯腈、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚氨基甲酸酯纤维中的至少一种。5.权利要求1-4任一项所述的微纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括静电纺丝法、喷涂法中的一种。6.根据权利要求5所述的微纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝法至少包括：将含有纳米纤维素和聚合物的静电纺丝液在无纺布基材上进行静电纺丝，得到所述微纳米纤维复合材料。7.根据权利要求6所述的微纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝液中，纳米纤维素的质量浓度为0.5～25％；优选地，纳米纤维素的质量浓度为0.5～5％；优选地，所述含有纳米纤维素和聚合物的静电纺丝液的制备方法至少包括：将纳米纤维素水溶液和含有聚合物的溶液混合得到所述含有纳米纤维素和聚合物的静电纺丝液；优选地，所述的纳米纤维素水溶液中，纳米纤维素的质量浓度为0.5～50％；优选地，纳米纤维素的质量浓度为0.5～25％；优选地，所述纳米纤维素水溶液中纳米纤维素的直径为5～900nm；优选地，所述纳米纤维素水溶液中纳米纤维素的长度为0.01～1000μm；进一步优选地，所述纳米纤维素水溶液中纳米纤维素的直径为10～600nm；优选地，所述纳米纤维素水溶液中纳米纤维素的长度为0.1～790μm；优选地，所述含有聚合物的溶液中，聚合物的质量浓度为0.5～50％；优选地，所述聚合物的质量浓度为5～15％；优选地，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：路芳，司晓勤，卢锐，吴鹏飞，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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