分离过滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种分离过滤膜及其制备方法，制备方法包括以下过程：分别提供静电纺溶液和静电喷溶液，静电纺溶液包括第一聚合物溶液，静电喷溶液包括第二聚合物溶液；将静电纺溶液和静电喷溶液分别置于静电纺注射器和静电喷注射器中，静电纺注射器和静电喷注射器同时相对收集器轴向来回移动，收集器还同时绕轴转动，静电纺注射器将静电纺溶液纺成纳米纤维丝，同时，静电喷雾装置喷射静电喷溶液形成微球，纳米纤维丝和微球交替沉积在收集器上，形成未固化膜；固化未固化膜，得到分离过滤膜。本发明专利技术采用静电喷涂和静电纺丝同步实施的方法，制备出结构稳定、孔隙分布均匀和孔隙率高的超疏水分离过滤膜。疏水分离过滤膜。疏水分离过滤膜。

【技术实现步骤摘要】
分离过滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及膜分离
，更具体地，涉及一种分离过滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]根据表面润湿性，材料表面可分为超亲水性、亲水性、疏水性和超疏水性。几十年来，术语“亲水表面”和“疏水表面”已经出现在研究领域中，用于描述水在固体表面上的行为，这更多基于表面对水的亲和力。用于测量这种亲和力的参数是水接触角(WCA)，超疏水表面要求静态水接触角(WCA)大于150
°
。由于超疏水表面优异的自清洁和疏水性能，超疏水分离过滤膜不仅可以广泛应用于膜蒸馏(MD)领域，还可以用于油/水分离、水/气分离、热能储存、燃料电池和生物医学等领域。
[0003]超疏水表面开发的重点是用低表面能材料构建层次粗糙的表面，静电纺丝法是当前制备超疏水分离过滤膜用纳米纤维丝最为简单有效的方法，对纳米纤维丝进一步构建粗糙表面的方法：第一种是，将无机纳米粒子与静电纺溶液共混纺丝，该方法的缺点是：无机纳米粒子的加入会影响电场作用下纳米纤维丝的拉伸，从而降低其机械性能。
[0004]第二种是：首先采用静电纺丝法形成由纳米纤维丝无序堆砌形成的具有高孔隙率的过滤基材，然后采用静电喷涂方法向过滤基材表面喷射颗粒，用颗粒改善过滤基材的粗糙度，从而增强超疏水性。该方法的缺点是：颗粒和纳米纤维丝是分步制备的，颗粒在纳米纤维丝网格中的分布不均匀。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种分离过滤膜及其制备方法，采用静电喷涂和静电纺丝同步实施的方法，制备结构稳定、孔隙分布均匀和孔隙率高的超疏水分离过滤膜。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种分离过滤膜的制备方法，包括以下过程：
[0008]分别提供静电纺溶液和静电喷溶液，所述静电纺溶液包括第一聚合物溶液，所述静电喷溶液包括第二聚合物溶液；
[0009]将所述静电纺溶液和所述静电喷溶液分别置于静电纺注射器和静电喷注射器中，所述静电纺注射器和所述静电喷注射器同时相对收集器轴向来回移动，所述收集器还同时绕轴转动，所述静电纺注射器将所述静电纺溶液纺成纳米纤维丝，同时，所述静电喷雾装置喷射所述静电喷溶液形成微球，所述纳米纤维丝和所述微球交替沉积在所述收集器上，形成未固化膜；
[0010]固化所述未固化膜，得到所述分离过滤膜。
[0011]本专利技术还提供了一种上述制备方法制得的分离过滤膜。
[0012]实施本专利技术实施例，将具有如下有益效果：
[0013]第一，本专利技术通过使微球和纳米纤维丝的材料均为聚合物，提高微球在纳米纤维
丝上的附着力，避免微球脱落。
[0014]第二，本专利技术将静电喷涂技术和静电纺丝技术同步实施，使微球和纳米纤维丝同时被制备，一方面，进一步提高了微球与纳米纤维丝之间的结合力，且增强了微球和纳米纤维丝结合后的结构完整性，另一方面，使微球穿插分散在纳米纤维丝构成的多孔网络中，不仅保证其内部每一层由纳米纤维丝构成的平面都具有超疏水性，而且能够获得均匀的孔隙分布和高孔隙率。
[0015]第三，本专利技术的制备方法简单方便，有利于扩大化生产。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]其中：
[0018]图1是本专利技术一具体实施例中制备方法采用的装置示意图。
[0019]图2是本专利技术实施例1制得的较厚的分离过滤膜的SEM图像。
[0020]图3是图2所示的分离过滤膜的EDX光谱图。
[0021]图4是本专利技术实施例2制得的较薄的分离过滤膜的SEM图像。
[0022]图5是图4所示的分离过滤膜的EDX光谱图。
[0023]图6是本专利技术实施例1制得的PVDF
‑
PS膜和对比例1制得的PVDF膜的孔径分布图。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]参考图1，本专利技术公开了一种分离过滤膜的制备方法，包括以下步骤：
[0026]步骤1：分别提供静电纺溶液和静电喷溶液，静电纺溶液包括第一聚合物溶液，静电喷溶液包括第二聚合物溶液。
[0027]步骤2：将静电纺溶液和静电喷溶液分别置于静电纺注射器10和静电喷注射器20中，静电纺注射器和静电喷注射器同时相对收集器30轴向来回移动，收集器30还同时绕轴转动，静电纺注射器10将静电纺溶液纺成纳米纤维丝，同时，静电喷注射器20喷射静电喷溶液形成微球，纳米纤维丝和微球交替沉积在收集器30上，形成未固化膜。
[0028]步骤3：固化未固化膜，得到分离过滤膜。
[0029]本专利技术通过使微球和纳米纤维丝的材料均为聚合物，提高微球在纳米纤维丝上的附着力，避免微球脱落；本专利技术将静电喷涂技术和静电纺丝技术同步实施，使微球和纳米纤维丝同时被制备，一方面，进一步提高了微球与纳米纤维丝之间的结合力，且增强了微球和纳米纤维丝结合后的结构完整性，另一方面，使微球穿插分散在纳米纤维丝构成的多孔网络中，不仅保证其内部每一层由纳米纤维丝构成的平面都具有超疏水性，而且能够获得均
匀的孔隙分布和高孔隙率。还有，本专利技术的制备方法简单方便，有利于扩大化生产。
[0030]在一较优实施例中，第一聚合物溶液为PVDF(聚偏氟乙烯)溶液，第二聚合物溶液为PS(聚苯乙烯)溶液。用于制备超疏水分离过滤膜的材料，应具有极低的表面能，长碳链氟烷基因具有极低的表面能，是现有技术中制备超疏水分离过滤膜的主要材料，但是，长碳链氟烷基在大多数环境条件测试中都不会水解、光解或生物降解，对环境存在严重的危害，因此，含长碳链氟烷基的产品已经逐渐被禁止使用。因此，本专利技术的目的之一在于：用环保材料制备超疏水分离过滤膜，PVDF和PS均为最常用和环保的膜材料，PVDF纳米纤维丝能提供良好的机械性能，并通过引入PS微球来增强疏水性，构建PVDF
‑
PS复合的环保超疏水分离过滤膜。
[0031]本专利技术选择PS形成微球，是因为PS的高分子长链中含有较多苯环，苯环具有一定刚性，在静电场作用下，苯环会自动卷缩，不仅无细线拖尾(类似蝌蚪尾巴)，而且能形成具有纳米微孔结构的微球，无细线拖尾，可以使孔隙分布均匀，微孔可以构筑更多的空气口袋，能够增强膜的超疏水性能。其它聚合物通过静电喷雾方法形成的微球大多不具有纳米微孔结构，且微球易拖细线长尾，导致孔隙分布不均，影响超疏水性能。本专利技术首先将PS微球本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分离过滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下过程：分别提供静电纺溶液和静电喷溶液，所述静电纺溶液包括第一聚合物溶液，所述静电喷溶液包括第二聚合物溶液；将所述静电纺溶液和所述静电喷溶液分别置于静电纺注射器和静电喷注射器中，所述静电纺注射器和所述静电喷注射器同时相对收集器轴向来回移动，所述收集器还同时绕轴转动，所述静电纺注射器将所述静电纺溶液纺成纳米纤维丝，同时，所述静电喷雾装置喷射所述静电喷溶液形成微球，所述纳米纤维丝和所述微球交替沉积在所述收集器上，形成未固化膜；固化所述未固化膜，得到所述分离过滤膜。2.根据权利要求1所述的分离过滤膜的制备方法，其特征在于，所述第一聚合物溶液为PVDF溶液；所述第二聚合物溶液为PS溶液。3.根据权利要求2所述的分离过滤膜的制备方法，其特征在于，所述PVDF溶液中的PVDF的质量与所述PS溶液中的PS的质量比为1：1.5～2.5。4.根据权利要求3所述的分离过滤膜的制备方法，其特征在于，所述PS溶液的浓度为5.0wt.％～10.0wt.％；所述PS溶液在所述静电喷注射器中的进料速率为0.3mL/h～2.5mL/h；所述静电喷注射器的针头内径为0.4mm～0.8mm；所述静电喷注射器与所述收集器之间的电压为15kV～25kV；所述静电喷注射器的尖端与所述收集器之间的距离为8cm～10cm。5.根据权利要求4所述的分离过滤膜的制备方法，其特征在于，所述PVDF溶液的浓度为10.0wt.％～15.0wt.％；所述PVDF溶液在所述静电纺注射器中的进料速率为0.3mL/h～1.0mL/h；所述静电纺注射器的针头内径为0.4mm～0.8mm；所述静电纺注射器与所述收集器之间的电压为15...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾伟，彭靖俊，罗仲元，王佳冕，张红斌，
申请(专利权)人：深圳高性能医疗器械国家研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：