纳米纤维液体分离复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米纤维液体分离复合膜及其制备方法，制备方法，包括下列步骤：（１）将高分子纺丝溶液Ａ进行静电纺丝，获得无纺布，作为复合膜的支撑层；（２）然后将高分子纺丝溶液Ｂ喷涂在步骤（１）获得的无纺布表面，为复合膜的选择层；（３）将溶剂蒸汽对第二层纳米纤维层表面进行熏蒸；（４）然后对步骤（３）的产物进行热处理或化学处理，获得产品。本发明专利技术的方法，加工过程简单易控制，能够方便而且精确的控制表面选择层的厚度以及均匀性。并且更容易实现规模化生产的操作。所得到的纳米纤维液体分离复合膜可在微滤、超滤、纳滤、反渗透等领域得到广泛应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属高分子分离膜领域，特别是涉及以静电纺纳米纤维为原料获得液体分离膜 的制备方法。
技术介绍
当今世界上水资源短缺和环境污染日益严重，据环境部门监测，全国城镇每天至少 有1亿吨污水未经处理直接排入水体。全国七大水系中一半以上河段水质受到污染， 全国1/3的水体不适于鱼类生存，1/4的水体不适于灌溉，90%的城市水域污染严重， 50%的城镇水源不符合饮用水标准，40%的水源已不能饮用。膜法水处理技术由于具有效率高、能耗低、占地小，被净化的水和回收的有害物质 可以再利用，可以实现闭路循环，防止二次污染等优点，已在海水及苦咸水淡化、制取 饮用水、废水处理和回用等方面发挥着巨大的作用。目前我国膜产业和膜技术总体的研究和应用水平与国外先进的技术相比有较 大的差距，大力发展膜技术已成为社会经济可持续发展的必需。高分子材质的分离膜多采用溶液相转化法，然而由该方法所制备的分离膜一般厚度 较大，空隙率较小并且所形成的微孔多为闭孔结构。正是由于这种结构特点导致了由该 种方法制备的分离膜较低的过滤通量。静电纺丝是当前制备纳米纤维等超细纤维材料的最主要的简单有效的技术。静电纺 纤维最主要的特点是纤维比传统的纺丝方法细的多，直径一般在数十纳米到上千纳米，4所形成的无纺布是一种有纳米微孔的并且孔隙互通的多孔材料。孔隙率可高达80%左右，并且孔隙可通过调节电纺工艺参数而有效调控。因静电纺丝纳米纤维无纺布具有纤 维纤度细、表面积大、孔隙率高等的形态特点，并具有良好的机械强度和轻质轻量和吸 附性能，是非常好的过滤材质以及过滤支撑材质。因此静电纺纳米纤维在分离膜领域的 应用研究倍受各国研究者的关注。静电纺丝非织造布作为过滤材料最早是应用在开发高 效空气过滤材料方面，利用静电纺丝技术在空气过滤方面已经开发了一些高性能的空气过滤器。静电纺丝 纤维直径和所堆积形成无纺布的孔径是影响过滤材料过滤精度和效率的主要因素。在过 滤材料中。较小的纤维直径往往具有较高的过滤精度和过滤效率，因此在压力损失(过 滤前后静压差值)等参数允许范围内，静电纺丝要选择形成较小的直径和孔径的参数， 以提高过滤精度。但是由于静电纺丝这一加工方法自身特点的限制，要获得平均直径小 于100纳米的纤维非常困难，必须通过选择特定的高分子材料才能达到100纳米以下，从而也限制了静电纺无纺布孔径的进一步降低。 一般来说，静电纺纳米纤维无纺布直接用于过滤介质可以有效的滤除直径大于300nm以上颗粒。如果要利用静电纺纳米纤维无纺布的高空隙率和 开孔结构获得高通量的同时对小于300nm的颗粒、可溶性有机分子甚至无机盐进行有效 地滤除，就必须在保证静电纺纳米纤维无纺布结构特点的前提下在其表面构筑超薄的致 密选择层。王雪芬等[Wang X, Fang Di， Yoon K， Hsiao B S and Chu Benjamin 2006 / Mem^. 278 261—8; Wang X, Chen X, Yoon K., Fang D, Hsiao B S and Chu B 2005Sd. & 7fec/mo/ 39 7684-91]人利用静电纺纳米纤维无纺布膜首次制备了由静电 纺丝纳米纤维多孔膜和功能涂层组成的新型膜分离材H纳米纤维复合膜，并成功用于 乳液废水过滤(Water filtration)体系。但是这些降低孔径的方法多采用表面涂覆法，很难在控制选择层厚度的同时均匀高效的对大面积的静电纺纳米纤维无纺布进行大规模涂覆。换言之，这种方法策略很难在工业化生产中得到推广和应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，以克服现有技术 存在的上述缺陷。本专利技术的纳米纤维液体分离复合膜制备方法，包括下列步骤 (1)将高分子纺丝溶液A进行静电纺丝，获得无纺布，作为复合膜的支撑层；所述的高分子纺丝溶液A中的高分子化合物是聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸PLA、 3-羟基丁酸与3-羟基戊酸共聚酯PHBV、聚己内酯PCL、聚碳酸酯PC、聚苯胺、聚丙 烯腈PAN、聚砜PSU、聚醚砜PES、聚苯乙烯PS、聚乙烯咔唑、聚对苯二甲酸乙二醇 酯PET、聚乙烯苯酚PVP、聚氯乙烯PVC、聚偏氟乙烯PVDF、醋酸纤维素CA、壳聚 糖或聚酰胺酸；'采用的溶剂是水、二氯甲垸、三氯甲烷、丙酮、N， N-二甲基甲酰胺、N, N-二甲 基乙酰胺、甲酰胺、四氢呋喃、乙醇、正丁醇、1， 4-二氧六环、异丙醇、N-甲基吡咯 烷酮、丙酮的重量浓度为70 95%的丙酮和水的混合物、丙酮的重量浓度为60 95% 的N， N-二甲基甲酰胺甲酰胺与丙酮的混合物或二氯甲烷的重量浓度为60 95%N， N-二甲基甲酰胺与二氯甲垸的混合物； 所述纺丝原液浓度为2 25wt%;静电纺丝参数为.电压8kV 50kV，喷口孔径0.1mm 2mm，溶液流速15pl/min~10(^l/min，纺丝环境 温度为10~60°C，纺丝环境相对湿度25%~80%;所制备的支撑层纳米纤维的平均直径为300~2000nm，所得到的纳米纤维无纺布的 厚度为50~500pm，其孔隙率为70%~95%;(2) 然后将高分子纺丝溶液B喷涂在步骤(1)获得的无纺布表面，为复合膜的选择层；静电纺丝参数为电压8kV 50kV ，喷口孔径0.05mm lmm ，溶液流速 5pl/min 30nl/min，纺丝环境温度为10~60°C，纺丝环境相对湿度25%~80%;所制备的表面选择层纳米纤维的平均直径为50 1000nm，所得到的纳米纤维无纺布 的f度为0.5~20nm;(3) 将溶剂蒸汽对第二层纳米纤维层表面进行熏蒸，使其糊化成膜； 所述的溶剂蒸汽为水、二氯甲垸、三氯甲垸、丙酮、N， N-二甲基甲酰胺、N， N-二甲基乙酰胺、甲酰胺、四氢呋喃、乙醇、正丁醇、1， 4-二氧六环、异丙醇或N-甲基 吡咯烷酮蒸汽中的一种；溶剂蒸汽的温度为50 15(TC，处理时间为0.5 15min，经溶剂处理后所形成的表层 膜厚度为200~2000nm;(4) 然后对步骤(3)的产物进行热处理或化学处理， 热处理温度为50~200°C ，热处理时间为10 180min，真空度为0-0.1MPa;所述化学处理包括如下步骤将步骤(3)的产物浸泡在含有交联剂的溶剂中，浸泡时间为0.5 24h; 所述交联剂选自戊二醛、丙三醇、甲醛、甲苯二异氰酸酯、均苯三甲酰氯、丙烯酸、乙二醇或草酸；所述化溶解交联剂的溶剂为水、二氯甲烷、三氯甲垸、丙酮、N， N-二甲基甲酰胺、 N， N-二甲基乙酰胺、甲酰胺、四氢呋喃、乙醇、正丁醇、1， 4-二氧六环、异丙醇、 N-申基吡咯烷酮、水的重量浓度为5 20%的水与丙酮的混合溶剂、二氯甲烷重量浓度 为30 45%的二氯甲垸与N， N-二甲基乙酰胺的混合溶剂或甲酰胺重量浓度为15 40 %的甲酰胺水溶剂。本专利技术的方法所用的设备为最普通的静电纺设备，纺丝溶液为单相体系，易于对其 纺丝参数控制，整个加工过程简单易控制。本专利技术提供的制备方法较之现有的方法简单 易行，能够方便而且精确的控制表面选择层的厚度以及均匀性。并且更容易实现规模化 生产的操作。所得到的纳米纤维液体分离复合膜可在微滤、超滤、纳滤、反渗透等领域 得到广泛应用。 附图说明'图1为实施例1的液体分本文档来自技高网...

【技术保护点】
纳米纤维液体分离复合膜的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：（１）将高分子纺丝溶液Ａ进行静电纺丝，获得无纺布，作为复合膜的支撑层；　（２）然后将高分子纺丝溶液Ｂ喷涂在步骤（１）获得的无纺布表面，为复合膜的选择层；　（３）将溶剂蒸 汽对第二层纳米纤维层表面进行熏蒸；　（４）然后对步骤（３）的产物进行热处理或化学处理，获得产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪芬，朱美芳，张锴，杨寅，魏洁林，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]