一种聚醚和聚酰胺嵌段的共聚高分子纳米纤维空气滤材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚醚和聚酰胺嵌段的共聚高分子纳米纤维空气滤材的方法

【技术实现步骤摘要】
一种聚醚和聚酰胺嵌段的共聚高分子纳米纤维空气滤材的制备方法


[0001]本专利技术属于空气过滤领域，具体涉及基于静电纺丝工艺制备嵌段共聚物纳米纤维过滤材料的方法
。

技术介绍

[0002]工业生产和人类的日常生活，以悬浮颗粒物为主的大气污染给人类的身体健康和社会活动带来了严重的影响
。
例如在各种工矿和电厂产生的废气中不仅含有以直径小于或等于
2.5 μ
m
的可入肺颗粒物（
PM
2.5
）为主的悬浮颗粒物，同时还伴随着
H2S、SO2、NOx、HCl、CO
2 等酸性气体，给大气环境带来了持久性的污染
。
现有的过滤材料往往并不同时具有好的过滤性能
、
耐高低温性能和耐腐蚀性
。
另外，有些特殊的环境下，静电的产生和存在会增加引发火灾的可能性
。
因此，制备一种可以适应恶劣环境且不会产生静电的高效空气过滤材料在空气过滤中具有重要的现实意义
。
[0003]嵌段聚醚酰胺弹性体
(Polyether block amide)
是由聚醚和聚酰胺嵌段制备的嵌段共聚物，其中，法国阿科玛公司生产的
Pebax
具有着超轻的密度
、
优良的抗静电性
、
出色的透气性
、
耐化学腐蚀性
、
低温抗冲击性以及一定的耐高温性的优良性能，且制造原料含有生物基聚酰胺嵌段，属于部分可再生材料，被广泛应用于高性能运动材料
、
生物相容性导管支架
、
防水透湿膜
、
海底石油输送管道等领域
。
[0004]静电纺丝技术通过让高分子溶液带电，使射流拉伸形变，经溶剂蒸发冷却产生，从而得到微米级甚至纳米级的高分子纤维
。
静电纺纳米纤维比表面积大
、
孔隙率高
、
结构易调控，而且连续的静电纺纳米纤维形成的联通孔道有利于空气分子通过，大大降低了过滤过程中的能量损失，是优良的空气过滤材料
。
[0005]因此，利用静电纺丝工艺制备出的
Pebax
纳米纤维空气过滤材料具有
Pebax
较好的耐高温耐酸碱的物化性质，同时利用较细的纳米纤维直径和串珠纤维交替出现的材料结构，获得出色的空气过滤性能，具有潜在的应用价值
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种聚醚和聚酰胺嵌段的共聚高分子纳米纤维空气滤材
。
该方法可以连续稳定的制备
Pebax
纳米纤维，不仅可以保持
Pebax
的抗静电性
、
耐化学腐蚀性
、
低温抗冲击性以及耐高温性性能，而且可以通过调整纺丝参数和环境温湿度控制
Pebax
纤维直径和形貌，构建高效低阻的空气过滤结构
。
因此，利用本专利技术提供方法制备的纳米纤维材料在极端环境的空气过滤领域表现出巨大的应用潜力
。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
(1)
配制体积质量分数的
Pebax
（嵌段聚醚酰胺弹性体）溶液，在
40
‑
80℃
的条件下磁力搅拌至完全溶解；
(2)
将步骤
(1)
中溶液加入一定量的非离子型表面活性剂，搅拌至完全溶解；
(3)
将步骤
(2)
中的溶液转移至注射器固定至推液泵上，利用静电纺丝装置进行纺丝，将非织造
PP
无纺布放置于接收滚筒上，在其表面沉积形成
Pebax
纳米纤维；
(4)
将步骤
(3)
所得到的样品室温放置去除多余溶剂获得
Pebax
纳米纤维滤材
。
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，步骤
(1)
中的
Pebax
高分子可以是
Pebax2533、Pebax3533、Pebax1657
其中的一种
。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，步骤
(1)
中
Pebax
的质量体积分数为
5%
‑
20%
，当
Pebax
含量或比例较低时，纤维直径较小，呈现出蛛网连接形式，存在较多的珠状物，利于提高材料的空气过滤效率；当
Pebax
含量或比例较高时，纤维直径较大，珠状物减少，过滤阻力较小
。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，步骤
(1)
中的溶液溶剂为异丙醇
、
正丁醇
、
异丁醇中的一种或几种
。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，步骤
(2)
中的非离子型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚
、
曲拉通
、
聚山梨酸酯
、
山梨醇酐
、
烷基醇酰胺中的一种
。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，步骤
(3)
中的所使用的非织造
PP
无纺布为普通无纺布，克重为
30
‑
100 g/m2。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，步骤
(3)
中的静电纺丝电压控制为
10
‑
25 kV
，针头距离滚筒的距离为
10
‑
20 cm
，推液速度为
0.5
‑
3 ml/h。
[0014]本专利技术的优点是：本专利技术制备的
Pebax
纳米纤维空气过滤材料具有
Pebax
本身的良好的耐化学腐蚀性
、
出色的力学性能
、
抗静电性和高低温适应能力，可以适应较为恶劣的工况环境
。
[0015]本专利技术通过调整
Pebax
高分子浓度和纺丝参数，实现了
Pebax
纳米纤维的连续制备，同时调整了纳米纤维的直径和形貌，所制备的纳米纤维具有良好的空气过滤性能
。
[0016]本专利技术所制备的
Pebax
纳米纤维由于醇类溶剂在纺丝过程中的挥发以及本身的永久抗静电性，不会产生带电，得到的
Pebax
纳米纤维在空气过滤的过程中不会因为静电作用带来潜在的风险
。
附图说明
[0017]图1为实施例1所制备的嵌段共聚物纳米纤维
SEM
图
。
[0018]图2为实施例1所制备的嵌段共聚物纳米纤维的空气过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种聚醚和聚酰胺嵌段的共聚高分子纳米纤维空气滤材的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：
(1)
配制
Pebax
（嵌段聚醚酰胺弹性体）溶液，在
40
‑
80 ℃
的条件下磁力搅拌至完全溶解；
(2)
向步骤
(1)
中溶液加入一定量的非离子型表面活性剂，搅拌至完全溶解；
(3)
将步骤
(2)
中的溶液转移至注射器固定至推液泵上，利用静电纺丝装置进行纺丝，将非织造
PP
无纺布放置于接收滚筒上，在其表面沉积形成
Pebax
纳米纤维；
(4)
将步骤
(3)
所得到的样品室温放置去除多余溶剂，获得
Pebax
纳米纤维滤材
。2.
如权利要求
1 所述的一种聚醚和聚酰胺嵌段的共聚高分子纳米纤维空气滤材，其特征在于所述步骤
(1)
中的
Pebax
高分子
Pebax2533、Pebax3533、Pebax1657
中的一种
。3.
如权利要求
1 所述的一种聚醚和聚酰胺嵌段的共聚高分子纳米纤维空气滤材，其特征在于所述步骤
(1)
中的
Pebax
的体积质量分数为
5%
‑
20%。4.
如权利要求
3 所述的一种聚醚和聚酰胺嵌段的共聚高分子纳米纤维空气滤材，其特征在于所述步骤
(1)
中的溶液所使用的有机溶剂为异丙醇
、
正丁醇
、
异丁醇中的一种或多种
。5.
如权利要求
1 所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑煜铭，郭朝阳，陈江萍，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：