【技术实现步骤摘要】
本申请属于膜分离，具体涉及一种多孔带状纤维膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、静电纺丝是目前获得纳米级或亚微米级纤维最有效的纺丝方法，所得的纳米纤维的直径一般在几十纳米到几微米之间，通过纳米纤维制备得到的纤维膜具有超高的比表面积和大的孔隙率，可以作为层析膜材料的基材。
2、例如，现有专利文献公开了一种官能化聚合物色谱介质，所述制备方法包括：(i)提供由一个或多个聚合物纳米纤维形成的基材，(ii)从基材接枝一个或多个中性聚合物链，和(iii)使接枝产物与试剂接触，所述试剂将步骤(ii)的产物官能化为色谱介质。聚合物纳米纤维形成的基材虽然具备高比表面积，但是由于纤维较细，强度较低，使用场景受限。
3、为了解决上述纤维膜强度不足的缺陷，现有技术公开了一种用于层析的纳米纤维膜及其制备工艺，所述纳米纤维膜包括粗纤维及细纤维，虽然强度能够提高，但是其通过增加粗纤维的方式会导致纳米纤维膜的比表面积明显减小，影响到层析的载量效果，影响层析膜的实际效率。
4、有鉴于此，需要一种高强度且高比表面积的纤维膜并用于层析介质的基底，以提升层析膜的使用效果。
技术实现思路
1、因此，本申请要解决的技术问题在于克服现有技术中的纤维膜存在的上述缺陷，从而提供一种多孔带状纤维膜及其制备方法和应用。
2、为此，本申请提供如下技术方案：
3、本申请提供一种多孔带状纤维膜，包括多孔带状纤维，所述多孔带状纤维的平均宽度与平均厚度的比值为1.5-40，优选为5-3
4、本申请通过控制纤维形状为带状，其宽度相比于圆柱状细纤维的直径较大，增大了纤维的截面积，提高纤维的抗弯曲率半径，因此相比于现有技术中的圆柱状细纤维具备更高的强度。圆柱状粗纤维虽然可以明显提高纤维膜的强度，但是本申请的多孔带状纤维的厚度相比于圆柱状粗纤维更薄，因此得到的纤维膜具有较大比表面积，而且本申请的多孔带状纤维的纤维表面上设置有多孔结构，因此本申请的多孔带状纤维膜不仅具备优异的强度而且还具备较大的比表面积，不会影响载量。多孔带状纤维的宽度与厚度的比值为1.5-40以及多孔带状纤维表面的孔洞比例为30%-75%时，可以保障同时具备较高的强度和比表面积。孔洞比例小于30%，导致比表面积小，孔洞比例大于75%，则会影响到多孔带状纤维的强度。孔洞比例表示的是纤维表面单位面积内孔的面积占比。本申请中，多孔带状纤维的平均宽度为2-25μm，多孔带状纤维平均厚度为0.1-5μm，使得纤维膜内的多孔带状纤维表现出互连结构和随机纤维分布。
5、本申请中，纤维表面孔的平均直径为5-200 nm。随着孔径的减小，相同孔洞比例下的纤维膜具有更大的比表面积，但是孔径过小会导致后续应用中层析膜的涂敷液难以进入到孔洞内，导致孔洞内的面积失效，结合位点减少，因此限定孔的平均直径在5-200 nm内，具备较大的有效比表面积。
6、本申请中， 所述多孔带状纤维膜平均孔径 0.2-6 μm，多孔带状纤维膜的厚度为0.2-1mm，
7、所述多孔带状纤维膜的比表面积为 2.5-30m2/g，膜的断裂力为5-15n。膜的断裂力为使膜发生断裂的最小的力。
8、本申请还提供一种多孔带状纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
9、s1，将聚合物溶于混合溶剂中，得到聚合物溶液，其中，所述混合溶剂包括沸点相差10℃以上的低沸点溶剂和高沸点溶剂；
10、s2，将聚合物溶液冷却至-20℃~10℃，得到纺丝液；
11、s3，将纺丝液通过静电纺丝成型，控制纺丝电压为20-50 kv，纺丝速度为1-10 ml/min，得到多孔带状纤维膜。
12、具体地，所述多孔带状纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
13、步骤1.将聚合物溶于多组分混合溶剂中，搅拌得到均匀的聚合物溶液，多组分混合溶剂包括低沸点溶剂和至少一种高沸点溶剂，高沸点溶剂的沸点温度大于低沸点溶剂的沸点温度；
14、步骤2.将聚合物溶液冷却降温至-20℃~10℃得到纺丝液；
15、步骤3.将纺丝液置于静电纺丝装置中注射成纤，多孔聚合物带状纤维堆积在接收装置上形成多孔带状纤维膜。
16、其中步骤1中，
17、高沸点溶剂的沸点至少大于低沸点溶剂的沸点10℃。
18、进一步的，高沸点溶剂的沸点范围50℃-170℃、低沸点溶剂的沸点范围30℃-70℃，优选为30-60℃；
19、低沸点溶剂/高沸点溶剂优选体积比例为2:1-10:1，
20、优选低沸点溶剂为二氯甲烷，四氢呋喃（thf），乙醚，石油醚中的至少一种。
21、高沸点溶剂为丙酮、氯仿、二甲苯、甲酸，n，n-二甲基甲酰胺（dmf），n，n-二甲基乙酰胺（dmac），二氧六环，三氟乙酸、三氟乙醇、六氟异丙醇、乙酸中的至少一种。
22、聚合物为聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、聚醚砜、聚丙烯腈、聚砜、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯缩丁醛、纤维素衍生物、醋酸琼脂糖、聚氯乙烯、葡聚糖、壳聚糖衍生物中的至少一种。
23、控制聚合物浓度：5wt %-15wt %。当聚合物溶液浓度为 5 wt%- 15 wt%时，随着浓度的增加，分子链之间相互穿插、缠结程度增加，分子链在电场力的作用下逐渐取向化，进而被顺利牵伸成纤维状。然而聚合物溶液浓度小于5 wt%时，由于溶剂的挥发速率较快，纺丝射流不太稳定，分子链在静电场力的作用下各向受力不均匀，所以存在纤维分布不均匀的问题。当聚合物溶液浓度大于 15 wt%时，分子链缠结程度过高，同时由于溶剂挥发速率过快，容易堵塞针头，导致纺丝过程不稳定，且由于分子链缠结程度过大，纺丝射流无法得到有效牵伸，因此纤维的平均直径增加且纤维直径不匀率也增加。
24、步骤2中，
25、将上述聚合物溶液放置冰箱2-24小时，控制聚合物溶液温度为-20℃~10℃。
26、现有技术中单独控制温度参数调节静电纺丝制备效果的较少，一般为了降低静电纺丝溶液粘度来提高纺丝液温度。而低温环境增加了溶液粘度一定程度阻碍了静电纺丝加工，造成人们潜意识中将低温控制排除在常规静电纺丝制备方法之外，影响了相关研究的进展。本申请专利技术人研究发现，常温聚合物溶液在静电纺丝时会过快挥发造成粘针头及堵针头的问题，虽然降低温度会使静电纺丝液的粘度升高，但是通过降低聚合物溶液温度可以保障低沸点溶剂不会在刚喷出阶段就挥发，因此可以解决上述针头堵塞的问题。
27、控制纺丝液的粘度为300 -800mpa·s；随着温度的降低，高分子链热运动和分子间的间距减小，从而使聚合物溶液粘度上升。聚合物溶液的粘度随温度的降低而升高，其原因是高分子溶液的分散相粒子彼此纠缠形成网状结构的聚合体，温度降低时，网状结构越难以破坏，故其粘度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多孔带状纤维膜，其特征在于，包括多孔带状纤维，所述多孔带状纤维平均宽度与平均厚度的比值为1.5-40，所述多孔带状纤维表面分布有孔，多孔带状纤维表面的孔洞比例为30%-75%。
2.根据权利要求1所述的多孔带状纤维膜，其特征在于，所述多孔带状纤维的平均宽度为2-25μm，多孔带状纤维平均厚度为0.1-5μm；
3.根据权利要求1或2所述的多孔带状纤维膜，其特征在于，所述多孔带状纤维膜平均孔径为0.2-6 μm，多孔带状纤维膜的厚度为0.2-1mm；
4.一种权利要求1-3任一项所述的多孔带状纤维膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的多孔带状纤维膜的制备方法，其特征在于，所述高沸点溶剂的沸点范围为50-170℃；低沸点溶剂的沸点范围为30-70℃；
6.根据权利要求4所述的多孔带状纤维膜的制备方法，其特征在于，所述低沸点溶剂包括二氯甲烷，四氢呋喃，乙醚中的至少一种；
7.根据权利要求4-6任一项所述的多孔带状纤维膜的制备方法，其特征在于，控制纺丝液的粘度为300 -800mP
8.一种多孔带状纤维层析膜，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的多孔带状纤维膜或权利要求4-7任一项所述的制备方法制备得到的多孔带状纤维膜，以及功能层。
9.根据权利要求8所述的多孔带状纤维层析膜，其特征在于，所述功能层通过涂覆，交联，接枝或者共混的方式与多孔带状纤维膜结合；
10.一种权利要求8或9所述的多孔带状纤维层析膜，作为官能化的色谱介质应用在纯化过滤领域。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔带状纤维膜，其特征在于，包括多孔带状纤维，所述多孔带状纤维平均宽度与平均厚度的比值为1.5-40，所述多孔带状纤维表面分布有孔，多孔带状纤维表面的孔洞比例为30%-75%。
2.根据权利要求1所述的多孔带状纤维膜，其特征在于，所述多孔带状纤维的平均宽度为2-25μm，多孔带状纤维平均厚度为0.1-5μm；
3.根据权利要求1或2所述的多孔带状纤维膜，其特征在于，所述多孔带状纤维膜平均孔径为0.2-6 μm，多孔带状纤维膜的厚度为0.2-1mm；
4.一种权利要求1-3任一项所述的多孔带状纤维膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的多孔带状纤维膜的制备方法，其特征在于，所述高沸点溶剂的沸点范围为50-170℃；低沸点...
【专利技术属性】
技术研发人员：马团锋，周阿影，
申请(专利权)人：赛普杭州过滤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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