[發明專利]一種含聚合物納米纖維的濾材及其制備方法

有效

• 申請號: 201210108716.4
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102634930A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 王棟;王凱;薛瀟;趙青華;徐衛林;蔣海青
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: D04H1/42
• 分類號: D04H1/42;D04H1/4382;D04H1/44;D04H1/732;B01D39/16
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技術領域

本發明涉及一種含聚合物納米纖維的濾材及其制備方法，屬于紡織材料領域。

背景技術

近年來隨著納米材料技術的飛速發展，納米纖維技術已成為纖維科學的前沿和研究熱點，納米纖維由于其超大的比表面積，廣泛應用于化工、醫藥等產品的提純、過濾等。

在應用上，納米纖維由于其超細的纖維直徑，主要是以納米纖維膜的形式應用于各種領域，包括以納米纖維加工成納米纖維膜來作為水處理或醫藥提純中的過濾材料。但是，單獨使用納米纖維來作為過濾膜有存在很大的局限性，一來是由于納米纖維膜的力學性能差，單獨使用不易控制，二來由于納米纖維的產量很低，難以實現工業化生產，若單獨使用會造成納米纖維的浪費。但若將納米纖維附著在一定基體材料上，很難保證納米纖維與基體材料間的粘連性，這同樣導致了納米纖維在應用上的困難。

目前采用納米纖維膜作為濾材的報道已經有了很多，但是將納米纖維與常規纖維混合后經氣流成網工藝制備含有納米纖維的混合纖維濾材的方法還未見報道。

發明內容

針對上述存在問題，本發明的目的是提供一種含聚合物納米纖維的濾材及其制備方法，為了實現上述目的，本發明的技術解決方案為：

一種含聚合物納米纖維的濾材，所述的含聚合物納米纖維的濾材是由有機纖維和納米纖維構成，有機纖維和納米纖維的質量分數分別為：

有機纖維????60％-90％

納米纖維????10％-40％

其中，所述的有機纖維為天然纖維或化學纖維中的一種，所述的納米纖維為直徑在50nm-800nm的聚合物納米纖維中的一種。

一種含聚合物納米纖維的濾材的制備方法，制備方法按以下步驟進行：

A采用粉碎機在常溫下對聚合物納米纖維進行開松分散處理，得到均勻分散開松的聚合物納米纖維，其中粉碎機的轉速為10000轉/分，處理時間為1分鐘；

B將經A步驟所得到的聚合物納米纖維與有機纖維按質量比10-40∶60-90混合后，經開松機進行開松及分散處理，形成聚合物納米纖維與有機纖維的混合纖維層，其中開松機的轉速為2500轉/分；

C采用氣流成網工藝將經B步驟中所制備的混合纖維層在4000-7000Pa的負風壓的作用下吸附在轉動的成簾網上，形成1-3mm厚度的混合纖維網，其中成簾網的目數為50目；

D對經C步驟中所得到的混合纖維網進行熱壓處理，得到由質量分數分別為60％-90％的有機纖維和10％-40％的聚合物納米纖維構成的含納米纖維的濾材，其中，熱壓溫度為100-130℃，熱壓時間為3-5分鐘。

由于采用了以上技術方案，本發明具有以下優點：

本發明的一種含聚合物納米纖維的濾材及其制備方法，制備方法采用先將聚合物納米纖維用粉碎機進行初步開松分散，減少聚合物納米纖維之間的纏結和粘附現象，使其達到完全的松散狀態，為下一步更好的與有機纖維均勻分散做前期準備；將上述開松分散之后的聚合物納米纖維與有機纖維按一定的質量比混合，然后采用開松機對混合纖維進行開松處理，完成合物納米纖維與有機纖維的混合工作，同時也可以對有機纖維進行開松處理，減少有機纖維之間的纏結和粘附現象；由于納米纖維尺寸很小，很難采用有形的器具或機械將其完全以單纖維形式均勻分散并存在于有機纖維之間的空隙中，而采用氣流成網工藝則可以利用負氣壓產生的強氣流將有機纖維與納米纖維最大限度的以單纖維分散的形式均勻混合并被吸附在轉動的成網簾上，使得納米纖維均勻分散于有機纖維骨架結構中，在成網簾上形成一定厚度的混合纖維網氈；最后，為了增強該混合纖維網氈中納米纖維與有機纖維間的粘連性以增強該混合纖維網氈濾材的力學性能，對該混合纖維網氈進行熱壓處理，制成以有機纖維為骨架結構并內含有聚合物納米纖維的過濾材料。

本發明制備方法生產的含聚合物納米纖維的濾材，一方面在經氣流成網工藝后形成的有機纖維骨架結構為內嵌在有機纖維之間空隙中的聚合物納米纖維提供了更穩固的分散環境，解決了聚合物納米纖維由于其力學性能差且產量較低而難以單獨應用的技術難題，另一方面由于聚合物納米纖維均勻分散在有機纖維骨架結構中，這使得同量的聚合物納米纖維與外界環境具有更大的接觸面積，當這種以有機纖維為骨架結構的含聚合物納米纖維的濾材在應用于水過濾或藥物過濾的過程中，不僅可以攔截體積較小的顆粒，甚至還能對小分子進行攔截或吸附，具有很好的過濾功能。另外該方法具有工藝簡單的特點，易于實現含聚合物納米纖維濾材的工業化生產，具有很大的應用潛力。

具體實施方式