[發明專利]一種可調控液體單向透過范圍的復合膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201610230672.0
• 申請日: 2016-04-14
• 公開（公告）號: CN105664730B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 趙勇;王女;侯蘭蘭
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 官漢增

1.一種可調控液體單向透過范圍的復合膜制備方法，其特征在于，具體操作步驟如下：

步驟一：采用溶液氧化法制備超親液氫氧化銅網:

銅網置于氧化液中進行反應30min-60min，得到表面生長有氫氧化銅的納米針或納米球的微納復合結構層；

步驟二：制備紡絲溶液：

將疏水性聚合物或在疏水性聚合物中添加低表面能物質后，溶解在有機溶劑中充分攪拌至完全溶解，得到含有疏水性聚合物的質量百分含量在8％-20％的紡絲溶液；

步驟三：采用靜電紡絲法制備雙層復合膜：

將步驟二得到的紡絲液置于注射噴頭中，通過在接收基底和紡絲噴頭之間施加的高壓靜電場，以步驟一中制備的超親液性氫氧化銅網為接收基底，在靜電場作用下紡絲溶液的液滴克服表面張力并落在氫氧化銅網層上，形成電紡纖維膜，進而得到復合膜。

2.根據權利要求1所述的一種可調控液體單向透過范圍的復合膜制備方法，其特征在于：步驟一中所采用銅網的孔徑范圍為300-400目，制備的氫氧化銅網層的孔直徑范圍處于10-40μm之間。

3.根據權利要求1所述的一種可調控液體單向透過范圍的復合膜制備方法，其特征在于：步驟一中的氧化液由氫氧化鈉溶液和過二硫酸鉀溶液混合組成，或氫氧化鈉溶液和過二硫酸銨溶液混合組成，氧化液中兩種溶液的體積比為1:1，氫氧化鈉溶液的濃度在0.5-2.5M之間，過二硫酸鉀溶液的濃度在0.05-0.20M之間，過二硫酸銨溶液的濃度在0.08-0.20M之間。

4.根據權利要求1所述的一種可調控液體單向透過范圍的復合膜制備方法，其特征在于：步驟二中低表面能物質為甲氧基硅烷、乙氧基硅烷、苯基硅烷、烷基硅烷、氨基硅烷、環氧硅烷、酰氧基硅烷、乙烯基硅烷、異氰酸丙基三乙氧基硅烷和氟酸中的一種或兩種以上；

疏水性聚合物為聚偏氟乙烯合六氟丙烯、聚偏氟乙烯、聚氨酸甲酯、聚丙烯腈和聚氨酸甲酯中的一種；

疏水性聚合物與低表面能物質的質量比范圍在30:1-5:1之間；

所述的有機溶劑為溶劑A和溶劑B的混合溶液，所述的溶劑A為四氫呋喃或丙酮中的任意一種或兩種，所述的溶劑B為N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的任意一種或兩種；若溶劑A選用四氫呋喃，則溶劑A和溶劑B質量比為1:1；若溶劑A選用丙酮，則溶劑A和溶劑B的質量比為7:3。

5.根據權利要求1所述的一種可調控液體單向透過范圍的復合膜制備方法，其特征在于：步驟三中靜電紡絲方法的工藝參數為：注射器噴頭直徑為0.4-1.2mm，設定工作距離為15-30cm，紡絲液的推進速度為3mL/h，紡絲時間在0.5min-2.5min，在接收基底和紡絲噴頭之間施加8-25kV的高壓靜電場。

6.一種可調控液體單向透過范圍的復合膜，其特征在于：

該復合膜采用權利要求1～5任意一項所述制備方法制備，是由氫氧化銅網層和電紡纖維膜復合形成的，氫氧化銅網層孔直徑范圍處于10-40μm之間，電紡纖維膜纖維直徑范圍在100nm-2μm之間，氫氧化銅網層表面生長有氫氧化銅的納米針或納米球的微納復合結構層，具有超親液的性質，為親液層；電紡纖維膜為纖維絲相互交疊形成三維網狀多孔結構層，具有疏液性，為疏液層。

7.一種可調控液體單向透過范圍的復合膜的應用，其特征在于：所述的復合膜采用權利要求1～5任意一項所述制備方法制備，具有垂直于膜平面方向上的浸潤性梯度，用于調控水和表面張力大于25mN m^-1的有機液體的單向透過。