[發明專利]一種二維網狀極細納米纖維復合液體過濾材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710649178.2
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107469631B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 丁彬;張世超;劉惠;劉麗芳;俞建勇
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D71/08;B01D71/28;B01D71/34;B01D71/38;B01D71/42;B01D71/44;B01D71/48;B01D71/54;B01D71/68;B01D71/72;D04H1/728;D01D5/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王文穎

本發明公開了一種二維網狀極細納米纖維復合液體過濾材料及其制備方法。所述制備方法為：選用聚合物配制成聚合物溶液，將其經靜電直噴成網，在靜電直噴過程中借助外力作用使噴絲口發生原位振動，促進帶電液滴的生成，進而液滴發生相分離，在接收基材表面形成均勻的二維網狀極細納米纖維材料，其呈連續、無縫堆疊狀，隨后利用靜電紡絲技術在網狀材料表面噴覆一層靜電紡纖維保護層，獲得以該極細網狀纖維為核心層的復合液體過濾材料。本發明制備的二維網狀極細納米纖維復合液體過濾材料中含有纖維直徑細、網孔孔徑小、連續、無縫堆疊的二維網狀極細納米纖維核心過濾層，且該材料具有孔隙率高、孔道連通性好的特點，可制備高截留效率、高通量的液體過濾膜。

技術領域

本發明涉及一種以二維網狀極細納米纖維為核心層的復合液體過濾材料及其制備方法，屬于納米纖維過濾材料技術領域。

背景技術

當前，過濾法因操作簡單、工藝流程短等優點，已在食品加工、醫療衛生、石油化工等眾多行業的液體除雜中得到廣泛應用，但現有常用相分離液體過濾材料普遍存在孔道連通性差、濾液通量低的問題，導致生產過程能耗大、耗時長。靜電紡納米纖維液體過濾材料因具有孔徑小、孔道連通性好、孔隙率高等特點，有望成為一種理想的液體過濾材料。現有公開專利《超多孔性納米纖維墊及其用途》(CN201380070873.3)、《使用納米纖維過濾介質從流體樣品除去微生物》(CN201080017401.8)、《一種液體過濾器用復合濾材》(CN201620985216.2)報道了利用靜電紡纖維制備液體過濾材料的方法，但上述方法制備得到的材料普通存在纖維直徑粗(＞200nm)、孔徑大的不足，導致其過濾效率低，難以滿足實際應用需求。

為降低靜電紡纖維膜孔徑，獲得高效高通量的液體過濾材料，公開專利《高通量高效率納米纖維膜及其制備方法》(CN200980146276.8)、《一種纖維素納米纖維-氧化石墨烯雜化的復合超濾膜及其制備方法》(CN201510747818.4)、《一種孔徑可調控高通量納米纖維復合超濾膜的制備方法》(CN201610528343.4)報道了一種在靜電紡纖維表面涂覆纖維素納米晶構筑小孔徑液體過濾膜的方法，該方法可利用具有極小直徑(5～50m)的纖維素納米晶降低靜電紡纖維膜的孔徑，但由于纖維素納米晶長度短(＜1μm)導致其易團聚、在纖維膜表面分布不均勻，所形成的孔結構難以精確調控，同時該纖維素納米晶易進入纖維膜中引起孔道堵塞，從而導致材料的通量較低，無法滿足實際應用。另有公開專利《納米蛛網/納米纖維復合型防護材料的制備方法》(CN200910052163.3)、《一種多組分網狀納米纖維膜的制備方法》(CN201410061970.2)報道了一種直徑細(5～35nm)、孔徑小(10～300nm)的納米蛛網材料的制備方法，但上述方法制備得到的納米蛛網材料中含有大量的常規靜電紡纖維支架，網狀結構覆蓋率低且不連續，導致網與網之間有大量空隙存在，至今無法實現其液體過濾實際應用。因此，亟需一種可制備直徑細、孔徑小、纖維連續、無縫堆疊的極細納米纖維復合液體過濾材料的方法。

發明內容

本發明所要解決的問題是：提供一種二維網狀極細納米纖維復合液體過濾材料及其制備方法，特別是提供一種可制備直徑細、孔徑小、不含常規靜電紡纖維支架、連續堆疊且完全覆蓋的二維網狀極細納米纖維復合液體過濾材料的技術。

為了解決上述問題，本發明提供了一種二維網狀極細納米纖維復合液體過濾材料的制備方法，其特征在于，選用聚合物配制成均勻穩定的低質量濃度聚合物溶液，將其進行靜電直噴成網，在靜電直噴過程中借助外力作用使噴絲口發生原位振動，促進帶電液滴的生成，進而液滴發生相分離，在接收基材表面形成均勻的二維網狀極細納米纖維材料，其呈連續、無縫堆疊狀，隨后利用靜電紡絲技術在網狀材料表面噴覆一層靜電紡纖維保護層，獲得以該極細網狀纖維為核心層的復合液體過濾材料。

優選地，所述聚合物溶液為聚合物、添加物及溶劑的混合物。