[發明專利]可吸附多環芳烴的苯乙烯基樹脂微納米纖維氈及其制備方法

有效

• 申請號: 201810022706.6
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108311119B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 浦鴻汀;陳威涯;劉心怡
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;C02F1/28;C02F101/32
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于高分子材料技術領域，具體為可吸附多環芳烴的苯乙烯基樹脂微納米纖維多孔材料及其制備方法。本發明采用由兩臺擠出機、兩個熔體泵等模具組成的微納層共擠出裝置，將苯乙烯基樹脂與隔層聚合物樹脂分別通過兩臺擠出機進行熔融擠出制備兩種聚合物樹脂交替層結構纖維，再剝離分隔聚合物樹脂得到微米至納米級苯乙烯基聚合物纖維，然后在濾膜上沉積制備具有多孔結構的苯乙烯基樹脂微納米纖維氈。該微納米纖維氈的比表面積、孔結構以及纖維氈厚度可由制備過程中的分層疊加單元的數目、牽引速率、微納米纖維用量等來控制。本發明簡便易行、成本低廉、可大批量生產，無溶劑污染，可應用于吸附水體中多環芳烴等水體污染處理領域。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種可吸附多環芳烴的苯乙烯基樹脂微納米纖維氈（多孔材料）及其制備方法。

背景技術

微納米纖維憑借其高的比表面積、表面修飾的靈活性和其他優于傳統塊狀材料的性能，在組織工程、生物醫藥、環境保護等領域得到了廣泛應用,而微納米纖維的制備技術也得到了進一步開發與創新。到目前為止，制備微納米纖維的傳統方法主要包括化學法、相分離法、自組裝法和紡絲加工法等。而紡絲加工法主要包括靜電紡絲法、雙組分復合紡絲法、熔噴法和閃蒸紡絲法等。其中靜電紡絲法是制備聚合物微納米纖維的最為常用的方法之一。然而靜電紡絲法制備微納米纖維成本高、產量低、難以大規模生產，并且實驗過程需要用到大量有機溶劑，造成環境污染。而采用微納層共擠出法制備微納米纖維簡易可行，靈活方便，成本低廉，可連續、大批量生產，無溶劑污染；而且制備的微納米纖維尺寸均勻可控、范圍廣，對于找不到溶劑進行靜電紡絲等方法制備微納米纖維的聚合物樹脂更是提供了一種簡捷高效的方法，而且結合單軸拉伸工藝還可以顯著提高微納米纖維的力學性能（J.F. Cheng, H.T. Pu, J. Du, A Processing Method with High Efficiency for LowDensity Polyethylene Nanofibers Reinforced by Aligned Carbon Nanotubes viaNanolayer Coextrusion, Polymer, 2017, 111: 222-228）。

由直徑在納米至亞微米范圍內的聚合物微納米纖維制備得到的多孔材料憑借其相比于傳統的吸附材料的明顯優勢，包括大的比表面積、豐富的孔結構和表面功能化的靈活性，在環境保護方面有廣泛的應用前景（Huang Z.M., Zhang Y.Z., Kotaki M., et al.Composites Science and Technology. 2003, 63(15): 2223–2253）。 例如，微納米纖維膜已經成功地開發成高性能空氣過濾器，能有效的去除（約100％去除率）直徑在1和5μm之間的大氣顆粒(Kattamuri N, Shin J H, Kang B, Lee C G, Lee J K, Sung C.Development and surface characterization of positively charged filters[J].Jourinal of Material Science, 2005, 40: 4531-4539)。此外已有多種不同聚合物制成的微納米纖維膜被用以有效地去除水中的重金屬離子和有機化合污染物，例如酚酞和油。有結果表明，苯乙烯共聚物、尼龍6等聚合物制備的微納米纖維多孔材料可直接從水中提取痕量的有機污染物，其在水中具有顯著的富集有機污染物的能力。此外，與其它粉末或顆粒吸附劑相比，膜狀和氈狀吸附劑可以直接使用，并且在吸附后容易從溶液體系中分離(Qi DJ, Kang X J, Chen L Q, Zhang Y Y, Wei H M, Gu Z Z. Electrospun polymernanofibers as a solid-phase extraction sorbent for the determination of tracepollutants in environmental water[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry,2008, 390: 929-938)。然而目前很少有關于使用聚合物微納米纖維多孔材料處理水體多環芳烴污染物的研究報道。