[發明專利]超疏水及雙側親水靜電紡絲納米纖維復合膜的制備方法

有效

• 申請號: 201811420946.8
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109453669B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 邵嘉慧;李雋;任龍飛;涂永輝;馬忠寶
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B01D61/36
• 分類號: B01D61/36;B01D67/00;B01D69/02;B01D69/12;B01D71/26;B01D71/34;B01D71/36;D04H1/4291;D04H1/4318;D04H1/4382;D04H1/728
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種納米纖維復合膜，包括作為表面親水層的貽貝仿生類聚合物以及位于其內部的聚合物纖維形式的超疏水層，該復合膜通過將靜電紡絲主體進行超疏水改性處理后，再在上下表面進行親水改性處理得到；靜電紡絲主體采用疏水聚合物制備得到；超疏水改性處理是指：將靜電紡絲制成的膜浸泡在含有超疏水改性劑的溶液中；親水改性處理是指：將超疏水改性處理后的靜電紡絲主體的上下表面涂覆貽貝仿生類聚合物親水改性劑得到，本發明解決了現有膜蒸餾技術中膜的潤濕及污染的問題，過程簡單、效果顯著，可廣泛應用于生物、醫療、電子和食品等領域的分離濃縮過程。

技術領域

本發明涉及的是一種高壓靜電紡絲技術及膜蒸餾領域的技術，具體是一種超疏水及雙側親水靜電紡絲納米纖維復合膜的制備方法。

背景技術

目前，常用來制備疏水性膜的高分子材料有聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚偏氟乙烯(PVDF)。超疏水是指表面對水的接觸角大于150°，通?？刹扇』瘜W方法降低固體表面自由能來獲得超疏水表面。由于膜蒸餾處理的污水中大都含有界面活性物質，這些有機物容易在疏水膜表面沉積，造成膜污染，不僅會降低膜通量也會使得膜壽命下降，增加運行成本。若膜表面含有親水層，將會在膜表面形成一層水化層阻止有機污染物在膜表面的沉積，有利于緩解膜污染問題。親水表面是指對水的接觸角小于90°，疏水膜表面的親水層構建主要有：一是通過光引發親水，如TiO₂,V₂O₅等受紫外光輻射可變為超親水；二是表面涂覆的方法將親水改性劑結合在膜表面，這其中：貽貝仿生類聚合物共沉積法具有沉積基材普適性與豐富的后功能化能力，該類聚合物沉積過程能在幾乎所有類型的材料表面進行，包括通常很難修飾的低表面能材料，如聚四氟乙烯等。

現有技術通過聚砜和親水嵌段的聚砜類嵌段共聚物依次相轉化的方法制備含親水截留層和支撐層的雙層復合膜，提高膜的親水性，但該技術只是在膜一側具有親水功能層，而在膜蒸餾領域雙側親水膜則具有更大優勢。

本發明利用靜電紡絲技術，結合上述理論，采用不同疏水及親水改性劑制備雙側親水內部超疏水納米纖維復合膜，與原料液接觸的親水層能有效抵抗廢水中表面活性劑類的有機物污染，與滲透側接觸的親水層則有利于膜內蒸汽迅速冷凝，提高膜通量，與此同時，該改性方法簡單易行，有利于降低膜維護成本。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種超疏水及雙側親水靜電紡絲納米纖維復合膜的制備方法，解決了現有膜蒸餾技術中膜的潤濕及污染的問題，過程簡單、效果顯著，可廣泛應用于生物、醫療、電子和食品等領域的分離濃縮過程。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種納米纖維復合膜，包括：作為表面親水層的貽貝仿生類聚合物以及位于其內部的聚合物纖維形式的超疏水層，其中：超疏水層與水的接觸角為150-160°，表面親水層與水的接觸角為20-40°。

所述的超疏水層由疏水聚合物經超疏水化改性制備得到。

本發明涉及上述納米纖維復合膜，通過將靜電紡絲主體進行超疏水改性處理后，再在上下表面進行親水改性處理得到。

所述的靜電紡絲主體采用疏水聚合物制備得到，該疏水聚合物包括聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚烯烴中的一種。

所述的靜電紡絲主體，通過以下方式制備得到：

A、配制靜電紡絲溶液：疏水性主體聚合物濃度范圍5～20wt％，使用混合溶劑N,N-二甲基乙酰胺與丙酮的質量比8/2；

B、靜電紡絲工藝制膜：將配好的溶液注入靜電紡絲設備的注射器中，通過靜電紡絲儀器制成膜；紡絲溫度20～50℃，紡絲液推注速率為0.05～0.1mm/min，紡絲正電壓為10～20kV，負電壓為-1.0～-5.0kV，注射器針頭到接收滾筒的距離為10～30cm。