[發明專利]具有微孔/介孔結構的納米多孔纖維膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201910394650.1
• 申請日: 2019-05-13
• 公開（公告）號: CN110201552B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 江兵兵;譚文澤;陳學琴;李草;許子強;石鵬舉
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/08;B01D71/80;B01J20/26;B01J20/28;D01F6/42;D06M11/28;D06M13/123;D06M13/332;D06M15/61;B01J20/30
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張秋燕

1.一種具有微孔/介孔結構的納米多孔纖維膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）制備聚合物紡絲溶液的配制

將二嵌段共聚物溶于溶劑中，在40~60℃溫度范圍內，攪拌6~24小時，將聚合物完全溶解，得到質量分數15%~35%聚合物紡絲溶液；其中，所述二嵌段聚合物采用苯乙烯基-丙烯酸酯類共聚物；

（2）制備纖維膜

將步驟（1）所得聚合物紡絲溶液利用電紡絲裝置，制備成完整的纖維膜，備用；

（3）纖維膜的表面功能化

將纖維膜依次分別置于多氨溶液和多醛溶液中，分別在20~60℃溫度下恒溫反應2-24h；反應完畢后，得到表面帶有功能基團的功能化纖維膜；

（4）纖維膜保護層的形成

將表面功能化的纖維膜置于帶胺基團的水溶性聚合物溶液中，在20~60℃溫度下恒溫反應2-24h；反應完畢后，得到表面帶保護層的功能化纖維膜；

（5）超交聯反應制備多孔纖維膜

將步驟（4）所得表面帶保護層的功能化纖維膜浸入反應溶劑二氯乙烷中，加入外交聯劑和催化劑，然后在氮氣保護下，于60~90℃溫度恒溫回流反應2-48h；反應完畢，得到具有微孔/介孔結構的納米多孔纖維膜。

2.根據權利要求1所述的一種具有微孔/介孔結構的納米多孔纖維膜的制備方法，其特征在于步驟（1）中的溶劑為二甲基甲酰胺溶劑、二氯乙烷、四氫呋喃、氯仿中的一種或幾種按任意比例的混合物。

3.根據權利要求1所述的一種具有微孔/介孔結構的納米多孔纖維膜的制備方法，其特征在于所述二嵌段聚合物的合成方法，主要步驟如下：

a）丙烯酸酯類單體、低價過渡金屬鹵化物與配體混合于溶劑中，低價過渡金屬鹵化物與配體形成催化劑，再加入引發劑，然后在保護氣氛下于40~80℃下反應6~48h；反應結束后，提純得到白色粉末，即為二嵌段大分子引發劑；

b）將苯乙烯基的單體、低價過渡金屬鹵化物與配體混合于溶劑中，低價過渡金屬鹵化物與配體形成催化劑，再加入二嵌段大分子引發劑，然后在保護氣氛下于80~110℃下反應6~48h；反應結束后，提純得到白色粉末，即為二嵌段聚合物。

4.根據權利要求3所述的一種具有微孔/介孔結構的納米多孔纖維膜的制備方法，其特征在于步驟a）中，丙烯酸酯類單體包括丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸羥乙酯中的一種或幾種的混合物，低價過渡金屬鹵化物為溴化亞銅或碘化亞銅中的一種或幾種的混合物；引發劑為2-溴異丁酸乙酯或其它鹵代烷，芐基鹵化物中的一種或幾種的混合物；步驟b）中，苯乙烯基的單體選自苯乙烯，二乙烯基苯，鹵代苯乙烯中的一種或幾種的混合物；步驟a）、b）中，溶劑均為N,N-二甲基甲酰胺或四氫呋喃中的一種或幾種的混合物，配體均為N,N, N′, N″, N″-五甲基二乙烯三胺、三(2-二甲氨基乙基)胺中的一種或幾種的混合物。

5.根據權利要求3所述的一種具有微孔/介孔結構的納米多孔纖維膜的制備方法，其特征在于步驟a）中，丙烯酸酯類單體與配體的質量比范圍為（200~280）：1，引發劑用量與單體質量比1：（180~220），低價過渡金屬鹵化物用量與單體質量比為1：（250~300）；步驟b）中，苯乙烯基的單體與配體的質量比范圍為（530~580）：1，大分子引發劑的量分別為苯乙烯基的單體的質量比（1~1.5）:1。

6.根據權利要求1所述的一種具有微孔/介孔結構的納米多孔纖維膜的制備方法，其特征在于步驟（2）中，紡絲各個參數設置如下：紡絲正電壓5~20kv，負電壓-1~-3kv，擠出速率0.1~1mm/min，接收距離10~30cm，接收速率50~200r/min，平移速率50~200mm/min，平移距離50~200mm，紡絲時間1~6h。

7.根據權利要求1所述的一種具有微孔/介孔結構的納米多孔纖維膜的制備方法，其特征在于步驟（3）中，多胺溶液的質量分數2%~20%，以水為溶劑，以乙二胺、己二胺、對苯二胺中的一種或幾種為溶質；多醛溶液的質量分數2%~20%，以水為溶劑，以戊二醛、乙二醛、甲基乙二醛中的一種或幾種為溶質。