[發(fā)明專利]一種石墨烯復(fù)合聚丙烯腈中空纖維膜及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110055856.9 | 申請日： | 2021-01-15 |
| 公開（公告）號： | CN112844074A | 公開（公告）日： | 2021-05-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 任國峰;馬立國;劉少華 | 申請（專利權(quán)）人： | 任國峰 |
| 主分類號： | B01D71/42 | 分類號： | B01D71/42;B01D69/08;B01D69/02;B01D67/00;D01F6/54;D01F1/10;D01F1/08;C02F101/20 |
| 代理公司： | 上海尚象專利代理有限公司 31335 | 代理人： | 劉云 |
| 地址： | 063000 河北省唐山市路北區(qū)*** | 國省代碼： | 河北;13 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 石墨 復(fù)合 聚丙烯 中空 纖維 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種石墨烯復(fù)合聚丙烯腈中空纖維膜及其制備方法，其原料包含：聚丙烯腈粉20％～50％，氧化石墨烯溶液0.1％～15％，改性劑0.1％～1％，致孔劑10％～20％，溶劑30％～60％；致孔劑為無機鹽、聚乙二醇、氰基丙烯酸乙酯按質(zhì)量比為1:(2?4):(1?2)的混合物。改性劑為聚乙二醇、十二烷基吡咯烷酮、聚乙烯吡絡(luò)烷酮、硅烷偶聯(lián)劑的混合物，其質(zhì)量比為1:(2?4):(3?5):(1?2)。本發(fā)明還提供了該石墨烯復(fù)合聚丙烯腈中空纖維膜的制備方法。本發(fā)明制備的纖維膜強度高，過濾效率高，不僅能夠去除水中懸浮顆粒物、重金屬、膠體等還能夠去除水中的細菌和病原體。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種石墨烯纖維膜及其制備方法，具體地，涉及一種石墨烯復(fù)合聚丙烯腈中空纖維膜及其制備方法。
背景技術(shù)
石墨烯是從石墨中剝離出來的單層碳原子材料，由碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)，它是人類已知的厚度最薄、質(zhì)地最堅硬、導(dǎo)電性最好的材料。石墨烯具有優(yōu)異的力學、光學和電學性質(zhì)，結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，迄今為止研究者尚未發(fā)現(xiàn)石墨烯中有碳原子缺失的情況，碳原子之間的鏈接非常柔韌，比鉆石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍，如果用石墨烯制成包裝袋，它將能承受大約兩噸重的物品，幾乎完全透明，卻極為致密，不透水、不透氣，即使原子尺寸最小的氦氣也無法通過，導(dǎo)電性能好，石墨烯中電子的運動速度達到了光速的1/300，導(dǎo)電性超過了任何傳統(tǒng)的導(dǎo)電材料，化學性質(zhì)類似石墨表面，可以吸附和脫附各種原子和分子，還有抵御強酸強堿的能力。同時石墨烯還具有優(yōu)異的抗菌功能，應(yīng)用在凈水中空纖維膜中，可有效避免細菌滋生，防止二次污染。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯纖維膜及其制備方法，融合改性石墨烯，不僅能夠過濾水中懸浮顆粒物、膠體、重金屬顆粒，還能夠阻隔細菌、病原體，同時發(fā)揮出石墨烯抗菌抑菌功能，避免水質(zhì)二次污染，保證飲用水水質(zhì)始終處于優(yōu)質(zhì)狀態(tài)，保護人們身體健康。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種石墨烯復(fù)合聚丙烯腈中空纖維膜，其中，所述的中空纖維膜的原料按質(zhì)量百分比計包含：聚丙烯腈(PAN)粉20％～50％，氧化石墨烯溶液0.1％～15％，改性劑0.1％～1％，致孔劑10％～20％，溶劑30％～60％；所述的致孔劑為無機鹽、聚乙二醇、氰基丙烯酸乙酯按質(zhì)量比為1:(2-4):(1-2)的混合物。
上述的石墨烯復(fù)合聚丙烯腈中空纖維膜，其中，所述的氧化石墨烯溶液通過氧化石墨烯和去離子水制備；所述的氧化石墨烯的石墨烯是采用機械剝離法、液相剝離法、化學氣相沉積法、氧化還原法等的方法制備的任意一種。
上述的石墨烯復(fù)合聚丙烯腈中空纖維膜，其中，所述的改性劑為聚乙二醇、十二烷基吡咯烷酮、聚乙烯吡絡(luò)烷酮(PVP)、硅烷偶聯(lián)劑的混合物，其質(zhì)量比為1:(2-4):(3-5):(1-2)。
上述的石墨烯復(fù)合聚丙烯腈中空纖維膜，其中，所述的溶劑為DMF(二甲基甲酰胺)。
本發(fā)明還提供了上述的石墨烯復(fù)合聚丙烯腈中空纖維膜的制備方法，其中，所述的方法包含：步驟1，按比例稱取各原料；步驟2，制備氧化石墨烯溶液，得到功能性石墨烯漿料；步驟3，將步驟2所得的功能性石墨烯漿料和改性劑加入DMF溶劑中，經(jīng)過攪拌、超聲，再加入聚丙烯腈粉、致孔劑，溶脹，然后升溫，再進行攪拌，制備鑄膜液；步驟4，將步驟3制得的鑄膜液，加入到反應(yīng)釜中，進行過濾、脫泡，去除不溶物、氣泡和雜質(zhì)，開始排料，采用干濕法紡絲，紡出膜絲先經(jīng)過空氣通道，再進入凝固浴，經(jīng)水洗后，于室溫下浸泡在去離子水萃取浴中；步驟5，將步驟4所得的產(chǎn)物在水浴中進行兩次拉伸，所得的膜絲經(jīng)干燥，得到所述的石墨烯復(fù)合聚丙烯腈中空纖維膜。
上述的石墨烯復(fù)合聚丙烯腈中空纖維膜的制備方法，其中，所述的步驟2中，稱取氧化石墨烯粉體，并分散于去離子水中，常溫狀態(tài)下攪拌20～40min，然后超聲30～60min，得到功能性石墨烯漿料；氧化石墨烯粉體在去離子水中的質(zhì)量濃度為1％～15％。
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