[發明專利]一種高溫可吸附的多孔聚酰亞胺納米纖維及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110603066.X
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113308753A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 陸趙情;田萃鈺;王亞芳;張雨婷;耿博;趙瑞霞;代啟陽
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: D01F6/74
• 分類號: D01F6/74;D01F11/08;D01D5/00;D01D5/247;B01D46/00;B01D46/54
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了一種高溫可吸附的多孔聚酰亞胺納米纖維及其制備方法和應用，屬于聚酰亞胺納米纖維功能材料制備技術領域。通過將聚酰亞胺和聚乙烯吡咯烷酮均勻分散于溶劑中，制得紡絲前溶液；采用靜電紡絲技術，將所得紡絲前溶液制成聚酰亞胺?聚乙烯吡咯烷酮復合纖維；將所得聚酰亞胺?聚乙烯吡咯烷酮復合纖維經成孔處理后干燥，制得高溫可吸附的多孔聚酰亞胺納米纖維。所得高溫可吸附的多孔聚酰亞胺納米纖維具有過濾效率高、耐高溫性好、循環性能優異的特點，因此能夠作為PM_2.5顆粒物過濾膜的應用。

技術領域

本發明屬于聚酰亞胺納米纖維功能材料制備技術領域，涉及一種高溫可吸附的多孔聚酰亞胺納米纖維及其制備方法和應用。

背景技術

隨著人類針對工業化進程不斷加快，空氣污染也日趨嚴重，尤其是PM_2.5污染更甚。PM_2.5指的是大氣中直徑小于或等于2.5μm的細小顆粒物。由于其富含大量的有毒、有害物質且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。空氣污染問題已經成為亟需解決的重要環境問題之一，如何快速高效地治理PM_2.5污染已經引起了公眾的廣泛關注。

高性能過濾材料的研究為上述問題提供了一種新型解決途徑。傳統的過濾材料通常不耐高溫且吸附過濾效率低下，難以循環利用。而聚酰亞胺，是綜合性能最佳的有機高分子材料之一，被廣泛應用于航空航天、高溫過濾、絕緣隔熱等各種領域。將其制備成過濾材料可用于細小顆粒物、高溫介質及放射性物質的過濾等方面。聚酰亞胺單獨制備的濾膜過濾效率和吸附效果較差，如何提高聚酰亞胺過濾膜的過濾效率成為急需解決的問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高溫可吸附的多孔聚酰亞胺納米纖維及其制備方法和應用，解決了聚酰亞胺材料過濾效率和吸附效果不佳的問題。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明公開了一種高溫可吸附的多孔聚酰亞胺納米纖維的制備方法，將聚酰亞胺和聚乙烯吡咯烷酮均勻分散于溶劑中，制得紡絲前溶液；采用靜電紡絲技術，將所得紡絲前溶液制成聚酰亞胺-聚乙烯吡咯烷酮復合纖維；將所得聚酰亞胺-聚乙烯吡咯烷酮復合纖維經成孔處理后干燥，制得高溫可吸附的多孔聚酰亞胺納米纖維。

優選地，制得紡絲前溶液的具體步驟如下：

先將聚酰亞胺均勻分散于溶劑中，制得反應初溶液，將聚乙烯吡咯烷酮均勻分散于所得反應初溶液中，制成紡絲前溶液。

優選地，聚酰亞胺、溶劑和聚乙烯吡咯烷酮的投料質量比為1～5：5～10：0.25～2。

優選地，靜電紡絲技術的工藝參數包括：電壓為14kV～20kV，推進器速度為2mL/h～5mL/h。

優選地，成孔處理的工藝參數包括：將所得聚酰亞胺-聚乙烯吡咯烷酮復合纖維在80℃～120℃真空下干燥12h～36h。

優選地，成孔處理的具體操作為：將所得聚酰亞胺-聚乙烯吡咯烷酮復合纖維膜用去離子水/乙醇交替洗滌5～10次。

優選地，溶劑為二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺。

本發明公開了采用上述制備方法制得的一種高溫可吸附的多孔聚酰亞胺納米纖維。

優選地，經過濾循環實驗5～10次后，所述高溫可吸附的多孔聚酰亞胺納米纖維的過濾效率，比無孔純聚酰亞胺纖維高達2～4倍。

本發明公開的上述高溫可吸附的多孔聚酰亞胺納米纖維作為PM_2.5顆粒物過濾膜的應用。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：