專利名稱：一種熱塑性高聚物微/納米纖維復(fù)合組件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬微/納米纖維復(fù)合組件的制備領(lǐng)域，特別是涉及一種熱塑性高聚物微/ 納米纖維復(fù)合組件的制備方法。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今水資源短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的情況下，膜法水處理技術(shù)由于具有效率 高，能耗低，投資效益好，占地小，易于建造、放大和控制，不污染環(huán)境等突出優(yōu)點(diǎn)，已得到政 府、學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視和大力發(fā)展。膜的分離透過(guò)性是其處理能力的主要指標(biāo)， 通常希望在達(dá)到一定分離效果后使膜的透過(guò)量越大越好，這樣分離效率隨之提高。由于低 密度、高孔隙率和大比表面積，聚合物納米纖維功能膜具備顯著的過(guò)濾特性，能有效地濾除 細(xì)菌、病毒、煙霧、氣味和其它亞微米級(jí)的物質(zhì)，單位時(shí)間和面積內(nèi)的透過(guò)量大，同時(shí)又擁有 良好的可呼吸性，而其很好的氣溶膠阻擋性又提供了對(duì)化學(xué)武器和生物化學(xué)有毒物的防護(hù) 性，這些特性在生物化學(xué)防護(hù)、液體氣體過(guò)濾等領(lǐng)域很必要。因此納米纖維膜在分離過(guò)濾領(lǐng) 域，尤其在海水及苦咸水淡化，超純水、飲用水制備或廢水處理等方面已有大量研究，并取 得了可喜的進(jìn)展。目前納米纖維膜因纖維尺寸小、膜孔隙率大的特點(diǎn)使其強(qiáng)度明顯降低，因此，利用 微米尺寸纖維作為納米纖維的支持材料可以來(lái)改善納米纖維膜的機(jī)械性能；此外，納米纖 維膜因比表面積高、孔隙率高，在過(guò)濾時(shí)易使污染物沉積使得其抗污垢沉積的能力差，通過(guò) 表面涂敷能有效地在納米纖維膜在不降低水通量的情況下，抗污性能得到很大的改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種熱塑性高聚物微/納米纖維復(fù)合組件的 制備方法，該方法簡(jiǎn)單，成本低，適合于工業(yè)化生產(chǎn)；所得的熱塑性聚合物微/納米纖維復(fù) 合組件提高了纖維膜的機(jī)械強(qiáng)度、抗污性能，對(duì)于氣體和液體的分離也有顯著的效果。一種熱塑性高聚物微/納米纖維復(fù)合組件的制備方法，包括熱塑性高聚物納米纖維在硼酸溶液中浸漬后在經(jīng)表面涂敷處理；將熱塑性高聚物 微米纖維經(jīng)乙醇溶液處理；將所述處理后的熱塑性高聚物納米纖維和熱塑性高聚物微米纖 維復(fù)合制備組件。所述的熱塑性高聚物為聚丙烯、聚乙烯等烯烴，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲 酸丙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯等聚酯，聚酰胺6、聚酰胺1010等聚酰胺，或者聚丙烯接枝 馬來(lái)酸酐、聚乙烯接枝甲基丙烯酸甘油酯、聚乙烯醇接枝聚乙烯等共聚物或其它各種不同 組分和配比的共混物。所述的納米纖維的直徑為50-1000nm。所述的微米纖維是由熔噴法制備的聚丙烯、聚乙烯、聚酯等非織造材料；或由聚丙 烯聚乙烯、聚酯纖維所構(gòu)成的織物；微米纖維的直徑為1-10 μ m。所述硼酸溶液的摩爾濃度為0. 8mol/L。
所述乙醇溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.8%。所述的復(fù)合為物理復(fù)合。所述的涂敷使用的聚合物溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2% 的交聯(lián)聚乙烯醇溶液、殼聚 糖溶液或馬來(lái)酸酐溶液。所述的涂敷方法是將2% 的聚合物溶液通過(guò)在納米纖維材料表面進(jìn)行涂層見(jiàn)合。所述的涂敷的熱塑性高聚物納米纖維材料表面可以涂敷一層或多層2% -5%的 同種聚合物溶液。本發(fā)明將熱塑性高聚物納米纖維與微米纖維所構(gòu)成的骨架材料復(fù)合，同時(shí)根據(jù)分 離過(guò)濾介質(zhì)特性在納米纖維膜表面涂敷以達(dá)到最佳分離過(guò)濾效果。本發(fā)明創(chuàng)新性地制備出一種熱塑性高聚物微/納米纖維復(fù)合組件，該類熱塑性高 聚物微/納米纖維復(fù)合組件在液體和氣體過(guò)濾凈化等方面發(fā)揮巨大作用。有益效果(1)本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，對(duì)熱塑性聚合物材料具有普適性的特性，克服了不同 材料采用不同的技術(shù)路線而導(dǎo)致工藝復(fù)雜、設(shè)備投資要求高等不足之處，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?生產(chǎn)；適合于工業(yè)化生產(chǎn)；(2)本發(fā)明所得的熱塑性聚合物微/納米纖維復(fù)合組件提高了纖維膜的機(jī)械強(qiáng) 度、抗污性能，對(duì)于氣體和液體的分離也有顯著的效果。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。實(shí)施例1將聚丙烯納米纖維材料浸漬在硼酸溶液(摩爾濃度為0.8mol/L)中取出，用玻璃 棒在納米纖維材料上均勻涂層5%的交聯(lián)聚乙烯醇溶液，放入60°C的烘箱中烘干24小時(shí)； 再將經(jīng)熔噴方法制備聚丙烯非織造材料浸沒(méi)在乙醇溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99. 8%)中取出，然 后在聚丙烯非織造材料上復(fù)合涂敷交聯(lián)聚乙烯醇后的聚丙烯納米纖維材料即獲得所設(shè)計(jì) 的微/納米纖維復(fù)合組件。實(shí)施例2將聚丙烯納米纖維材料浸漬在硼酸溶液(摩爾濃度為0.8mol/L)中取出，用玻璃 棒在納米纖維材料上均勻涂層5%的殼聚糖溶液，放入60°C的烘箱中烘干24小時(shí)；再將已 制備的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯織物浸沒(méi)在乙醇溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99. 8% )中取出，然后在聚 對(duì)苯二甲酸乙二酯織物上復(fù)合涂敷殼聚糖后的聚丙烯納米纖維材料即獲得所設(shè)計(jì)的微/ 納米纖維復(fù)合組件。實(shí)施例3將聚丙烯納米纖維材料浸漬在硼酸溶液(摩爾濃度為0.8mol/L)中取出，用玻璃 棒在納米纖維材料上均勻涂層5%的馬來(lái)酸酐溶液，放入60°C的烘箱中烘干24小時(shí)；再將經(jīng)熔噴方法制備聚乙烯非織造材料浸沒(méi)在乙醇溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99. 8% )中取出，然后在 聚乙烯非織造材料上復(fù)合涂敷馬來(lái)酸酐后的聚丙烯納米纖維材料即獲得所設(shè)計(jì)的微/納 米纖維復(fù)合組件。實(shí)施例4將聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐納米纖維材料浸漬在硼酸溶液(摩爾濃度為0. 8mol/L) 中取出，用玻璃棒在納米纖維材料上均勻涂層2 %的交聯(lián)聚乙烯醇溶液，放入60°C的烘箱 中烘干24小時(shí)；再將經(jīng)熔噴方法制備聚丙烯非織造材料浸沒(méi)在乙醇溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 99.8% )中取出，然后在聚丙烯非織造材料上復(fù)合涂敷交聯(lián)聚乙烯醇后的聚丙烯接枝馬來(lái) 酸酐納米纖維材料即獲得所設(shè)計(jì)的微/納米纖維復(fù)合組件。實(shí)施例5將聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐納米纖維材料浸漬在硼酸溶液(摩爾濃度為0. 8mol/L)中 取出，用玻璃棒在納米纖維膜上均勻涂層2%的殼聚糖溶液，放入60°C的烘箱中烘干24小 時(shí)；再將已制備的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯織物浸沒(méi)在乙醇溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99. 8%)中取 出，然后在聚對(duì)苯二甲酸乙二酯織物上復(fù)合涂敷殼聚糖后的聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐納米纖維 材料即獲得所設(shè)計(jì)的微/納米纖維復(fù)合組件。實(shí)施例6將聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐納米纖維材料浸漬在硼酸溶液(摩爾濃度為0. 8mol/L)中 取出，用玻璃棒在納米纖維材料上均勻涂層2 %的馬來(lái)酸酐溶液，放入60°C的烘箱中烘干 24小時(shí)；再將經(jīng)熔噴方法制備聚乙烯非織造材料浸沒(méi)在乙醇溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99. 8% ) 中取出，然后在聚乙烯非織造材料上復(fù)合涂敷馬來(lái)酸酐后的聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐納米纖維 材料即獲得所設(shè)計(jì)的微/納米纖維復(fù)合組件。實(shí)施例7將聚對(duì)苯二甲酸乙二酯納米纖維材料浸漬在硼酸溶液(摩爾濃度為0.8mol/L)中 取出，用玻璃棒在納米纖維膜上均勻涂層3 %的交聯(lián)聚乙烯醇溶液，放入60°C的烘箱中烘 干24小時(shí)；再將經(jīng)熔噴方法制備聚丙烯非織造材料浸沒(méi)在乙醇溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.8%) 中取出，然后在聚丙烯非織造材料上復(fù)合涂敷交聯(lián)聚乙烯醇后的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯納米 纖維材料即獲得所設(shè)計(jì)的微/納米纖維復(fù)合組件。實(shí)施例8將聚對(duì)苯二甲酸乙二酯納米纖維材料浸漬在硼酸溶液(摩爾濃度為0.8mol/L)中 取出，用玻璃棒在納米纖維材料上均勻涂層3%的殼聚糖溶液，放入60°C的烘箱中烘干24 小時(shí)；再將已制備的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯織物浸沒(méi)在乙醇溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99. 8%)中取 出，然后在聚對(duì)苯二甲酸乙二酯織物上復(fù)合涂敷殼聚糖后的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯納米纖維 材料即獲得所設(shè)計(jì)的微/納米纖維復(fù)合組件。實(shí)施例9將聚對(duì)苯二甲酸乙二酯納米纖維材料浸漬在硼酸溶液(摩爾濃度為0.8mol/L)中 取出，用玻璃棒在納米纖維材料上均勻涂層3 %的馬來(lái)酸酐溶液，放入60°C的烘箱中烘干 24小時(shí)；再將經(jīng)熔噴方法制備聚乙烯非織造材料浸沒(méi)在乙醇溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.8%)中 取出，然后在聚乙烯非織造材料上復(fù)合涂敷馬來(lái)酸酐后的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯納米纖維材 料即獲得所設(shè)計(jì)的微/納米纖維復(fù)合組件。
實(shí)施例10將聚丙烯納米纖維材料浸漬在硼酸溶液(摩爾濃度為0.8mol/L)中取出，用玻璃 棒在納米纖維材料上均勻涂層2%的交聯(lián)聚乙烯醇，在空氣中晾干，然后再重復(fù)上述操作， 將經(jīng)過(guò)兩次涂層的膜放入60°C的烘箱中烘干24小時(shí)；再將經(jīng)熔噴方法制備聚丙烯非織造 材料浸沒(méi)在乙醇溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99. 8% )中取出，然后在聚丙烯非織造材料上復(fù)合涂敷 雙層交聯(lián)聚乙烯醇后的聚丙烯納米纖維材料即獲得所設(shè)計(jì)的微/納米纖維復(fù)合組件。
權(quán)利要求
一種熱塑性高聚物微/納米纖維復(fù)合組件的制備方法，包括熱塑性高聚物納米纖維在硼酸溶液中浸漬后在經(jīng)表面涂敷處理；將熱塑性高聚物微米纖維經(jīng)乙醇溶液處理；將所述處理后的熱塑性高聚物納米纖維和熱塑性高聚物微米纖維復(fù)合制備組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱塑性高聚物微/納米纖維復(fù)合組件的制備方法，其特 征在于所述的熱塑性高聚物為聚烯烴、聚酯、聚酰胺中的一種或幾種；所述的聚烯烴為聚 丙烯或聚乙烯，聚酯為聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二酯或聚對(duì)苯二甲酸丁二酯， 聚酰胺為聚酰胺6或聚酰胺1010。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱塑性高聚物微/納米纖維復(fù)合組件的制備方法，其特 征在于所述的熱塑性高聚物為聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐、聚乙烯接枝甲基丙烯酸甘油酯或聚 乙烯醇接枝聚乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱塑性高聚物微/納米纖維復(fù)合組件的制備方法，其特 征在于所述的微米纖維是由熔噴法制備的聚丙烯非織造材料、聚乙烯非織造材料或聚酯 非織造材料；或聚丙烯織物、聚乙烯織物或聚酯織物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱塑性高聚物微/納米纖維復(fù)合組件的制備方法，其特 征在于所述的復(fù)合為物理復(fù)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱塑性高聚物微/納米纖維復(fù)合組件的制備方法，其特 征在于所述的涂敷使用的聚合物溶液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2-5%的交聯(lián)聚乙烯醇溶液、殼聚糖 溶液或馬來(lái)酸酐溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱塑性高聚物微/納米纖維復(fù)合組件的制備方法，其 特征在于所述的涂敷方法是將2-5%的聚合物溶液通過(guò)在納米纖維材料表面進(jìn)行涂層復(fù) 合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱塑性高聚物微/納米纖維復(fù)合組件的制備方法，包括熱塑性高聚物納米纖維在硼酸溶液中浸漬后再經(jīng)表面涂敷處理；熱塑性高聚物微米纖維經(jīng)乙醇溶液處理，將上述經(jīng)過(guò)處理的熱塑性高聚物微、納米纖維復(fù)合制備組件。本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單，成本低，適合于工業(yè)化生產(chǎn)，用于氣體或液體的過(guò)濾分離。
文檔編號(hào)B01D39/04GK101985075SQ201010295168
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者于明非, 劉雁冰, 孫剛, 徐冠彪, 祝孟俊, 肖茹 申請(qǐng)人:東華大學(xué)