一种耐水性聚乙烯醇纳米纤维膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及化工新材料领域，特别设及一种纳米纤维膜极其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着纳米材料的迅速发展，纳米纤维制备技术特别是静电纺丝技术得到了长足发 展，目前已经市场化的纳米纤维过滤材料包括聚偏氣乙締(PVDF)、聚丙締腊(PAN)、尼龙6 (PA6)等材料，静电纺丝工艺过程需要用到二甲基甲酯胺(DMF)、二甲基亚讽(DMSO)等有机 溶剂。静电纺丝在高压状态下进行，可能产生电火花，而有机溶剂易挥发，通风不良状况下 可能会引起爆炸。并且有机溶剂对环境污染较大，生产过程需要配套溶剂回收装置，成本较 高。静电纺丝得到的纳米纤维膜中仍残留有有机溶剂，使用时对人体安全产生隐患。
[0003] 聚乙締醇(PVA)被人们所熟知是因为其无毒无害可降解，使得其对环境几乎无污 染。除此之外，它具有独特的耐油性、耐磨性、耐溶剂性，W及成膜性等出色的性能；同时聚 乙締醇(PVA)的静电纺丝技术相对成熟，产业化解化成本较低。
[0004] 尽管聚乙締醇(PVA)材料加工简单，环境友好，性能优异，但是聚乙締醇纳米纤维 耐水性较差，作为过滤材料时，水蒸气的存在会使聚乙締醇纳米纤维吸水溶胀甚至是溶解， 使其无法作为口罩滤材或者是水过滤材料使用。目前，尚未有报道或者技术能够简单高效 的改善聚乙締醇纳米纤维的耐水性。
【发明内容】
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种耐水性优异的聚乙締醇纳米纤维材料， 用来替代传统聚偏氣乙締(PVD巧、聚丙締腊(PAN)、尼龙6(PA6)等材料。
[0006] 本发明提供的技术方案如下：
[0007] -种耐水性优异的聚乙締醇纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：
[000引1)首先向100重量份去离子水中加入0-20重量份有机酸和0-20重量份的醇类配置 混合溶剂，所述有机酸和醇类的总添加量不少于5重量份，所述有机酸为甲酸、乙酸、丙酸和 下酸中的一种，所述醇类为甲醇、乙醇、丙醇和下醇中的一种；
[0009] 2)混合均匀后，依次加入3-20重量份聚乙締醇，0-5重量份的交联剂和0-0.5重量 份的催化剂，80-95 °C下机械揽拌2-化，配置成纺丝料液；
[0010] 3)使用上述纺丝料液通过静电纺丝工艺制得聚乙締醇纳米纤维膜。
[0011] 4)通过热处理提高聚乙締醇纳米纤维膜的交联度，制得耐水性优异的聚乙締醇纳 米纤维膜。
[0012] 本发明还提供了另一种耐水性优异的聚乙締醇纳米纤维的制备方法，包括如下步 骤：
[0013] 1)首先向100重量份去离子水中加入0-20重量份有机酸和0-20重量份的醇类配置 混合溶剂，所述有机酸和醇类的总添加量不少于5重量份，所述有机酸为甲酸、乙酸、丙酸和 下酸中的一种，所述醇类为甲醇、乙醇、丙醇和下醇中的一种；
[0014] 2)混合均匀后，依次加入3-20重量份聚乙締醇和0-0.5重量份的催化剂，80-95°C 下机械揽拌2-化，配置成纺丝料液；
[0015] 3)使用上述纺丝料液通过静电纺丝工艺制得中间体；
[0016] 4)将步骤3)制得的中间体放入熏蒸柜中进行交联热处理，同时完成消毒步骤，具 体操作步骤为:将0.1-5重量份的交联剂配置成3-20wt %的溶液，加入碳酸氨钢调节pH值为 7.5-8.5进行活化，活化完成后的溶液加入熏蒸柜储药池中，恒溫交联灭菌25-35min，控制 溫度为42±5°C，相对湿度为70-80%，最终得到耐水性优异的聚乙締醇纳米纤维膜；
[0017] 5)通过热处理进一步提高聚乙締醇纳米纤维膜的交联度，制得耐水性优异的聚乙 締醇纳米纤维膜。
[0018] 优选地，热处理工艺为:热风或者红外加热，80-150°C处理样品l-30min。
[0019] 优选地，步骤3)中使用针管吸取料液，盖上内径针头，挤出气泡；W针管为正极，锡 锥纸为负极，开始纺丝，纺丝条件为:纺丝溫度为15-20°C，相对湿度为50-55%;纺丝电压为 20KV;纺丝电流OmA;推注速度1-1.5mL/min;针板距离为17.6-18.3cm。
[0020] 优选地，各组分含量为:离子水100重量份、聚乙締醇5-15重量份、有机酸8-18重量 份、醇类5-15重量份、交联剂0.5-4重量份和催化剂0.1-0.4重量份。
[0021] 优选地，所述催化剂为过硫酸锭;所述聚乙締醇醇解度为95-99 % ;所述交联剂为 多醒类交联剂，例如戊二醒。
[0022] 优选地，所述聚乙締醇的添加量为8-13重量份。
[0023] 本发明还提供了采用上述方法制备得到的聚乙締醇纳米纤维膜。
[0024] 本发明提供的耐水性聚乙締醇纳米纤维膜及其制备方法，工艺简单，绿色环保，采 用特定配比的纺丝料液可有效阻止料液凝胶化，并提高纺丝效率;采用熏蒸热处理能够进 一步提高聚乙締醇纳米纤维膜的耐水性;制备聚乙締醇纳米纤维膜的原料均为水溶性高分 子，无污染，与传统的纳米纤维过滤材料相比，无溶剂回收和溶剂残留问题，无毒副作用，能 够作为医用滤材或者是水过滤材料使用。
【附图说明】
[0025] 图1为实施例1制备得到的聚乙締醇纳米纤维膜扫描电镜形貌图；
[0026] 图2为实施例4制备得到的聚乙締醇纳米纤维膜在30°C水中浸泡7天后的扫描电镜 形貌图；
[0027] 图3为对比例1制备得到的聚乙締醇纳米纤维膜在30°C水中浸泡7天后的扫描电镜 形貌图。
【具体实施方式】
[0028] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对 本发明作进一步的详细说明。
[00巧]实施例1
[0030] -种耐水性优异的聚乙締醇纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0031] 1)首先向100重量份水中加入5重量份甲酸配置混合溶剂，然后加入依次加入8.5 重量份聚乙締醇PVAl 799，3.2份戊二醒，80°C下机械揽拌化，配置成纺丝料液。
[0032] 2)使用20mL针管吸取料液，盖上0.8mm内径针头，挤出气泡；W针管为正极，锡锥纸 (15cm*30cm)为负极，开始纺丝，纺丝条件为：15°C ;相对湿度50-55% ;纺丝电压20KV;纺丝 电流OmA;推注速度ImL/min;针板距离为17.8cm。
[0033] 3)纺丝完成后，将聚乙締醇纳米纤维膜放入鼓风干燥箱150°C处理20min烘干。
[0034] 制备得到的聚乙締醇纳米纤维膜使用扫面电镜观察样品形貌，如图1所示，具有良 好的纤维形貌。
[0035] 实施例2
[0036] -种耐水性优异的聚乙締醇纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0037] 1)首先向100重量份水中加入18重量份乙酸和8.5重量份的乙醇，配置混合溶剂， 然后加入依次加入11.5重量份聚乙締醇PVA1799，1.6份戊二醒和0.3重量份的过硫酸锭，85 °C下机械揽拌化，配置成纺丝料液。
[0038] 2)使用20mL针管吸取料液，盖上0.8mm内径针头，挤出气泡；W针管为正极，锡锥纸 (15cm*30cm)为负极，开始纺丝，纺丝条件为：18°C ;相对湿度50-55% ;纺丝电压20KV;纺丝 电流OmA;推注速度1. ImL/min;针板距离为18cm。
[0039] 3)纺丝完成后，将聚乙締醇纳米纤维膜放入鼓风干燥箱140°C处理25min烘干。
[0040] 实施例3
[0041] -种耐水性优异的聚乙締醇纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0042] 1)首先向100重量份水中加入20重量份丙酸，配置混合溶剂，然后加入依次加入14 重量份聚乙締醇PVAl 799，90°C下机械揽拌地，配置成纺丝料液。
[0043] 2)使用20mL针管吸取料液，盖上0.8mm内径针头，挤出气泡；W针管为正极，锡锥纸 (15cm*30cm)为负极，开始