专利名称：一种热塑性高聚物微/纳米纤维复合组件的制备方法
技术领域：
本发明属微/纳米纤维复合组件的制备领域，特别是涉及一种热塑性高聚物微/ 纳米纤维复合组件的制备方法。
背景技术：
在当今水资源短缺和环境污染日益严重的情况下，膜法水处理技术由于具有效率 高，能耗低，投资效益好，占地小，易于建造、放大和控制，不污染环境等突出优点，已得到政 府、学术界和工业界的高度重视和大力发展。膜的分离透过性是其处理能力的主要指标， 通常希望在达到一定分离效果后使膜的透过量越大越好，这样分离效率随之提高。由于低 密度、高孔隙率和大比表面积，聚合物纳米纤维功能膜具备显著的过滤特性，能有效地滤除 细菌、病毒、烟雾、气味和其它亚微米级的物质，单位时间和面积内的透过量大，同时又拥有 良好的可呼吸性，而其很好的气溶胶阻挡性又提供了对化学武器和生物化学有毒物的防护 性，这些特性在生物化学防护、液体气体过滤等领域很必要。因此纳米纤维膜在分离过滤领 域，尤其在海水及苦咸水淡化，超纯水、饮用水制备或废水处理等方面已有大量研究，并取 得了可喜的进展。目前纳米纤维膜因纤维尺寸小、膜孔隙率大的特点使其强度明显降低，因此，利用 微米尺寸纤维作为纳米纤维的支持材料可以来改善纳米纤维膜的机械性能；此外，纳米纤 维膜因比表面积高、孔隙率高，在过滤时易使污染物沉积使得其抗污垢沉积的能力差，通过 表面涂敷能有效地在纳米纤维膜在不降低水通量的情况下，抗污性能得到很大的改善。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热塑性高聚物微/纳米纤维复合组件的 制备方法，该方法简单，成本低，适合于工业化生产；所得的热塑性聚合物微/纳米纤维复 合组件提高了纤维膜的机械强度、抗污性能，对于气体和液体的分离也有显著的效果。一种热塑性高聚物微/纳米纤维复合组件的制备方法，包括热塑性高聚物纳米纤维在硼酸溶液中浸渍后在经表面涂敷处理；将热塑性高聚物 微米纤维经乙醇溶液处理；将所述处理后的热塑性高聚物纳米纤维和热塑性高聚物微米纤 维复合制备组件。所述的热塑性高聚物为聚丙烯、聚乙烯等烯烃，聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲 酸丙二酯、聚对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 马来酸酐、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种不同 组分和配比的共混物。所述的纳米纤维的直径为50-1000nm。所述的微米纤维是由熔喷法制备的聚丙烯、聚乙烯、聚酯等非织造材料；或由聚丙 烯聚乙烯、聚酯纤维所构成的织物；微米纤维的直径为1-10 μ m。所述硼酸溶液的摩尔浓度为0. 8mol/L。
所述乙醇溶液的质量分数为99.8%。所述的复合为物理复合。所述的涂敷使用的聚合物溶液为质量分数为2% 的交联聚乙烯醇溶液、壳聚 糖溶液或马来酸酐溶液。所述的涂敷方法是将2% 的聚合物溶液通过在纳米纤维材料表面进行涂层見合。所述的涂敷的热塑性高聚物纳米纤维材料表面可以涂敷一层或多层2% -5%的 同种聚合物溶液。本发明将热塑性高聚物纳米纤维与微米纤维所构成的骨架材料复合，同时根据分 离过滤介质特性在纳米纤维膜表面涂敷以达到最佳分离过滤效果。本发明创新性地制备出一种热塑性高聚物微/纳米纤维复合组件，该类热塑性高 聚物微/纳米纤维复合组件在液体和气体过滤净化等方面发挥巨大作用。有益效果(1)本发明的制备方法简单，对热塑性聚合物材料具有普适性的特性，克服了不同 材料采用不同的技术路线而导致工艺复杂、设备投资要求高等不足之处，易于实现规模化 生产；适合于工业化生产；(2)本发明所得的热塑性聚合物微/纳米纤维复合组件提高了纤维膜的机械强 度、抗污性能，对于气体和液体的分离也有显著的效果。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。实施例1将聚丙烯纳米纤维材料浸渍在硼酸溶液(摩尔浓度为0.8mol/L)中取出，用玻璃 棒在纳米纤维材料上均勻涂层5%的交联聚乙烯醇溶液，放入60°C的烘箱中烘干24小时； 再将经熔喷方法制备聚丙烯非织造材料浸没在乙醇溶液(质量分数为99. 8%)中取出，然 后在聚丙烯非织造材料上复合涂敷交联聚乙烯醇后的聚丙烯纳米纤维材料即获得所设计 的微/纳米纤维复合组件。实施例2将聚丙烯纳米纤维材料浸渍在硼酸溶液(摩尔浓度为0.8mol/L)中取出，用玻璃 棒在纳米纤维材料上均勻涂层5%的壳聚糖溶液，放入60°C的烘箱中烘干24小时；再将已 制备的聚对苯二甲酸乙二酯织物浸没在乙醇溶液(质量分数为99. 8% )中取出，然后在聚 对苯二甲酸乙二酯织物上复合涂敷壳聚糖后的聚丙烯纳米纤维材料即获得所设计的微/ 纳米纤维复合组件。实施例3将聚丙烯纳米纤维材料浸渍在硼酸溶液(摩尔浓度为0.8mol/L)中取出，用玻璃 棒在纳米纤维材料上均勻涂层5%的马来酸酐溶液，放入60°C的烘箱中烘干24小时；再将经熔喷方法制备聚乙烯非织造材料浸没在乙醇溶液(质量分数为99. 8% )中取出，然后在 聚乙烯非织造材料上复合涂敷马来酸酐后的聚丙烯纳米纤维材料即获得所设计的微/纳 米纤维复合组件。实施例4将聚丙烯接枝马来酸酐纳米纤维材料浸渍在硼酸溶液(摩尔浓度为0. 8mol/L) 中取出，用玻璃棒在纳米纤维材料上均勻涂层2 %的交联聚乙烯醇溶液，放入60°C的烘箱 中烘干24小时；再将经熔喷方法制备聚丙烯非织造材料浸没在乙醇溶液(质量分数为 99.8% )中取出，然后在聚丙烯非织造材料上复合涂敷交联聚乙烯醇后的聚丙烯接枝马来 酸酐纳米纤维材料即获得所设计的微/纳米纤维复合组件。实施例5将聚丙烯接枝马来酸酐纳米纤维材料浸渍在硼酸溶液(摩尔浓度为0. 8mol/L)中 取出，用玻璃棒在纳米纤维膜上均勻涂层2%的壳聚糖溶液，放入60°C的烘箱中烘干24小 时；再将已制备的聚对苯二甲酸乙二酯织物浸没在乙醇溶液(质量分数为99. 8%)中取 出，然后在聚对苯二甲酸乙二酯织物上复合涂敷壳聚糖后的聚丙烯接枝马来酸酐纳米纤维 材料即获得所设计的微/纳米纤维复合组件。实施例6将聚丙烯接枝马来酸酐纳米纤维材料浸渍在硼酸溶液(摩尔浓度为0. 8mol/L)中 取出，用玻璃棒在纳米纤维材料上均勻涂层2 %的马来酸酐溶液，放入60°C的烘箱中烘干 24小时；再将经熔喷方法制备聚乙烯非织造材料浸没在乙醇溶液(质量分数为99. 8% ) 中取出，然后在聚乙烯非织造材料上复合涂敷马来酸酐后的聚丙烯接枝马来酸酐纳米纤维 材料即获得所设计的微/纳米纤维复合组件。实施例7将聚对苯二甲酸乙二酯纳米纤维材料浸渍在硼酸溶液(摩尔浓度为0.8mol/L)中 取出，用玻璃棒在纳米纤维膜上均勻涂层3 %的交联聚乙烯醇溶液，放入60°C的烘箱中烘 干24小时；再将经熔喷方法制备聚丙烯非织造材料浸没在乙醇溶液(质量分数为99.8%) 中取出，然后在聚丙烯非织造材料上复合涂敷交联聚乙烯醇后的聚对苯二甲酸乙二酯纳米 纤维材料即获得所设计的微/纳米纤维复合组件。实施例8将聚对苯二甲酸乙二酯纳米纤维材料浸渍在硼酸溶液(摩尔浓度为0.8mol/L)中 取出，用玻璃棒在纳米纤维材料上均勻涂层3%的壳聚糖溶液，放入60°C的烘箱中烘干24 小时；再将已制备的聚对苯二甲酸乙二酯织物浸没在乙醇溶液(质量分数为99. 8%)中取 出，然后在聚对苯二甲酸乙二酯织物上复合涂敷壳聚糖后的聚对苯二甲酸乙二酯纳米纤维 材料即获得所设计的微/纳米纤维复合组件。实施例9将聚对苯二甲酸乙二酯纳米纤维材料浸渍在硼酸溶液(摩尔浓度为0.8mol/L)中 取出，用玻璃棒在纳米纤维材料上均勻涂层3 %的马来酸酐溶液，放入60°C的烘箱中烘干 24小时；再将经熔喷方法制备聚乙烯非织造材料浸没在乙醇溶液(质量分数为99.8%)中 取出，然后在聚乙烯非织造材料上复合涂敷马来酸酐后的聚对苯二甲酸乙二酯纳米纤维材 料即获得所设计的微/纳米纤维复合组件。
实施例10将聚丙烯纳米纤维材料浸渍在硼酸溶液(摩尔浓度为0.8mol/L)中取出，用玻璃 棒在纳米纤维材料上均勻涂层2%的交联聚乙烯醇，在空气中晾干，然后再重复上述操作， 将经过两次涂层的膜放入60°C的烘箱中烘干24小时；再将经熔喷方法制备聚丙烯非织造 材料浸没在乙醇溶液(质量分数为99. 8% )中取出，然后在聚丙烯非织造材料上复合涂敷 双层交联聚乙烯醇后的聚丙烯纳米纤维材料即获得所设计的微/纳米纤维复合组件。
权利要求
一种热塑性高聚物微/纳米纤维复合组件的制备方法，包括热塑性高聚物纳米纤维在硼酸溶液中浸渍后在经表面涂敷处理；将热塑性高聚物微米纤维经乙醇溶液处理；将所述处理后的热塑性高聚物纳米纤维和热塑性高聚物微米纤维复合制备组件。
2.根据权利要求1所述的一种热塑性高聚物微/纳米纤维复合组件的制备方法，其特 征在于所述的热塑性高聚物为聚烯烃、聚酯、聚酰胺中的一种或几种；所述的聚烯烃为聚 丙烯或聚乙烯，聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯或聚对苯二甲酸丁二酯， 聚酰胺为聚酰胺6或聚酰胺1010。
3.根据权利要求1所述的一种热塑性高聚物微/纳米纤维复合组件的制备方法，其特 征在于所述的热塑性高聚物为聚丙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝甲基丙烯酸甘油酯或聚 乙烯醇接枝聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种热塑性高聚物微/纳米纤维复合组件的制备方法，其特 征在于所述的微米纤维是由熔喷法制备的聚丙烯非织造材料、聚乙烯非织造材料或聚酯 非织造材料；或聚丙烯织物、聚乙烯织物或聚酯织物。
5.根据权利要求1所述的一种热塑性高聚物微/纳米纤维复合组件的制备方法，其特 征在于所述的复合为物理复合。
6.根据权利要求1所述的一种热塑性高聚物微/纳米纤维复合组件的制备方法，其特 征在于所述的涂敷使用的聚合物溶液为质量分数为2-5%的交联聚乙烯醇溶液、壳聚糖 溶液或马来酸酐溶液。
7.根据权利要求1所述的一种热塑性高聚物微/纳米纤维复合组件的制备方法，其 特征在于所述的涂敷方法是将2-5%的聚合物溶液通过在纳米纤维材料表面进行涂层复 合。
全文摘要
本发明涉及一种热塑性高聚物微/纳米纤维复合组件的制备方法，包括热塑性高聚物纳米纤维在硼酸溶液中浸渍后再经表面涂敷处理；热塑性高聚物微米纤维经乙醇溶液处理，将上述经过处理的热塑性高聚物微、纳米纤维复合制备组件。本发明的方法简单，成本低，适合于工业化生产，用于气体或液体的过滤分离。
文档编号B01D39/04GK101985075SQ201010295168
公开日2011年3月16日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者于明非, 刘雁冰, 孙刚, 徐冠彪, 祝孟俊, 肖茹 申请人:东华大学