一种过滤用纳米纤维膜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种过滤用纳米纤维膜，从下至上，依次为基质、内部纤维层、中部纤维层和外部纤维层，所述内部纤维层的平均直径为400-600nm，克重为7-9g/m2；所述中部纤维层的平均直径为300-500nm，克重为5-8g/m2；所述外部纤维层的平均直径为100-200nm，克重为3-5g/m2；所述纳米纤维膜的平均厚度为10-16微米。相对于现有技术，本发明所得的纳米纤维膜具有较高的过滤效率和较低的压损，能够广泛应用在各种高效低阻过滤材料上。
【专利说明】一种过滤用纳米纤维膜
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种过滤用纳米纤维膜的制备方法，属于纳米材料领域。
【背景技术】
[0002] 纳米纤维，例如作为过滤和分离介质，在织物生产、光学、电子学、生物技术、药学、 药剂学和塑料技术中的重要性正在提高。"纳米纤维"指直径在约〇.l_999nm范围内（也 称作纳米级）的纤维结构，也涉及纳米结构，如纳米线和纳米管，这两种都具有纳米级横截 面。依据过滤理论，纤维直径尺寸的下降会提高过滤效率，当纤维的直径降到微纳米级（小 于IOOOnm)时，其纤维网内体现出高比表面积和微小孔径的结构，这为高过滤效率和高性 能提供了优势，因此微纳米纤维的出现为空气过滤及净化提供了新的思路和方法。
[0003]目前，已有很多种纳米纤维过滤材料，但是也存在一些问题，如过滤效率低，或者 过滤后压损较大等。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种过滤用纳米纤维膜。
[0005] 技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种过滤用纳米纤维膜，从下至上，依次 为基质、内部纤维层、中部纤维层和外部纤维层，所述内部纤维层的平均直径为400-600nm， 克重为7-9g/m2 ;所述中部纤维层的平均直径为300-500nm，克重为5-8g/m2 ;所述外部纤维 层的平均直径为100_200nm，克重为3-5g/m2 ;所述纳米纤维膜的平均厚度为12-16微米。
[0006] 作为优选，所述各纤维膜的孔隙率为96-99%。
[0007] 作为另一种优选，所述各纤维层中孔径为1-10微米的孔所占比例为96-98%。
[0008] 作为另一种优选，当以5. 3cm/s的气流速度过滤平均粒径为400nm的颗粒时，所述 纳米纤维膜的过滤效率为80-90%。
[0009] 作为另一种优选，当以5. 3cm/s的气流速度过滤平均粒径为400nm的颗粒时，过滤 压损为小于4mm水柱。
[0010] 作为另一种优选，所述基质为纱布、无纺布、泡棉、棉网或纸。
[0011] 作为另一种优选，所述纳米纤维膜的制备方法为：制备聚丙烯腈和聚乳酸的混合 氯仿溶液，制备聚丙烯和聚氨酯的混合四氢呋喃溶液，制备聚甲基丙烯酸树脂和聚碳酸酯 的混合氯仿溶液，浓度均为15-25% (重量比），然后采用静电纺丝法法均匀交错将上述三 种溶液喷出，制成三层不同平均直径的纳米纤维层，附着在所述基质上，即得。
[0012] 作为进一步优选，所述静电纺丝法施加的电压为45-55kV，出液速度为10-20μL/ min/ 孑U
[0013] 有益效果：相对于现有技术，本发明所得的纳米纤维膜具有较高的过滤效率和较 低的压损，能够广泛应用在各种高效低阻过滤材料上。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
[0015] 实施例1 :
[0016] 制备聚丙烯腈和聚乳酸的混合氯仿溶液，制备聚丙烯和聚氨酯的混合四氢呋喃溶 液，制备聚甲基丙烯酸树脂和聚碳酸酯的混合氯仿溶液，浓度分别为15%、17%和19%、 (重量比），然后采用静电纺丝法均匀交错将上述三种溶液喷出，施加的电压为45kV，出液 速度为10μL/min/孔，制成三层不同平均直径的纳米纤维层，附着在纸上，即得。
[0017] 实施例2:
[0018] 制备聚丙烯腈和聚乳酸的混合氯仿溶液，制备聚丙烯和聚氨酯的混合四氢呋喃溶 液，制备聚甲基丙烯酸树脂和聚碳酸酯的混合氯仿溶液，浓度分别为25%、23%和21%、 (重量比），然后采用静电纺丝法均匀交错将上述三种溶液喷出，施加的电压为45kV，出液 速度为10μL/min/孔，制成三层不同平均直径的纳米纤维层，附着在泡棉上，即得。
[0019] 实施例3:
[0020] 制备聚丙烯腈和聚乳酸的混合氯仿溶液，制备聚丙烯和聚氨酯的混合四氢呋喃溶 液，制备聚甲基丙烯酸树脂和聚碳酸酯的混合氯仿溶液，浓度均为20 %、18 %和22 %、（重 量比），然然后采用静电纺丝法均匀交错将上述三种溶液喷出，施加的电压为50kV，出液速 度为15μL/min/孔，制成三层不同平均直径的纳米纤维层，附着在棉网上，即得。
[0021] 所得纳米纤维膜内部纤维层的平均直径为500nm，克重为8g/m2,中部纤维层的平 均直径为400nm，克重为6. 5g/m2,外部纤维层的平均直径为150nm，克重为4g/m2 ;
[0022] 所得纳米纤维膜的平均厚度为14微米。
[0023] 所得各纤维膜的孔隙率为98%。
[0024] 所得各纤维层中孔径为1-10微米的孔所占比例为97%。
[0025] 实施例4:
[0026] 制备聚丙烯腈和聚乳酸的混合氯仿溶液，制备聚丙烯和聚氨酯的混合四氢呋喃溶 液，制备聚甲基丙烯酸树脂和聚碳酸酯的混合氯仿溶液，浓度均为（重量 比），然后采用静电纺丝法均匀交错将上述三种溶液喷出，施加的电压为48kV，出液速度为 14μL/min/孔，制成三层不同平均直径的纳米纤维层，附着在纱布上，即得。
[0027] 所得纳米纤维素内部纤维层的平均直径为450nm，克重为7. 5g/m2,中部纤维层的 平均直径为350nm，克重为13g/m2 ;所述外部纤维层的平均直径为140nm，克重为3. 5g/m2 ; 所得纳米纤维膜的平均厚度为13微米。
[0028] 所得各纤维膜的孔隙率为97%。
[0029] 所得各纤维层中孔径为1-10微米的孔所占比例为97%。
[0030] 实施例5 :
[0031] 制备聚丙烯腈和聚乳酸的混合氯仿溶液，制备聚丙烯和聚氨酯的混合四氢呋喃溶 液，制备聚甲基丙烯酸树脂和聚碳酸酯的混合氯仿溶液，浓度均为23 %、21 %和19 % (重量 比），然后采用静电纺丝法均匀交错将上述三种溶液喷出，施加的电压为52kV，出液速度为 18μL/min/孔，制成三层不同平均直径的纳米纤维层，附着在无纺布上，即得。
[0032] 所述内部纤维层的平均直径为550nm，克重为8. 5g/m2;所述中部纤维层的平均直 径为450nm，克重为7g/m2 ;所述外部纤维层的平均直径为180nm，克重为4. 5g/m2 ;
[0033] 所得纳米纤维膜的平均厚度为15微米。
[0034] 所得各纤维膜的孔隙率为98%。
[0035] 所得各纤维层中孔径为1-10微米的孔所占比例为97%。
[0036] 实验例本发明所得纳米纤维膜性能检测见表1
[0037] 以5. 3cm/s的气流速度过滤平均粒径为400nm的颗粒，采用本领域常规方法检测 各纳米纤维膜过滤效率和压损；
[0038] 对照1组采用本发明实施例3组方和制备方法，改变电压和出液速度所得的三层 纤维膜平均直径均为300-500nm的纳米纤维膜；
[0039] 对照2组采用本发明实施例3组方和制备方法，改变电压和出液速度所得的平均 厚度为小于12微米的纳米纤维膜；
[0040] 对照3组采用本发明实施例3组方和制备方法，改变电压和出液速度所得的平均 厚度为大于16微米的纳米纤维膜；
[0041] 表1本发明所得纳米纤维膜性能检测（η= 3)
【权利要求】
1. 一种过滤用纳米纤维膜，其特征在于，从下至上，依次为基质、内部纤维层、中部纤维 层和外部纤维层，所述内部纤维层的平均直径为400-600nm，克重为7-9g/m 2 ;所述中部纤维 层的平均直径为300-500nm，克重为5-8g/m2 ;所述外部纤维层的平均直径为100-200nm，克 重为3-5g/m2 ;所述纳米纤维膜的平均厚度为12-16微米。
2. 根据权利要求1所述的过滤用纳米纤维膜，其特征在于，所述各纤维膜的孔隙率为 96-99%。
3. 根据权利要求1所述的过滤用纳米纤维膜，其特征在于，所述各纤维层中孔径为 1-10微米的孔所占比例为96-98 %。
4. 根据权利要求1所述的过滤用纳米纤维膜，其特征在于，当以5. 3cm/s的气流速度过 滤平均粒径为400nm的颗粒时，所述纳米纤维膜的过滤效率为80-90%。
5. 根据权利要求1所述的过滤用纳米纤维膜，其特征在于，当以5. 3cm/s的气流速度过 滤平均粒径为400nm的颗粒时，过滤压损为小于4mm水柱。
6. 根据权利要求1所述的过滤用纳米纤维膜，其特征在于，所述基质为纱布、无纺布、 泡棉、棉网或纸。
7. 根据权利要求1所述的过滤用纳米纤维膜，其特征在于，所述纳米纤维膜的制备方 法为：制备聚丙烯腈和聚乳酸的混合氯仿溶液，制备聚丙烯和聚氨酯的混合四氢呋喃溶液， 制备聚甲基丙烯酸树脂和聚碳酸酯的混合氯仿溶液，浓度均为15-25% (重量比），然后采 用静电纺丝法法均匀交错将上述三种溶液喷出，制成三层不同平均直径的纳米纤维层，附 着在所述基质上，即得。
8. 根据权利要求7所述的过滤用纳米纤维膜，其特征在于，所述静电纺丝法施加的电 压为45-55kV，出液速度为10-20 μ L/min/孔。
【文档编号】B01D71/42GK104226126SQ201410474748
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】潘峥嵘 申请人:句容亿格纳米材料厂