在两个玻璃管之间。然后，将分层的混合溶液倒入上面的玻璃管内，进行油水分离。红色的油迅速的渗透F-PBZ-l/SNP-4/CA-PI纤维膜，流到下面的烧杯中，而蓝色的水仍然留在上层的玻璃管内，并记录油水完全分离开的时间，以及测量分离前和分离后水的体积。
[0048]2)分别选择不同的油水混合物(二氯甲烷-水、溴苯-水、四氯化碳-水、三氯甲烷-水和I，2-二氯乙烷-水)20ml (I/1 (V/V))，按照I)进行油水分离实验。
[0049]3)分别电纺不同厚度的CA-PAA膜并亚胺化得到CA-PI膜，在经过Iwt ^^^BAF-tfa和4wt%Si02NPs原位固化得到不同厚度F-PBZ-l/SNP-4/CA-PI膜。并按I)进行油水分离实验。
[0050 ] 4)选择F-PBZ-1 /SNP-4/CA-PI膜，并按I)进行多次油水分离。
[0051]本发明主要就是同轴电纺得到同轴CA-PI纳米纤维膜，之前做的用BAF-tfa和S12NPs改性的CA，其流量只能达到1800L m—2h—、分离效率达到96%，应力6.65MPa;BAF_tfa和S12NPs改性的PI，其流量和分离效率也只能达到400L Hf2IT1和95%，而我们做的时候给电纺成同轴的CA-PI纳米纤维膜，就好像在力学性能比较差的CA里面加上一根钢丝，经过高温亚胺化之后BAF-tfa和S12NPs改性的CA-PI膜，其流量能够达到2270L m—2IT1，分离效率达到99.5%,提高其应变大于200MPa。而且能够耐酸耐碱，耐高温，可循环10次使用，在实际油水分离的应用中，能够大大节省油水分离的时间，节约成本。克服了现有的电纺膜在实际油水分离应用中流量低，分离效率低，力学性能差，不经久耐用，在循环使用的过程中特别容易破容易被强酸，强碱以及高温苛刻条件腐蚀的缺点。增加了现有油水分离膜的可使用次数，节约了经济成本。
【主权项】
1.高效的静电纺丝油水分离纤维膜的制备方法，其特征是包括如下工艺步骤: (1)合成聚酰胺酸(PAA) (2)电纺PAA纳米纤维膜以及亚胺化为聚酰亚胺(PI)膜； (3)制备醋酸纤维素(CA)纳米纤维膜； (4)同轴电纺CA-PAA并亚胺化为CA-PI; (5)合成苯并噁嗪单体(BAF-tfa); (6)BAF-tfa以及BAF-tfa/二氧化硅纳米粒子(S12NPs)原位固化CA、P1、CA_PI纳米纤维膜； (7)油水分离实验。2.根据权利要求1所述的高效的静电纺丝油水分离纤维膜的制备方法，其特征是所述的步骤(I)合成聚酰胺酸(PAA);在装有机械搅拌器、温度计、氮气导出入管的干燥四口烧瓶中加入联苯四甲酸二酐(BTOA)和对苯二胺(PDA)分别2.9422和1.0814g(摩尔比1:1)，混合均匀；在强烈的机械搅拌下，加入DMAc 40ml，在-15°C_5°C下反应24h小时后，随后结束反应，得到聚酰胺酸。3.根据权利要求1所述的高效的静电纺丝油水分离纤维膜的制备方法，其特征是所述的步骤(2)PAA纳米纤维膜的制备以及亚胺化为聚酰亚胺(PI)膜:用1-5% (Wt)PAA的DMAc溶液，在电压为30Kv(+20，-10KV)的高压静电场中纺丝，注射器针尖到飞轮的接收距离为10-15cm，飞轮的转速为1000-2000转/min，电纺的速度为0.5-lml/h，纺丝成PAA纳米纤维膜。将电纺好的PAA纳米纤维膜按照程序升温150°C/lh，200°C/lh，250°C/lh，300°C/lh，350°C/30mim的方法在管式炉中进行亚胺化得到PI膜;之后用深圳新三思的万能材料试验机(CMT-8500型)对PI膜的应力一应变在室温下进行测试，测试其应力-应变。4.根据权利要求1所述的高效的静电纺丝油水分离纤维膜的制备方法，其特征是所述的步骤(3)CA纳米纤维膜的制备:用5-10% (wt)的二氯甲烷与丙酮(2/l(V/V))的混合溶液，在高压静电场中纺丝，注射器针尖到滚筒的距离为10-15cm，电纺速度为0.5-lml/h，纺丝成CA纳米纤维膜，电纺装置同电纺PAA膜的装置，得到的纳米纤维膜用深圳新三思的万能材料试验机(CMT-8500型)在室温下进行测试应力-应变。5.根据权利要求1所述的，其特征是所述的步骤(4)同轴电纺CA(壳)-PAA(芯)并亚胺化高效的静电纺丝油水分离纤维膜的制备方法为CA-PI纤维膜的制备:是在传统的电纺装置的基础上采用同轴的针头，1-5% (Wt)PAA的DMAc溶液作为芯，5-10% (wt)的二氯甲烷与丙酮2: I (V/V)的混合溶液作为壳，在高压静电场中纺丝，高速旋转地飞轮进行接收CA-PAA纳米纤维。将电纺好的CA-PAA纳米纤维膜按照程序升温150 °C/2h，200/3h，250°C/lh，260 °C/Ih的方法进行亚胺化得到CA-PI纳米纤维膜;得到的纳米纤维膜采用深圳新三思的万能材料试验机(CMT-8500型)在室温下进行测试应力一应变。6.根据权利要求1所述的高效的静电纺丝油水分离纤维膜的制备方法，其特征是所述的步骤(5)合成苯并噁嗪单体: 1)将双酚AF、多聚甲醛和间三氟甲苯胺分别14.7g，5.3g和14.1g，依次加入装有冷凝回流管、电动搅拌机、N2导气管、温度计的四口瓶中； 2)加热直至反应物粘稠很难搅拌为止，待反应物冷却至室温，向其加入CHCl3200ml进行溶解； 3)用质量分数2%的NaOH溶液洗涤上述溶解完全的混合溶液，待溶液分层取下层溶液。将分离出来的溶液加入50ml的CHCl3; 4)待搅拌均匀后加入2g的无水氯化钙(CaCl2)脱水； 5)将脱水之后的溶液干燥，得到含氟苯并噁嗪的单体粉末。7.根据权利要求1所述的高效的静电纺丝油水分离纤维膜的制备方法，其特征是所述的步骤(6)BAF-tfa以及BAF-tfa/二氧化硅纳米粒子(S12 NPs)原位固化CA、P1、CA_PI纳米纤维膜； 1)称取0.0018，0.0028，0.0058，0.018，0.058，0.18和0.48的含氟苯并噁嗪从?吋&单体粉末，按照质量分数分别为0.01%,0.02%,0.05%,0.1%,0.5%,1.0%、4.0%溶解在乙酸丁酯(Buty IAcetate)中，得到溶解完全且混合均一的透明溶液； 2)将制备的04、？1、04-?1纤维膜裁剪2\2(^宽度和长度的实验样品，并将该纤维膜浸渍在溶有含氟苯并噁嗪BAF-tfa的乙酸丁酯溶液中； 3)用摄子将浸渍在混合溶液中的CA、P1、CA-PI纤维膜迅速取出，先在自然条件下晾干，然后放进真空供箱进行固化;之后冷却至室温，取出F-roZ/CA、F-PBZ/P1、F-PBZ/CA-PI备用。 4)称取0.0Olg,0.002g，0.005g，0.0Ig，0.05g，0.Ig和0.4g的BAF-tfa单体粉末，按照质量分数分别为0.01%、0.02%、0.05%、0.1%、0.5%、1.0%、4.0% 溶解在乙酸丁酯(ButylAcetate)中； 5)并加入质量分数为0.01%、0.02%、0.05%、0.1%、0.5%、1.0%、4.0%的S12NPs到乙酸丁酯溶液中，得到溶解完全且混合均一的透明溶液； 6)将制备的04、？1、04-?1纤维膜裁剪2\2(^宽度和长度的实验样品，并将该纤维膜浸渍在溶有BAF-tfa和S12 NPs的乙酸丁酯液中；最后，用镊子将浸渍在混合溶液中的纤维膜迅速取出，先在自然条件下晾干，然后放进真空烘箱进行固化2h，之后冷却至室温，取出F-PBZ/SNP/CA、F-PBZ/SNP/P1、F-PBZ/SNP/CA-PI 备用。8.根据权利要求1所述的高效的静电纺丝油水分离纤维膜的制备方法，其特征是所述的步骤(7)油水分离实验: 1)分别量取1ml的二氯甲烧和水，水用亚甲基蓝染色，油(二氯甲烧)用油红染色。将200ml的油水混合溶液静置Imin后，油水发生分离。被染成蓝色的水在上层，红色的油在下层，F-PBZ—l/SNP-4/CA-PI功能纤维膜被固定在两个玻璃管之间。然后，将分层的混合溶液倒入上面的玻璃管内，进行油水分离。红色的油迅速的渗透F-roZ-l/SNP-4/CA-PI纤维膜，流到下面的烧杯中，而蓝色的水仍然留在上层的玻璃管内，并记录油水完全分离开的时间，以及测量分离前和分离后水的体积。 2)分别选择不同的油水混合物(二氯甲烷-水、溴苯-水、四氯化碳-水、三氯甲烷-水和I，2-二氯乙烷-水)20ml (I/1 (V/V))，按照I)进行油水分离实验。 3)分别电纺不同厚度的CA-PAA膜并亚胺化得到CA-PI膜，在经过Iwt%的BAF-1fa和4wt%Si02 NPs原位固化得到不同厚度F-roZ-l/SNP-4/CA-PI膜。并按I)进行油水分离实验。 4)选择F-PBZ-l/SNP-4/CA-PI膜，并按I)进行多次油水分离。
【专利摘要】本发明是高效的静电纺丝油水分离纤维膜制备方法，包括：合成聚酰胺酸(PAA)，电纺PAA纳米纤维膜以及亚胺化为聚酰亚胺膜(PI)；制备醋酸纤维素(CA)纳米纤维膜；同轴电纺CA-PAA并亚胺化为CA-PI；合成苯并噁嗪单体(BAF-tfa)；BAF-tfa以及BAF-tfa/二氧化硅纳米粒子(SiO2NPs)原位固化CA、PI、CA-PI纳米纤维膜；油水分离实验。优点：通过对纤维膜表面改性，得到具有生物可降解性、成本低廉、具有高的油水分离流量和分离效率的CA-PI纳米纤维膜；此高性能膜材料在油水分离、污水处理以及深海石油泄漏中具有广阔的应用前景。
【IPC分类】C02F1/40, D04H1/4334, B01D17/022, D04H1/4382, D04H1/4258, D01D5/00, D04H1/728
【公开号】CN105603637
【申请号】CN201610040433
【发明人】黄超伯, 赵俊涛, 马文静, 刘中车, 陈鄞琛, 王芳, 高步红, 邵伟
【申请人】南京林业大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月19日