專利名稱：一種熱塑性高聚物微/納米纖維復合組件的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬微/納米纖維復合組件的制備領域，特別是涉及一種熱塑性高聚物微/ 納米纖維復合組件的制備方法。
背景技術：
在當今水資源短缺和環(huán)境污染日益嚴重的情況下，膜法水處理技術由于具有效率 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，已得到政 府、學術界和工業(yè)界的高度重視和大力發(fā)展。膜的分離透過性是其處理能力的主要指標， 通常希望在達到一定分離效果后使膜的透過量越大越好，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濾特性，能有效地濾除 細菌、病毒、煙霧、氣味和其它亞微米級的物質，單位時間和面積內(nèi)的透過量大，同時又擁有 良好的可呼吸性，而其很好的氣溶膠阻擋性又提供了對化學武器和生物化學有毒物的防護 性，這些特性在生物化學防護、液體氣體過濾等領域很必要。因此納米纖維膜在分離過濾領 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 得了可喜的進展。目前納米纖維膜因纖維尺寸小、膜孔隙率大的特點使其強度明顯降低，因此，利用 微米尺寸纖維作為納米纖維的支持材料可以來改善納米纖維膜的機械性能；此外，納米纖 維膜因比表面積高、孔隙率高，在過濾時易使污染物沉積使得其抗污垢沉積的能力差，通過 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)明所要解決的技術問題是提供一種熱塑性高聚物微/納米纖維復合組件的 制備方法，該方法簡單，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 合組件提高了纖維膜的機械強度、抗污性能，對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，聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲 酸丙二酯、聚對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。
所述乙醇溶液的質量分數(shù)為99.8%。所述的復合為物理復合。所述的涂敷使用的聚合物溶液為質量分數(shù)為2% 的交聯(lián)聚乙烯醇溶液、殼聚 糖溶液或馬來酸酐溶液。所述的涂敷方法是將2% 的聚合物溶液通過在納米纖維材料表面進行涂層見合。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成的骨架材料復合，同時根據(jù)分 離過濾介質特性在納米纖維膜表面涂敷以達到最佳分離過濾效果。本發(fā)明創(chuàng)新性地制備出一種熱塑性高聚物微/納米纖維復合組件，該類熱塑性高 聚物微/納米纖維復合組件在液體和氣體過濾凈化等方面發(fā)揮巨大作用。有益效果(1)本發(fā)明的制備方法簡單，對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路線而導致工藝復雜、設備投資要求高等不足之處，易于實現(xiàn)規(guī)模化 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/納米纖維復合組件提高了纖維膜的機械強 度、抗污性能，對于氣體和液體的分離也有顯著的效果。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。實施例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； 再將經(jīng)熔噴方法制備聚丙烯非織造材料浸沒在乙醇溶液(質量分數(shù)為99. 8%)中取出，然 后在聚丙烯非織造材料上復合涂敷交聯(lián)聚乙烯醇后的聚丙烯納米纖維材料即獲得所設計 的微/納米纖維復合組件。實施例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；再將已 制備的聚對苯二甲酸乙二酯織物浸沒在乙醇溶液(質量分數(shù)為99. 8% )中取出，然后在聚 對苯二甲酸乙二酯織物上復合涂敷殼聚糖后的聚丙烯納米纖維材料即獲得所設計的微/ 納米纖維復合組件。實施例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%的馬來酸酐溶液，放入60°C的烘箱中烘干24小時；再將經(jīng)熔噴方法制備聚乙烯非織造材料浸沒在乙醇溶液(質量分數(shù)為99. 8% )中取出，然后在 聚乙烯非織造材料上復合涂敷馬來酸酐后的聚丙烯納米纖維材料即獲得所設計的微/納 米纖維復合組件。實施例4將聚丙烯接枝馬來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；再將經(jīng)熔噴方法制備聚丙烯非織造材料浸沒在乙醇溶液(質量分數(shù)為 99.8% )中取出，然后在聚丙烯非織造材料上復合涂敷交聯(lián)聚乙烯醇后的聚丙烯接枝馬來 酸酐納米纖維材料即獲得所設計的微/納米纖維復合組件。實施例5將聚丙烯接枝馬來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；再將已制備的聚對苯二甲酸乙二酯織物浸沒在乙醇溶液(質量分數(shù)為99. 8%)中取 出，然后在聚對苯二甲酸乙二酯織物上復合涂敷殼聚糖后的聚丙烯接枝馬來酸酐納米纖維 材料即獲得所設計的微/納米纖維復合組件。實施例6將聚丙烯接枝馬來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 %的馬來酸酐溶液，放入60°C的烘箱中烘干 24小時；再將經(jīng)熔噴方法制備聚乙烯非織造材料浸沒在乙醇溶液(質量分數(shù)為99. 8% ) 中取出，然后在聚乙烯非織造材料上復合涂敷馬來酸酐后的聚丙烯接枝馬來酸酐納米纖維 材料即獲得所設計的微/納米纖維復合組件。實施例7將聚對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；再將經(jīng)熔噴方法制備聚丙烯非織造材料浸沒在乙醇溶液(質量分數(shù)為99.8%) 中取出，然后在聚丙烯非織造材料上復合涂敷交聯(lián)聚乙烯醇后的聚對苯二甲酸乙二酯納米 纖維材料即獲得所設計的微/納米纖維復合組件。實施例8將聚對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；再將已制備的聚對苯二甲酸乙二酯織物浸沒在乙醇溶液(質量分數(shù)為99. 8%)中取 出，然后在聚對苯二甲酸乙二酯織物上復合涂敷殼聚糖后的聚對苯二甲酸乙二酯納米纖維 材料即獲得所設計的微/納米纖維復合組件。實施例9將聚對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 %的馬來酸酐溶液，放入60°C的烘箱中烘干 24小時；再將經(jīng)熔噴方法制備聚乙烯非織造材料浸沒在乙醇溶液(質量分數(shù)為99.8%)中 取出，然后在聚乙烯非織造材料上復合涂敷馬來酸酐后的聚對苯二甲酸乙二酯納米纖維材 料即獲得所設計的微/納米纖維復合組件。
實施例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，然后再重復上述操作， 將經(jīng)過兩次涂層的膜放入60°C的烘箱中烘干24小時；再將經(jīng)熔噴方法制備聚丙烯非織造 材料浸沒在乙醇溶液(質量分數(shù)為99. 8% )中取出，然后在聚丙烯非織造材料上復合涂敷 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計的微/納米纖維復合組件。
權利要求
一種熱塑性高聚物微/納米纖維復合組件的制備方法，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合制備組件。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種熱塑性高聚物微/納米纖維復合組件的制備方法，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，聚酯為聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丙二酯或聚對苯二甲酸丁二酯， 聚酰胺為聚酰胺6或聚酰胺1010。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種熱塑性高聚物微/納米纖維復合組件的制備方法，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)權利要求1所述的一種熱塑性高聚物微/納米纖維復合組件的制備方法，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)權利要求1所述的一種熱塑性高聚物微/納米纖維復合組件的制備方法，其特 征在于所述的復合為物理復合。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種熱塑性高聚物微/納米纖維復合組件的制備方法，其特 征在于所述的涂敷使用的聚合物溶液為質量分數(shù)為2-5%的交聯(lián)聚乙烯醇溶液、殼聚糖 溶液或馬來酸酐溶液。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種熱塑性高聚物微/納米纖維復合組件的制備方法，其 特征在于所述的涂敷方法是將2-5%的聚合物溶液通過在納米纖維材料表面進行涂層復 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)過處理的熱塑性高聚物微、納米纖維復合制備組件。本發(fā)明的方法簡單，成本低，適合于工業(yè)化生產(chǎn)，用于氣體或液體的過濾分離。
文檔編號B01D39/04GK101985075SQ201010295168
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權日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 申請人:東華大學