一种同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜及其制备方法

本发明涉及过滤介质制备，具体涉及一种同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜及其制备方法。

背景技术：

1、佩戴防尘口罩是矿井个体防护的重要手段，许多高分子量聚合物都已通过静电纺丝加工成纳米纤维膜用于过滤，并且表现出良好的应用性能，但是既针对矿井煤尘过滤，又能满足工人在高作业负荷下的使用的口罩并没有得到深入研究。

2、基于此，本文以聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸等亲水性高分子聚合物中的一种或多种及聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚二甲硅氧烷等疏水性高分子聚合物中的一种或多种为基材，通过双针头静电纺丝技术及纤维结构深度处理技术，制备具有多孔结构的复合功能纳米纤维滤膜用于井下个体防护，在高效过滤煤尘的同时，保证工人在高劳动强度下的依然能顺畅的呼吸。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜及其制备方法，结合上述亲水性高分子聚合物与疏水性高分子聚合物，通过创新的双针头静电纺丝及纤维结构深度技术制备同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜，可在井下高劳动强度下高效过滤空气中的煤尘颗粒物，提高佩戴舒适度，适用于井下个体防护。

2、有鉴于此，本发明提供一种同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜及其制备方法，其特征在于，按照如下步骤制备：

3、(1)将静电纺丝材料亲水性高分子聚合物与静电纺丝溶剂混合并搅拌配制成质量分数为8-10wt％的静电纺丝材料溶液；

4、(2)将水溶性高分子聚合物加入上述溶液中，搅拌直至完全溶解，得到第一静电纺丝前驱体溶液，亲水性高分子聚合物的量占水溶性高分子聚合物与亲水性高分子聚合物总质量的44.4％-100％，所述水溶性高分子聚合物的量占水溶性高分子聚合物与亲水性高分子聚合物总质量的55.6％-0％；所述亲水性高分子聚合物为聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚丙烯酸中的一种或多种，所述水溶性高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇等中的一种或多种，

5、(3)将静电纺丝材料聚偏氟乙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚己内酯中的一种或多种与静电纺丝溶剂混合并搅拌配置聚偏氟乙烯质量分数为8-10wt％第二静电纺丝前驱体溶液；

6、(4)将配置的两种静电纺丝前驱体溶液通过双针头形式进行静电纺丝，得到纳米纤维膜；

7、(5)将得到的纳米纤维膜在水中浸泡水洗后风干，得到具有多孔结构的纳米纤维膜。第一和第二静电纺丝前驱体溶液质量分数相同。

8、上述方案中：所述静电纺丝溶剂为n,n-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中的一种。

9、上述方案中：步骤(1)、步骤(3)中，把静电纺丝溶剂加热至60-65℃进行溶解。

10、上述方案中：所述双针头静电纺丝过程是分别抽取两种前驱体溶液，在18kv工作电压下以1.0ml/h的注射速度推进注射器，且滚筒接收器转速为200r/min。

11、上述方案中：滚筒接收器的接收基底为铝箔，接收距离10cm左右。

12、上述方案中：制得的纳米纤维膜从滚筒接收器中取下后，在常温水中浸泡15-20min。

13、上述方案中：浸泡完成后的纳米纤维膜在室温下自然风干或者在干燥箱中于25℃-30℃下风干。

14、一种同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜及其制备方法制备得到的兼具亲水-疏水结构的煤尘过滤纳米纤维膜。

15、本发明具备以下有益效果：本发明结合上述亲水性高分子聚合物与疏水性高分子聚合物，通过创新的双针头静电纺丝及纤维结构深度处理技术制备同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜，可在井下高劳动强度下高效过滤空气中的煤尘颗粒物，提高佩戴舒适度，适用于井下个体防护。

技术特征：

1.一种同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜及其制备方法，其特征在于，按照如下步骤制备：

2.根据权利要求1所述同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜及其制备方法，其特征在于：所述静电纺丝溶剂为n,n-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中的一种。

3.根据权利要求1或2所述同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜及其制备方法，其特征在于：步骤(1)、步骤(3)中，把静电纺丝溶剂加热至60-65℃进行溶解。

4.根据权利要求3所述具有同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜及其制备方法，其特征在于：所述静电纺丝过程是抽取前驱体溶液，在18kv工作电压下以1.0ml/h的注射速度推进注射器，且滚筒接收器转速为200r/min。

5.根据权利要求4所述同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜及其制备方法，其特征在于：滚筒接收器的接收基底为铝箔，接收距离10cm左右。

6.根据权利要求5所述同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜及其制备方法，其特征在于：制得的纳米纤维膜从滚筒接收器中取下后，在常温水中浸泡15-20min。

7.根据权利要求6所述同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜及其制备方法，其特征在于：浸泡完成后的纳米纤维膜在室温下自然风干或者在干燥箱中于25℃-30℃下风干。

8.一种权利要求1-7任一项所述的同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜及其制备方法制备得到的同时兼具亲水-疏水结构的纳米纤维滤膜。

技术总结
本发明公开了一种同时兼具亲水‑疏水结构的纳米纤维滤膜及其制备方法按照如下步骤制备：(1)将静电纺丝材料聚丙烯腈与静电纺丝溶剂混合并搅拌配制成静电纺丝材料溶液；(2)将聚乙烯吡咯烷酮加入上述溶液中，搅拌直至完全溶解，得到第一静电纺丝前驱体溶液；(3)将静电纺丝材料聚偏氟乙烯与静电纺丝溶剂混合并搅拌配置第二静电纺丝前驱体溶液；(4)将配置的两种静电纺丝前驱体溶液通过双针头形式进行静电纺丝，得到纳米纤维膜；(5)将得到的纳米纤维膜在水中浸泡水洗后风干，得到具有多孔结构的纳米纤维膜。

技术研发人员：周刚,姜力玮,柳茹林,程卫民,王勇梅,胡胜勇,严国超,徐卓,孟群智,陈冠双,李姝,马云龙,曲秀慧
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/7/9