[发明专利]纤维增强型中空纳米纤维膜的制备方法及其功能化方法

说明书

本发明公开了纤维增强型中空纳米纤维膜的制备方法及其功能化方法，制备方法包括如下步骤：1)利用二维编织技术编织成管状编织物，作为增强体；2)配制静电纺丝用溶液，脱泡后置于静电纺丝设备中，将增强体安装在静电纺丝设备的接收装置上，在15～50℃、相对湿度50～80％、正高压5～35kV、负高压0～10kV、溶液推进速度为：0.2～3mL/h、针头内径：0.16～2.0mm、转速500～3000r/min的条件下进行静电纺丝，得到力学性能提升的产品。该方法简单，成本低，便于工业化实施。功能化过程是依次将纤维增强型中空纳米纤维膜浸泡在改性溶液、金属离子盐溶液中，经清洗、晾干得到具有催化特性的产品。

技术领域

本发明涉及中空纤维膜制备领域，具体涉及一种纤维增强型中空纳米纤维膜的制备方法及其功能化方法。

背景技术

作为一种利用静电场力制备纳米纤维材料的技术，静电纺丝技术近年来受到国内外广泛而深入的研究。通过静电纺丝技术所制得的纳米纤维直径在几十到几百纳米之间，超细的纤维直径使得静电纺纳米纤维膜具有较高的比表面积和孔隙率等优点，从而易于进行表面改性和功能化。静电纺纳米纤维膜在空气过滤膜材料、反应催化剂载体、超高灵敏度生物传感器、生物组织工程、新能源电池隔膜以及膜分离技术领域应用广泛。而目前静电纺技术所制得的纳米纤维膜力学强度较差，形式单一，绝大部分为平板纳米纤维膜，限制了纳米纤维膜的应用拓展和工业化应用。

目前，增强型纳米纤维膜的制备方法主要包括以下几类：

方法一：通过向纺丝溶液中添加功能性添加剂进行增强。CN 105755675A公开了一种方法，该方法在纺丝过程中，将表面负载沸石咪唑酯骨架ZIF-8的氧化石墨烯片添加到聚合物静电纺丝溶液中。此方法与纯聚乳酸纺丝溶液相比，所制备的静电纺纳米纤维膜其力学性能和耐热性能有一定的改善。CN105133307A公开了一种方法，该方法通过在左旋聚乳酸纺丝液中加入交联剂过氧化二异丙苯，实现纤维内部大分子的交联提高纳米纤维膜的机械强度。

方法二：通过与无纺布或其他基布进行复合增强。CN101787651A公开了一种基于网眼布为增强体的静电纺复合材料的制备方法。此方法将网眼布敷于接收板之上，通过静电力将纺丝溶液直接喷涂在网眼布上进行复合，提高了纳米纤维膜的力学性能。CN103071339A公开了一种增强型纳米纤维膜的制备方法，该方法以针刺/水刺无纺布为基布，纳米纤维膜为功能层，通过热轧工艺将其复合，得到增强型纳米纤维膜，提高了纳米纤维膜的力学性能。

方法三：通过化学粘合的方法进行增强。CN102140762A公开了一种增强型纳米纤维多孔膜的制备方法，将纳米纤维膜浸于带有高反应活性的异氰酸酯基团的湿固化反应型聚氨酯预聚体的溶液中使纳米纤维互相粘结组成聚合物树脂与聚氨酯双组份复合膜，提高了纤维膜的机械强度。

以上几种制备增强型纳米纤维膜的方法虽然一定程度了提高了其力学性能，但是其效果并不理想，且制备方法较为繁琐。除此之外，增强方法仅适用于某些特定的聚合物材料，具有一定的局限性不适于普适性推广，且制得的纳米纤维膜均为平板式，形式单一。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种纤维增强型中空纳米纤维膜的制备方法及其功能化方法，以管状编织物为增强体，通过静电纺丝技术在增强体表面制备纤维膜，得到纤维增强型中空纳米纤维膜，得到产品的力学性能大幅度提升，且制备过程简单，成本低，便于工业化实施。经功能化改性后，所得纤维增强型中空纤维膜还具有催化特性。

为此，本发明的技术方案如下：

一种纤维增强型中空纳米纤维膜的制备方法，包括如下步骤：

1)利用二维编织技术编织成管状编织物，作为增强体；