[发明专利]离心纺丝多孔微/纳米纤维膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种离心纺丝多孔微/纳米纤维膜及其制备方法，属于功能性纳米纤维制备技术领域。该方法包括如下步骤：（1）离心纺丝溶液的制备：将聚合物、溶剂、无机纳米颗粒按质量比为8~12:80~90:0~10混合，搅拌后得到分散均匀的离心纺丝溶液；（2）离心纺丝：采用步骤（1）制得的离心纺丝溶液进行离心纺丝，控制离心纺丝机转速在8000~12000rpm/min，纺丝过程中采用功率≥800W的光源照射，得到微/纳米纤维膜，然后将其置于25~35℃的环境下真空干燥得到多孔微/纳米纤维膜。本发明制得的膜可直接用于油水分离，也可作为溶胶一凝胶膜或催化剂的载体用于气体分离或进行催化反应。

技术领域

本发明涉及一种纤维膜的制备方法，特别涉及一种离心纺丝多孔微/纳米纤维膜及其制备方法，属于功能性纳米纤维制备技术领域。

背景技术

随着我国经济社会的发展，传统的水净化工艺如氯化、絮凝沉淀、离子交换等处理方法已不能满足低投资、低运行成本、高水质和稳定可靠的要求，新技术、新产品的开发显得尤为重要。多孔微/纳米纤维膜技术具有能耗低、装置体积小、易操作、产率高、不产生二次污染等特点，其多孔微/纳米纤维膜可用于食品、医药、生物、环保、水处理、电子和仿生等领域，多孔微/纳米膜已成为节能减排，特别是水处理领域最受关注的核心技术。

制备微/纳米纤维的方法有很多，包括熔体纺丝、熔喷纺丝法、液喷纺丝法、静电纺丝法和离心纺丝法等。目前对微/纳米纤维的制备主要集中在使用静电纺丝的方法，静电纺丝技术可以较为简单方便地制备出纳米纤维，然而，静电纺丝在成本、规模、可控性研究方面离实用化及应用需求还有很大距离，目前静电纺丝存在着以下几个固有缺陷限制了该方法商业大规模使用：（1）制备过程中需要施加高压电场；（2）生产效率低；（3）溶液需要一定比例的溶剂使溶液具有一定的传导率而产生的污染。因此在成本、规模、可控性研究方面离实用化及应用需求还有很大距离。

离心纺丝克服了静电纺丝微/纳米纤维的制备方法所遇到的限制，并且能够以高速和低成本产生微/纳米纤维。通过离心纺丝制备的微/纳米纤维膜具有比表面积大、孔隙率高、孔径直径小等优点该设计不需施加高压电场、能够制备不受传导率约束的聚合物微/纳米纤维膜，且其生产效率有大幅提高。离心纺丝设备结构简单，主要由电机、纺丝头、收集棒等构成。纺丝头装在电机轴上，里面装有聚合物溶液，纺丝头上有喷丝孔。工作时，电机通电旋转纺丝头，使纺丝头高速旋转，聚合物溶液在喷丝孔处由于离心力作用喷射在收集棒和喷丝孔之间运动到收集棒上形成有序的微/纳米纤维。聚合物溶液在喷丝孔处形成微/纳米纤维主要经历三个阶段：①聚合物溶液需有一定的粘度，旋转时到达喷丝孔处形成泰勒锥；②聚合物溶液同时受到表面张力和离心力作用，当离心力大于表面张力时，聚合物拉伸形成细小的微/纳米级纤维；③纤维在离心力的作用下在喷丝孔和收集棒之间旋转，在这个过程中聚合物溶液中的溶剂挥发，得到纤维旋转到收集棒上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可直接用于油水分离，也可作为溶胶一凝胶膜或催化剂的载体用于气体分离或进行催化反应的离心纺丝多孔微/纳米纤维膜。

本发明提供一种所述的离心纺丝多孔微/纳米纤维膜的制备方法，该方法制作成本低、制作工艺易控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种离心纺丝多孔微/纳米纤维膜的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）离心纺丝溶液的制备：将聚合物、溶剂、无机纳米颗粒按质量比为8~12:80~90:0~10混合，搅拌后得到分散均匀的离心纺丝溶液；

（2）离心纺丝：采用步骤（1）制得的离心纺丝溶液进行离心纺丝，控制离心纺丝机转速在8000~12000rpm/min，纺丝过程中采用功率≥800W的光源照射，得到微/纳米纤维膜，然后将其置于25~35℃的环境下真空干燥得到多孔微/纳米纤维膜。