[发明专利]超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法

说明书

一种纳米纤维复合膜，包括作为表面亲水层的贻贝仿生类聚合物以及位于其内部的聚合物纤维形式的超疏水层，该复合膜通过将静电纺丝主体进行超疏水改性处理后，再在上下表面进行亲水改性处理得到；静电纺丝主体采用疏水聚合物制备得到；超疏水改性处理是指：将静电纺丝制成的膜浸泡在含有超疏水改性剂的溶液中；亲水改性处理是指：将超疏水改性处理后的静电纺丝主体的上下表面涂覆贻贝仿生类聚合物亲水改性剂得到，本发明解决了现有膜蒸馏技术中膜的润湿及污染的问题，过程简单、效果显著，可广泛应用于生物、医疗、电子和食品等领域的分离浓缩过程。

技术领域

本发明涉及的是一种高压静电纺丝技术及膜蒸馏领域的技术，具体是一种超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法。

背景技术

目前，常用来制备疏水性膜的高分子材料有聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚偏氟乙烯(PVDF)。超疏水是指表面对水的接触角大于150°，通常可采取化学方法降低固体表面自由能来获得超疏水表面。由于膜蒸馏处理的污水中大都含有界面活性物质，这些有机物容易在疏水膜表面沉积，造成膜污染，不仅会降低膜通量也会使得膜寿命下降，增加运行成本。若膜表面含有亲水层，将会在膜表面形成一层水化层阻止有机污染物在膜表面的沉积，有利于缓解膜污染问题。亲水表面是指对水的接触角小于90°，疏水膜表面的亲水层构建主要有：一是通过光引发亲水，如TiO₂,V₂O₅等受紫外光辐射可变为超亲水；二是表面涂覆的方法将亲水改性剂结合在膜表面，这其中：贻贝仿生类聚合物共沉积法具有沉积基材普适性与丰富的后功能化能力，该类聚合物沉积过程能在几乎所有类型的材料表面进行，包括通常很难修饰的低表面能材料，如聚四氟乙烯等。

现有技术通过聚砜和亲水嵌段的聚砜类嵌段共聚物依次相转化的方法制备含亲水截留层和支撑层的双层复合膜，提高膜的亲水性，但该技术只是在膜一侧具有亲水功能层，而在膜蒸馏领域双侧亲水膜则具有更大优势。

本发明利用静电纺丝技术，结合上述理论，采用不同疏水及亲水改性剂制备双侧亲水内部超疏水纳米纤维复合膜，与原料液接触的亲水层能有效抵抗废水中表面活性剂类的有机物污染，与渗透侧接触的亲水层则有利于膜内蒸汽迅速冷凝，提高膜通量，与此同时，该改性方法简单易行，有利于降低膜维护成本。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法，解决了现有膜蒸馏技术中膜的润湿及污染的问题，过程简单、效果显著，可广泛应用于生物、医疗、电子和食品等领域的分离浓缩过程。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种纳米纤维复合膜，包括：作为表面亲水层的贻贝仿生类聚合物以及位于其内部的聚合物纤维形式的超疏水层，其中：超疏水层与水的接触角为150-160°，表面亲水层与水的接触角为20-40°。

所述的超疏水层由疏水聚合物经超疏水化改性制备得到。

本发明涉及上述纳米纤维复合膜，通过将静电纺丝主体进行超疏水改性处理后，再在上下表面进行亲水改性处理得到。

所述的静电纺丝主体采用疏水聚合物制备得到，该疏水聚合物包括聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚烯烃中的一种。

所述的静电纺丝主体，通过以下方式制备得到：

A、配制静电纺丝溶液：疏水性主体聚合物浓度范围5～20wt％，使用混合溶剂N,N-二甲基乙酰胺与丙酮的质量比8/2；

B、静电纺丝工艺制膜：将配好的溶液注入静电纺丝设备的注射器中，通过静电纺丝仪器制成膜；纺丝温度20～50℃，纺丝液推注速率为0.05～0.1mm/min，纺丝正电压为10～20kV，负电压为-1.0～-5.0kV，注射器针头到接收滚筒的距离为10～30cm。