[发明专利]柔性网状脉结构陶瓷纳米纤维超高温过滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性网状脉结构陶瓷纳米纤维超高温过滤膜的制备方法，具体为：步骤1，将一种铝盐和至少一种非吕金属盐与溶剂按照一定比例混合，边搅拌边加入一定量的催化剂，搅拌10‑60min后加入磷酸酯类封端剂，再持续搅拌10‑300min，混合均匀，制成前驱体溶液；步骤2，将步骤1制备的前驱体溶液进行静电纺丝，制得前驱体网状脉结构纳米纤维；步骤3，将步骤2制备的前驱体网状脉结构纳米纤维在空气氛围下煅烧，制得柔性网状脉结构陶瓷纳米纤维超高温过滤膜。本发明的柔性网状脉结构陶瓷纳米纤维超高温过滤膜的制备方法，能实现对高温环境中粒径0.02‑10μm颗粒物的高效过滤，过滤效率达到99.99％以上、阻力压降小于100Pa。

技术领域

本发明属于新材料制备方法技术领域，涉及一种柔性网状脉结构陶瓷纳米纤维超高温过滤膜的制备方法。

背景技术

随着社会的发展和人们生活水平的提高，现代工业活动得到急剧发展，导致了尤为突出的环境污染问题。工业活动过程因伴随着大量高温烟尘的排放，造成空气中的可吸入颗粒物含量显著增加，对自然环境与人体健康构成严重的威胁。目前普遍使用的高温过滤材料包括有机惰性材料、无机树脂和玻璃纤维等，但因其无法承受超过500℃的高温，难以实现对超高温烟尘的有效过滤，因此开发一种超高温烟尘过滤材料成为治理空气污染的研究重点。

中国专利《一种纳米蛛网/纳米纤维复合型防护材料的制备方法》(公告号：CN101564914B，公告日：20110622)，该材料能有效过滤甲型H1N1流感、禽流感等病毒，但其纤维组分为有机，严重限制了其在高温过滤领域中的应用。

中国专利《一种纳米纤维素/二氧化硅多孔网络结构纤维膜的制备方法》(公开号：CN102787444A，公开日：20121121)，该纤维膜的网络结构是由表面活性剂改性后的纤维素纳米晶体和二氧化硅纳米纤维复合而成，该方法制备出的过滤膜虽实现了机械性能的显著提升，但其制备过程中需要加入大量聚合物，制备工艺十分繁琐，同时引入的纤维素纳米晶无法应用于超高温环境。

中国专利《一种柔性无机纤维材料及其制备方法》(公告号：CN104178822B，公告日：20160824)，可通过不同纺丝工艺制备多种无机纤维材料，且制得的无机纤维材料具有良好的柔性；中国专利《一种柔韧高强氧化锆纳米纤维膜的制备方法》(公告号：CN103451851B，公告日：20160511)，获得的氧化锆纳米纤维膜具有良好的柔韧性，同时还具有优异的耐高温性能，但均无法实现对高温颗粒物的高效过滤。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性网状脉结构陶瓷纳米纤维超高温过滤膜的制备方法，能实现对高温环境中粒径0.02-10μm颗粒物的高效过滤，过滤效率达到99.99％以上、阻力压降小于100Pa。

本发明所采用的技术方案是，柔性网状脉结构陶瓷纳米纤维超高温过滤膜的制备方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1，将一种铝盐和至少一种非吕金属盐与溶剂按照一定比例混合，边搅拌边加入一定量的催化剂，搅拌10-60min后加入磷酸酯类封端剂，再持续搅拌10-300min，混合均匀，制成前驱体溶液，其中前驱体溶液的动力粘度为0.05-5Pa·s，铝盐与非铝金属盐的摩尔比为1:0.01-0.1，铝盐与溶剂的比例为10g:50-200mL，铝盐与催化剂的摩尔比为1:0.2-2，铝盐与磷酸酯类封端剂的摩尔比为1:0.1-3，铝盐与硼源的摩尔比为1:0.01-0.2；

步骤2，将步骤1制备的前驱体溶液进行静电纺丝，制得前驱体网状脉结构纳米纤维；

步骤3，将步骤2制备的前驱体网状脉结构纳米纤维在空气氛围下煅烧，制得柔性网状脉结构陶瓷纳米纤维超高温过滤膜。

优选地，步骤1具体为：

步骤1.1，将金属盐与溶剂按照一定比例混合，边搅拌边加入一定量的催化剂，搅拌10-60min，使非铝金属盐、铝盐与溶剂间发生水解反应或醇解反应，形成金属氢氧化物纳米胶粒；