[发明专利]一种静电纺丝聚合物纳米纤维滤膜复合强化方法及其复合结构滤膜

说明书

本发明属于薄膜材料、复合材料、过滤材料交叉技术领域，具体为一种静电纺丝聚合物纳米纤维滤膜复合强化方法及其复合结构滤膜。随着静电纺丝设备和适用聚合物材料的不断发展，静电纺丝纳米纤维滤膜力学强度不足的问题逐渐成为限制其广泛应用的一个重要因素。本发明提出的静电纺丝纳米纤维滤膜复合强化方法，采用不锈钢、尼龙滤网或大孔滤膜作为基体，得到的静电纺丝复合结构滤膜具有良好的力学性能。该复合结构多孔薄膜可以用于超滤、纳滤过滤，以及锂离子电池隔膜、纳米传感器、组织工程、药物缓释等领域。

技术领域

本发明属于薄膜材料、复合材料、过滤材料交叉技术领域，具体为一种静电纺丝聚合物纳米纤维滤膜复合强化方法及其复合结构滤膜。

背景技术

静电纺丝是一种简单而高效地制备高分子纳米纤维的技术，它具有设备成本低、可制备面积较大的薄膜、适用于多种聚合物材料等优势，近些年来备受关注。静电纺丝聚合物纳米纤维薄膜在过滤材料、能源材料、纳米传感器、组织工程、药物缓释等领域都有较多应用，但是目前还未得到广泛的工业应用。

过滤材料分为气体过滤材料、液体过滤材料和其他过滤材料(如抗菌过滤、金属离子的吸附过滤、高温过滤等)。与传统过滤材料相比，静电纺丝聚合物纳米纤维薄膜用于过滤材料具有如下优点：纤维直径小，均一性好，孔径小；高孔隙率及高通量，大比表面积、强吸附力；低成本、种类多及工艺可控，具体可见文献：1，戚妙.静电纺丝纳米纤维在过滤材料中的应用,电纺进展；2，高阳，蔡志江.静电纺丝纳米纤维在过滤材料中的应用研究进展,2013；3，鲁圣国,邓永茂,陶涛,梁波,姚英邦.一种静电纺丝制备多孔结构纳米纤维的方法.中国发明专利，申请号：201610394870.0。

与静电纺丝陶瓷纤维薄膜相比，静电纺丝聚合物纳米纤维薄膜具有较好的柔韧性和粘合性，可见申请号为201910328001.1，名称为《负载银的陶瓷纳米纤维基复合净化膜及其制备方法和应用》的中国发明专利。但是，静电纺丝聚合物纳米纤维薄膜的孔隙率高，厚度小，其力学强度较低，不能用于过滤阻力较高的情况。即使制备静电纺丝聚合物-陶瓷纳米纤维复合薄膜，也难于大幅提高最终复合材料的强度，可见申请号为201010172451.5,名称为《聚合物-陶瓷复合材料纳米纤维膜及其制备方法和应用》、申请号为201510631903.4,名称为《一种静电纺丝方法及其制备的纳米纤维/玻璃纤维复合过滤材料》和申请号为201810714320.1,名称为《用于空气过滤的碳管增强的聚丙烯腈/尼龙6复合纤维》的中国发明专利。

因此，随着静电纺丝设备和适用聚合物材料的不断发展，静电纺丝聚合物纳米纤维薄膜的薄膜力学强度不足逐渐成为限制聚合物纳米纤维薄膜广泛应用的一个重要因素。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种静电纺丝聚合物纳米纤维滤膜复合强化方法及其复合结构滤膜，得到的复合结构滤膜解决了静电纺丝聚合物纳米纤维薄膜强度较低的问题，具有广泛的应用前景。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种静电纺丝聚合物纳米纤维滤膜的复合强化方法，包括如下步骤：

将PVDF粉末配制成纺丝液，纺丝液在多孔基体上纺丝2-8h，纺丝液在多孔基体上形成PVDF纳米纤维薄膜，得到静电纺丝聚合物纳米纤维复合结构滤膜。

优选的，所述的多孔基体为不锈钢网、尼龙网、多孔铝箔或大孔滤膜。

进一步，所述不锈钢网和尼龙网的目数为200-400。

进一步，所述的多孔铝箔为经过微弧氧化处理的多孔铝箔。

优选的，先将所述的不锈钢网、尼龙网、多孔铝箔或大孔滤膜粘附在贴有铝箔的接收器上，再用纺丝液在接收器上进行纺丝，得到静电纺丝聚合物纳米纤维复合结构滤膜。

优选的，纺丝时的具体参数如下：