[发明专利]一种自增强纳米纤维水处理滤膜的高效制备方法

说明书

本发明涉及一种自增强纳米纤维水处理滤膜的高效制备方法，以PET为基材，采用无针电极静电纺丝中试及量产设备，在高速剪切乳化和超声分散的条件下，将PAN/PU混合纺丝液持续向无针电极静电纺丝中试及量产设备的电极输送，制备PAN/PU纳米纤维复合膜，再以PAN/PU纳米纤维复合膜为基材，采用无针电极静电纺丝中试及量产设备，制备滤膜表面亲水层，最后进行热压成型制得自增强纳米纤维水处理滤膜。本发明实现了非相容双组分纳米纤维膜的大量成卷稳定制备，制得的自增强纳米纤维水处理滤膜中单根纤维内部呈双组分分布，使PU在热压时的粘结更加均匀，孔隙率更高，强度更高，孔径更小。

技术领域

本发明属于纳米纤维膜技术领域，涉及一种自增强纳米纤维水处理滤膜的高效制备方法。

背景技术

纳米纤维膜具有较高的孔隙率和孔径，且孔都为通孔，在水过滤等领域具有应用价值。但纳米纤维直径较细，力学性能较差，易断裂、移位等，造成纳米纤维滤膜形态易损坏、坍塌，使用耐久性受限。

提升纳米纤维膜中纤维间的结合力，保持过滤性能的稳定，是提升纳米纤维滤膜性能的关键。专利CN201510737498.4高通量、高截留率的静电纺丝纳米纤维超滤膜的制备方法中，采用增强型纳米纤维素层用于保护静电纺丝层，静电纺丝纳米纤维层本身并未加得到加强；专利CN201810127665.7一种亲水性酚酞聚醚砜复合纳米纤维超滤膜的制备方法中，在纳米纤维膜表面喷涂增强胶粘剂后再热压，增强纤维膜的力学性能，喷涂方式易造成孔隙率降低，不均匀等问题。另外一方面，静电纺丝纳米纤维的产量是阻碍其产业化应用的关键问题。文献（双喷头静电纺丝法制备PU增强增韧PVA复合膜[J]. 合肥工业大学学报（自然科学版）,2016,39(12):1698-1704.）公开了通过采用具有粘合作用的PU与PVA双针头共纺，实现两种纳米纤维的粘合，提升强度。但多组分复合时多针头有工艺局限性，对大规模量产静电纺丝工艺设备，如钢丝电极、螺杆电极等适用性低，影响规模化采用。近年来，钢丝电极、螺纹电极等静电纺量产设备以显著高于针式设备的产量逐渐获得应用，但由于钢丝电极和螺纹电极静电纺丝设备，供液系统是将纺丝液涂到电极上，只能有一种溶液涂上去，而由性质差异较大的不同组分配置成的混合溶液为不稳定状态，因此用于制备多组分功能复合纳米纤维滤膜时仍具有适用性差的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种自增强纳米纤维水处理滤膜的高效制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种自增强纳米纤维水处理滤膜的高效制备方法，以PET为基材，采用无针电极静电纺丝中试及量产设备，在以15000~25000rpm的转速高速剪切乳化和超声分散的条件下，将PAN/PU混合纺丝液持续向无针电极静电纺丝中试及量产设备的电极输送，制备PAN/PU纳米纤维复合膜，再以PAN/PU纳米纤维复合膜为基材，采用无针电极静电纺丝中试及量产设备，按照同样的方式制备滤膜表面亲水层，最后进行热压成型制得自增强纳米纤维水处理滤膜。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种自增强纳米纤维水处理滤膜的高效制备方法，无针电极静电纺丝中试及量产设备为钢丝电极静电纺丝设备或螺纹电极静电纺丝设备。

如上所述的一种自增强纳米纤维水处理滤膜的高效制备方法，无针电极静电纺丝中试及量产设备包括无针纺丝电极连接件、液槽、循环供液通道、均质混合分散设备和接收辊，液槽中设有无针电极，无针电极为螺纹、弹簧、锯齿等形状的电极，无针电极两端分别与无针纺丝电极连接件相连，液槽两侧开孔，无针电极两端的无针纺丝电极连接件分别穿过液槽两侧的开孔，纺丝的时候无针纺丝电极连接件带动无针电极匀速旋转，均质混合分散设备，包含超声、高速乳化、加热、振荡等功能，均质混合分散设备与液槽之间通过循环供液通道相连通。纺丝液在均质混合分散设备中一直保持均匀混合状态，纺丝液通过循环供液管道供应到液槽中，然后再回到均质混合分散设备中，保持循环状态；在液槽中，无针纺丝电极连接件保持旋转，从而无针电极浸润纺丝液后，在高压静电场的作用下，纺丝液形成纳米纤维丝束喷射到接收辊上。