[发明专利]一种水凝胶纳米纤维过滤膜及其制备方法

摘要

针对疏水性膜材料易造成膜污染，水凝胶涂层膜通量低，纳米纤维过滤膜力学性能差等问题，本发明设计制备了一种高强度高韧性水凝胶纳米纤维过滤膜。首先选取基体膜进行表面处理，改善基体膜表面的亲水性并引入羧基功能基团。将海藻酸钠、聚合单体、化学交联剂、引发剂、致孔剂、辅助纺丝的高分子溶解在水中配制成纺丝液。然后通过高压静电纺丝技术在基体膜材料表面得到纳米纤维。用玻璃板将纳米纤维挤压使其与基体膜充分接触，将纳米纤维连同基体膜放置在一定湿度和温度的培养箱中熏蒸，使纳米纤维湿润，然后将其密封通氮气排除氧气，辐照引发聚合。得到的高强度高韧性水凝胶纳米纤维过滤膜，在油水乳液分离、微生物过滤领域有良好应用前景。

主权项

1.一种水凝胶纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征是包括以下步骤：a)通过辐照接枝改性的方法对基体膜进行表面处理，改善基体膜表面的亲水性并引入羧基功能基团，通过控制接枝时间、接枝单体浓度、接枝温度控制羧基功能基团的接枝率为0.1％～30％；b)配制金属离子质量百分比为0.1％～15％的金属盐水溶液，作为离子交联剂；c)称取1～5g聚合单体，0.5g海藻酸钠，聚合单体质量百分比10％～100％的辅助纺丝的高分子，聚合单体质量百分比0.1％～5％的化学交联剂，聚合单体质量百分比0.1％～5％的引发剂，一起溶于20ml去离子水中，搅拌溶解，超声分散均匀后得到纺丝液，放置于4℃～30℃的密闭容器中消泡备用；d)将步骤c)得到的纺丝液注入到针管中，通过高压静电纺丝技术得到纳米纤维，用玻璃板将纳米纤维挤压使其与步骤a)得到的引入羧基功能基团的基体膜充分接触，将该纳米纤维连同基体膜放在湿度为75％～90％，温度为40～80℃的培养箱中熏蒸1‑30min，使纳米纤维湿润，然后将其密封，通氮气排除氧气，紫外辐照引发聚合；e)将步骤d)得到的辐照引发聚合后的纳米纤维浸泡在步骤b)得到离子交联剂中0.5～24h，通过控制、交联时间和离子交联剂的浓度调控纳米纤维与基体膜的结合强度，用去离子水清洗3～5遍去除未反应物质，得到水凝胶纳米纤维过滤膜；所述的基体膜的材质为聚丙烯、聚砜、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚羟基丁酸酯、聚丙烯腈中的任意一种或两种以上混合物；所述的辅助纺丝的高分子为聚氧乙烯醚、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、水溶性纤维素、丝胶中的任意一种或两种以上混合物；所述的聚合单体为异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺、溴代丙烯酰胺中的任意一种或两种以上混合物。