[发明专利]一种疏基功能性静电纺丝纳米纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种疏基功能性静电纺丝纳米纤维的制备方法，主要包括静电纺丝前驱液的制备、静电纺丝、后致孔三个步骤，本发明的制备方法过程简单、条件温和易控，所采用的原料均为无毒或低毒原料，反应过程中原料消耗少、成本较低，且没有生成有毒副产物，得到的疏基功能化的纤维素不仅具有比表面积大，良好的吸附性、脱附性、多孔结构以及可再生性等特点，又有吸附能力高、吸附容量大、吸附持久性强、配位选择性好等显著优点。

技术领域

本发明属于纳米纤维技术领域，具体涉及一种疏基功能性静电纺丝纳米纤维的制备方法。

背景技术

随着工业化进程的进一步加速，各类工业企业对重金属的需求与日剧增，同时不可避免的向环境排放大量复合污染物，如重金属离子Hg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺等，这些重金属离子不仅严重污染地表水与地下水，造成全球可利用水资源总量急剧下降，而且使土壤中重金属离子含量增加，危害生态环境和人体健康。近些年，水体中复合污染物的高效去除己经成为水环境治理过程中的研究热点。吸附法作为一种简单高效的水处理技术已经在废水治理领域得到广泛应用，所用吸附材料多为活性炭基吸附剂、矿物质吸附剂、生物吸附剂和人工合成高分子聚合物。相比较传统颗粒吸附材料，人工合成纤维状吸附材料具有初性好、吸附速率高、易分离等优势，愈来愈引起学者们的关注。虽然很多学者对此开展了大量的研究，取得了一定的进展，但依然存在以下问题需要进一步研巧解决：1)现有纤维材料制备方法多为分子纤维材料基体接枝功能基团的非均相反应模式，反应过程与产率难以调控，且制备的纤维吸附材料难以同时吸附重金属离子和小分子有机污染物；2)在复合污染体系中，不同污染物组分可能因吸附机理不同，在吸附材料之间存在着竞争-协同效应，而现有研究多针对单一组分体系吸附，并未能阐明复合污染体系中存在的竞争协同-效应；3)现有纤维吸附材料吸附方式多为固定床或静态吸附模式，吸附过程中纤维存在打结、填柱不均匀的缺陷，导致吸附过程中纤维与污染物接触不充分，影响吸附效果。因此研发新型双功能纤维吸附材料去除复合污染物，阐明复合污染体系中的竞争协同作用机制具有重要的理论价值与现实意义。

电纺丝是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成射流而形成连续纤维的加工工艺，多采用溶液纺丝，也有少量熔融纺丝.该方法是带电荷的熔体或高分子溶液在静电场力的作用下流动发生变形，经熔体冷却或溶剂蒸发而固化，最终得到纤维状物质。静电纺丝是一种简便、快速、高效的生产纳米至微米级纤维的一种技术，通过该技术制备纳米纤维、纤维毡、纤维布在医疗、催化剂以及复合材料等方面有着广泛的应用前景。

申请号为CN201110309966.X的中国发明专利公开了一种改性壳聚糖复合静电纺丝纳米纤维的复合超滤膜及其制备方法，主要包括以下步骤：(1)配制聚合物静电纺丝溶液(2)静电纺丝(3)热压定型处理(4)配制壳聚糖涂覆溶液(5)配制预交联壳聚糖涂覆溶液(6)溶液涂覆(7)壳聚糖表层的酰氯改性，其制备工艺相对而言比较复杂，成本高。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种疏基功能性静电纺丝纳米纤维的制备方法，通过以聚乙烯吡咯烷酮为聚合物单体通过水解缩聚和静电纺丝方法初步制得纳米纤维，之后进行致孔得到琉基功能化介孔二氧化硅纳米纤维(MNF-SH)，通过均相反应、静电纺丝和后致孔过程制得新型琉基功能化纳米纤维吸附材料，解决了吸附复合污染物的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种疏基功能性静电纺丝纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)静电纺丝前驱液的制备：在烧杯中加入无水乙醇溶液和溴化十六烷基三甲基铵，于30-40℃下搅拌制成均相溶液，加入蒸馏水和3-疏基丙基三甲氧基硅烷，保持温度不变继续搅拌，再加入盐酸溶液，于常温下搅拌，加入聚乙烯醇的水溶液，于30-40℃下搅拌，再加入聚乙烯吡咯烷酮水溶液搅拌制成静电纺丝前驱液；