[发明专利]一种高效低阻超疏水纳米纤维复合膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高效低阻超疏水纳米纤维复合膜的制备方法，包括下层的支撑层、中层的纳米纤维层以及表面的微球层；所述的支撑层为起到支撑保护作用的无纺布；纳米纤维层为不带微球的聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维；微球层为带有微球的聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维。本发明制备方法通过将聚偏氟乙烯（PVDF）溶于有机溶剂中，制备静电纺丝液，而后通过无针静电纺丝机依次纺丝得到纳米纤维层及微球层。本发明利用静电纺丝技术制备的滤膜，过滤阻力小，过滤效率高，解决了现有滤膜难以在较小过滤阻力的前提下实现高效过滤的难题。本发明的超疏水层是利用PVDF本身疏水性再加上PVDF微球提供的粗糙结构，不用添加其他疏水剂。制备方法简单，制备工艺可控。

技术领域

本发明属于过滤膜制备领域，涉及到一种高效低阻超疏水纳米纤维复合膜的制备方法。

背景技术

疏水膜具有优异的防水抗污、自清洁的性能，可广泛应用于气体吸收、膜蒸馏、油水分离等领域。

传统疏水膜通过涂覆法、接枝法等方法制备，其制备工艺复杂，且涂覆等工艺制备的疏水涂层易脱落，机械强度低。本发明利用静电纺丝工艺电纺聚偏氟乙烯（PVDF），利用PVDF本身的疏水性加上PVDF微球提供一定的粗糙结构，从而获得超疏水表面，该方法无需添加其他疏水剂，价格低廉，工艺简单。并且传统滤膜存在过滤效率低、过滤阻力大等缺陷，难以保证在较低过滤阻力的前提下，具有较高的过滤效率，而电纺纳米纤维具有纤维直径小、比表面积大等优点，空气过滤过程中在同样气压损失的情况下，电纺纳米纤维对于颗粒过滤的直接拦截效应更为显著，有利于提高薄膜的过滤效率。电纺纳米纤维在过滤中的优势，使其将逐步取代传统过滤膜，应用于各种高效过滤装置中。

静电纺纳米纤维膜，具有高孔隙率，可应用于过滤领域。申请号为CN202110618218.3的中国专利“一种复合型纳米抗菌空气过滤膜”，在静电纺丝液中添加有抗菌剂，制备抗菌性纳米膜，纳米纤维膜层通过粘喷层与骨料基层热压粘结在一起形成抗菌空气过滤膜。申请号为CN202110624297的中国专“吸附印染废水的聚丙烯腈纳米纤维膜及其制备方法”，利用竹笋壳提取竹笋壳纤维，并制备纳米晶须，并利用竹笋壳纳米晶须和聚丙烯腈为原料，采用静电纺丝技术制备纳米纤维膜，可用于染料吸附。

发明内容

为了克服现有技术中滤膜空气过滤效率低、空气阻力大、超疏水涂层易脱落等缺陷，本发明提出了一种高效低阻超疏水纳米纤维复合膜的制备方法。

本发明的技术方案为：

一种高效低阻超疏水纳米纤维复合膜，包括下层的支撑层、中层的纳米纤维层以及表面的微球层；所述的支撑层为起到支撑保护作用的无纺布；纳米纤维层为不带微球的聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维；微球层为带有微球的聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维。

作为优选，所述的支撑层孔径大于纳米纤维层，所述的支撑层对于0.3μm以上颗粒物的截留率小于5%；所述的微球的直径在1-3μm之间；所述的纳米纤维层的纤维直径在200-1000nm之间。

高效低阻超疏水纳米纤维复合膜的制备方法，包括以下步骤： 步骤1，制备纳米纤维层， 将聚偏氟乙烯（PVDF）溶于有机溶剂中，经过搅拌得到静电纺丝液，然后通过无针静电纺丝机将其纺在支撑层上面，从而得到纳米纤维层； 步骤2，制备微球层， 将聚偏氟乙烯（PVDF）溶于有机溶剂中，经过搅拌得到静电纺丝液，然后通过无针静电纺丝机将其纺在纳米纤维层上面，从而得到高效低阻超疏水纳米纤维复合膜。

作为优选，所述的步骤1、2中，聚偏氟乙烯（PVDF）的分子量为10-100万。

作为优选，所述的步骤1中，静电纺丝液中聚偏氟乙烯（PVDF）的质量分数为15-25wt%。

作为优选，所述的步骤2中，静电纺丝液中聚偏氟乙烯（PVDF）的质量分数为8%-15wt%。