[发明专利]一种具备吸附性能的纳米纤维膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种具备吸附性能的纳米纤维膜的制备方法特别是一种吸附废水中酚类物质的ZIF‑67负载的纳米纤维膜材料及其制备方法，属于纳米材料及环境治理领域。制备方法包括以下步骤：1、分别制备含有ZIF‑67纳米晶体的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的纺丝液和聚氨酯(PU)的纺丝液。2、将含有ZIF‑67纳米晶体的聚乙烯醇缩丁醛纺丝液和聚氨酯纺丝液进行同轴纺丝制成ZIF‑67负载的聚乙烯醇缩丁醛/聚氨酯纳米纤维膜(PVB/PUNF)。本发明以ZIF‑67纳米晶体为材料，改善了聚乙烯醇缩丁醛纤维膜对酚类的吸附性能，以聚乙烯醇缩丁醛为材料，改善了聚氨酯纤维膜的纺丝性能。所用方法避免了高昂的原料成本以及繁琐的实验操作，实现了资源的合理利用。

技术领域

本发明涉及聚合物制备技术领域，具体为一种具备吸附性能的纳米纤维膜的制备方法。

背景技术

环境内分泌干扰物又称环境激素，是一类存在环境中能进入人体内部危害人体正常激素分泌的化学物质。酚类物质是一类重要的环境内分泌干扰物，它主要用作增塑剂，既作为塑料的一种改性添加剂，以增大塑料的可塑性和强度，还可以用于农药、涂料、印染、化妆品和香料等的生产。近年来，随着工业生产和塑料制品的使用，塑料垃圾的大量增加，酚类物质不断进入自然环境，其中酚类物质对水的污染尤为严重，以成为全球普遍性的水质污染物之一。但是，传统的清除手段难以对水中的酚类物质达到有效的清除。

研究表明，聚氨酯对于酚类物质具有一定的吸附效果，但是其成膜性较差，通过相转化等手段制膜会造成大量有机溶剂的浪费。静电纺丝作为一项新兴的纳米纤维制造技术，被用于生产各种聚合物纳米纤维膜。然而通过静电纺丝技术制备的聚氨酯纳米纤维膜具有较低的机械强度以及较差的韧性，在实际工作过程中容易发生破损。聚乙烯醇缩丁醛本身具有良好的吸附性能，其通过静电纺丝形成的纳米纤维弹性较好，增强吸附能力的同时，可以在一定程度上改善聚氨酯材料的纺丝性能。基于这两种聚合物的性质，使用同轴纺丝技术将两者结合，聚氨酯由于较差的纺丝能力被用作内轴纺丝液，通过与外轴纺丝液之间的相互作用被拉扯成纳米纤维；而纺丝性能良好的聚乙烯醇缩丁醛被用作外轴纺丝液，通过静电引力形成纳米纤维。

在表面光滑的纳米纤维上引入纳米颗粒会提高纤维膜的比表面积，进一步增强吸附效果。金属有机骨架(MOF)材料由金属原子与有机配体组成，属于有机-无机杂化材料，兼具有机材料与无机材料的特性，拥有高比表面积，高孔隙率和丰富活性。ZIF-67纳米晶体是一种具有沸石骨架结构的MOF材料，继承传统MOF材料的优点之余还具有传统沸石的高稳定性。但往往因为自身易于团聚的原因，单独用作吸附材料时效果不是很理想。将ZIF-67与外轴纺丝液混匀，通过静电纺丝技术对聚氨酯和ZIF-67/聚乙烯醇缩丁醛进行同轴纺丝可以有效的使ZIF-67纳米晶体均匀的分散在纤维表面，增强了复合纳米纤维膜对酚类物质的吸附性。综上，通过同轴静电纺丝技术制备的ZIF-67负载型聚乙烯醇缩丁醛/聚氨酯复合纳米纤维膜表现出良好的吸附特性，为酚类废水的处理提供了一种有效的吸附方式。

现有技术中如CN201611014818.4一种电纺纳米纤维膜的原位粘结方法也利用了静电同轴纺织方法制取强度较高的纳米纤维，但其聚氨酯(胶粘剂)是作为外轴的鞘液来提升纳米纤维的强度。但聚氨酯(胶粘剂)作为纳米纤维的外层材料导致纳米纤维不具备吸附性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具备吸附性能的纳米纤维膜的制备方法，解决了以下技术问题：

1、聚氨酯(胶粘剂)作为纳米纤维的外层材料导致纳米纤维不具备吸附性；

2、单独使用聚乙烯醇缩丁醛作为外轴的鞘液具备吸附功能，但吸附效果不强。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种具备吸附性能的纳米纤维膜的制备方法，采用静电同轴纺织方法制取具备吸附性能的纳米纤维膜；

包括1号纺丝液和吸附纺织液；