[发明专利]一种基于纤维素纳米纤维增强水凝胶转化制备的空气过滤复合膜及其制备方法

权利要求书

1.一种基于纤维素纳米纤维增强水凝胶转化制备空气过滤复合膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）：以TEMPO-氧化纤维素纳米纤维水溶液、交联剂、功能助剂、高分子材料为原料制备出水凝胶复合物；

2）：将步骤1）中所制备的水凝胶复合物转移并涂覆到多孔基底材料表面，获得一种水凝胶/基底复合膜；

3）：对步骤2）中制备得到的所述水凝胶/基底复合膜进行冷冻预处理；

4）：对步骤3）中冷冻预处理后获得的水凝胶/基底复合膜进行干燥处理，即可得到一种以多孔基底材料为骨架、以广泛填充在骨架空隙之间的多级网状结构的纤维素纳米纤维为有效核心滤网的空气过滤复合膜。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1）中，所采用的纤维素纳米纤维直径为1~10纳米，长度为1~10微米，为带有羧酸钠的TEMPO-氧化纤维素纳米纤维，所使用的分散浓度为0.001~0.2wt%，所用的分散液为水与乙醇、异丙醇、叔丁醇中的任意一种或多种的混合物，其中水的比例为40~100wt%。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1）中，所采用的交联剂为十水硼酸钠、硼酸、单宁酸、三甲氧基甲基硅烷中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1）中，所采用的功能助剂为纳米银颗粒、纳米金颗粒、1,3-二甲基-5,5二甲基海因、二乙烯三胺三（双苄基）三（2,3-环氧丙基）三氯化铵中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1）中，所采用的高分子材料为聚乙烯醇、海藻酸钠、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、琼脂糖、瓜尔胶中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）中，所采用的多孔基底材料为瓦楞纸、无纺布、织物、铜网、不锈钢丝网中的一种或多种的组合。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）中，利用刮涂工艺进行涂覆，刀口间距0.01~5毫米，所涂覆的水凝胶复合物的干重为0.01~10克/平方米。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3）中，所采用的冷冻预处理温度为-10^oC~-196^oC。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4）中，所采用的干燥处理方式为冷冻干燥，冷冻过程中保持温度为-10^oC~-80^oC，真空压强为5~50Pa。

10.一种根据权利要求1~9中任意一项所述的方法制备得到的空气过滤复合膜。