[发明专利]一种静电纺丝制备荷正电杂化纤维膜的方法

说明书

本发明公开了一种静电纺丝制备荷正电杂化纤维膜的方法，具体为：制备陶瓷前驱体溶胶凝胶，并对其依次进行冷冻真空干燥、煅烧，制得无机荷正电陶瓷颗粒；然后将无机荷正电陶瓷颗粒加入到聚合物溶液中，得到纺丝液；将纺丝液置入推进泵中，静电纺丝，制得有机‑无机杂化纤维；最后对有机‑无机杂化纤维进行改性处理，即得到荷正电杂化纤维膜。本发明通过静电纺丝制备了热稳定性好、比表面积大和荷正电性能优异的杂化纤维膜。通过该方法制备的杂化纤维在自来水脱硬、污水中有用金属的回收、废水处理、吸附病毒等方面有着十分重要的潜在应用。

技术领域

本发明属于纤维膜制备技术领域，具体涉及一种静电纺丝制备荷正电杂化纤维膜的方法。

背景技术

荷正电纤维膜在废水处理、污水中有用金属的回收、自来水脱硬以及吸附病毒等方面有着十分重要的潜在应用。目前静电纺丝制备的有机高分子荷正电纤维膜，其柔韧性及延展性较好，孔隙率较高，并且具有极大的比表面积，但化学稳定性较差，大多不耐高温、酸碱和有机溶剂，从而限制了在特殊领域中的应用。而无机荷正电材料则具有耐高温、稳定性好、耐化学和生物侵蚀、使用寿命长的优点，因此，将其与有机纤维结合，制备出兼具二者优点的荷正电杂化纤维膜已成为改善有机纤维膜性能的一种有效手段。

中国专利《一种荷正电纳滤膜的制备方法》(申请日2010.01.05，公开号CN101766962A，公开日：2010.07.07)公开了一种荷正电纳滤膜的制备方法，该微滤膜是由多孔支撑层和含有阳离子和羟基两种功能基团的共聚物为功能层组成的，分离性能优良，其制膜方法成本低廉、简单易行，但稳定性较差、不耐高温、污染后不易清洗且再生困难。

中国专利《一种荷正电有机-无机杂化膜的制备方法》(申请日2004.11.13，公开号CN1772796A，公开日2006.05.17)公开了一种荷正电有机-无机杂化膜的制备方法，将苄基溴代聚苯醚与氨烃基硅烷和叔胺在溶剂中进行搅拌反应，得到含有荷正电溶胶-凝胶反应前体以及未反应的氨烃基硅烷的混合溶液；再加入水和作为催化剂使前体与未反应的氨烃基硅烷进行溶胶-凝胶反应，涂膜干燥后即得到荷正电有机-无机杂化膜。其制备方法快速、简单，有机相与无机相相容性好，且膜的耐热性好，但比表面积较低，无机相仅有杂化支撑作用，并不具有荷正电性。

中国专利《一种有机-无机杂化荷正电分离膜》(申请日2010.04.06，公开号CN102210985A，公开日2011.10.12)公开了一种有机-无机杂化荷正电分离膜的制备方法，分离膜是由有机聚合物和荷正电硅基分子筛制成，硅基分子筛的骨架结构为Si-O-Si，荷正电基团作为取代基与所述骨架结构连接。其荷正电基团以化学键结合，荷电性能更为稳定，但荷正电性由荷正电硅基分子筛决定，荷电性较弱，并且比表面积较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种静电纺丝制备荷正电杂化纤维膜的方法，解决了现有有机荷正电纤维膜热稳定性较差而杂化纤维膜比表面积较低、荷电性较弱的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种静电纺丝制备荷正电杂化纤维膜的方法，具体包括以下步骤：

步骤1，制备无机荷正电陶瓷颗粒：

将陶瓷前驱体加入溶剂中溶解得到陶瓷前驱体溶液，向溶液中滴加缓释剂，至产生沉淀，过滤得到陶瓷前驱体溶胶凝胶；对陶瓷前驱体溶胶凝胶进行冷冻真空干燥，然后煅烧，制得无机荷正电陶瓷颗粒；

步骤2，配制纺丝液：

将步骤1得到的无机荷正电陶瓷颗粒加入到聚合物溶液中，搅拌均匀，得到纺丝液；

步骤3，静电纺丝：

将步骤2得到的纺丝液置入推进泵中，调整静电纺丝参数，进行静电纺丝，制得有机-无机杂化纤维；

步骤4，改性处理：

对步骤3得到的有机-无机杂化纤维进行改性处理，即得到荷正电杂化纤维膜。