CN103111122B - 一种多孔吸附膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多孔吸附膜及其制备方法，该多孔吸附膜是由聚丙烯酸、聚丙烯氯化铵、丝素和/或丝胶进行静电纺丝得到的，其中所述的聚丙烯酸与聚丙烯氯化铵的摩尔比为2~4:1，所述的丝素和/或丝胶为聚丙烯酸、聚丙烯氯化铵总质量的1%～2%。本发明制备方法过程简单，所制备的聚丙烯酸/聚丙烯氯化铵/丝胶（丝素）静电纺丝多孔膜具有吸附过滤性能好、溶解性与成膜性好、抗菌性能优良等优点。
Description
技术领域
本发明涉及纤维过滤材料领域，特别涉及一种多孔吸附膜及其制备方法。
背景技术
纤维过滤材料是目前世界上应用最广泛的空气过滤材料，其中聚合物纳米纤维材料作为过滤材料使用已经有十多年的历史。利用纳米纤维的特性制作吸附材料和过滤材料以及功能性材料应用于亚微米微粒的过滤等方面，能有效地用于空气净化、废水处理等。其中，静电纺丝纳米纤维材料具有形成的纤维毡重量轻、渗透性好、比表面积大、孔隙率高、内部空隙的连通性好、容易与纳米级的化学物质或功能性物质相结合等优点，使其过滤效率较之常规过滤材料大大提高。
目前已有的研究报道了对PLGA/PGA静电吸附膜、纯PET静电吸附膜的研究，但是尚未有研究PAA/PAH/丝胶（或丝素）静电多孔吸附膜的相关报道。
发明内容
本发明提供一种多孔吸附膜及其制备方法，以解决现有技术中的上述缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种多孔吸附膜，是由聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯氯化铵（PAH）、丝素和/或丝胶进行静电纺丝得到的，其中所述的聚丙烯酸与聚丙烯氯化铵的摩尔比为2~4:1，所述的丝素和/或丝胶为聚丙烯酸、聚丙烯氯化铵总质量的1%~2%。其中聚丙烯酸的摩尔数以粘均分子量计算，聚丙烯氯化铵的摩尔数以重均分子量计算。
一种上述的多孔吸附膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚丙烯酸、丝胶和/或丝素分别溶于二甲基甲酰胺（DMF）溶液中，并将聚丙烯氯化铵用氯金酸浸渍后溶解在DMF溶液中，其中聚丙烯酸与聚丙烯氯化铵的摩尔比为2~4:1，丝素和/或丝胶为聚丙烯酸、聚丙烯氯化铵总质量的1%~2%；其中，丝胶和丝素的混合物可以任意比混合；优选地，将聚丙烯氯化铵采用10%（质量百分数）的氯金酸浸渍，然后溶解在DMF溶液中；其中聚丙烯酸的摩尔数以粘均分子量计算，聚丙烯氯化铵的摩尔数以重均分子量计算；
（2）将上述聚丙烯酸的DMF溶液、丝胶和/或丝素的DMF溶液，以及经氯金酸浸渍的聚丙烯氯化铵的DMF溶液共混，充分搅拌配制成浓度为5%~10%的静电纺丝混合溶液，其中，静电纺丝混合溶液的浓度是指其中所有溶质质量浓度之和；
（3）将上述静电纺丝混合溶液进行静电纺丝，高压静电调节范围为5~25kV，注射泵流速为0.06mL/h~0.24mL/h，接受距离为5~15cm，得到多孔纤维膜，得到的多孔纤维膜中纺丝纤维的直径为70~180nm；静电纺丝的方法可以为：将所述静电纺丝混合溶液加入到注射器中，并将注射器固定在注射泵上，距针头一定距离处放置竖直接地的铝箔以接受多孔纤维膜；
（4）将得到的多孔纤维膜溶解于碳酸钠（Na2CO3）溶液中，将丝胶和/或丝素溶解掉，得到孔隙更多的纤维膜，即为多孔吸附膜。优选Na2CO3溶液的浓度为0.05mol/l~0.15mol/l。
一种上述的多孔吸附膜在废水处理领域的应用，在所述多孔吸附膜中填入絮凝剂。
一种上述的多孔吸附膜在功能材料领域的应用，在所述多孔吸附膜中填入功能粒子。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
第一．本发明采用三种物质进行静电纺丝，得到的吸附膜中形成了均匀的多孔隙结构，再经过Na2CO3溶解，孔隙增加，更加提高了得到的多孔吸附膜的吸附过滤性能；
第二．本发明所采用的多孔吸附膜的原料具有溶解性与成膜性好的优点，在其中加入抗菌剂可使得到的多孔吸附膜具有抗菌性能优良的优点；
第三．在本发明的多孔吸附膜中填入絮凝剂将对废水处理起很大作用，若填入功能性粒子，将赋予该膜具有特殊的功能；
第四．本发明的原料可以采用丝胶，丝胶是制丝的副产物，从而可以废物利用；
第五．本发明制备方法过程简单，容易操作。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明实施例多孔吸附膜的制备流程示意图；
图2为本发明实施例1的多孔吸附膜的SEM图。
具体实施方式
本发明的多孔吸附膜的制备方法和流程参见图1。以下将通过具体实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1
采用如下方法制备多孔吸附膜：
1) 分别称取适量的聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯氯化铵（PAH），其中PAA、PAH的摩尔比为2：1，称取丝胶为PAA、PAH总质量的1%；其中，PAA的粘均分子量Mv= 45000，PAH的重均分子量Mw=15000；
2）将PAA、丝胶分别溶于二甲基甲酰胺（DMF）溶液中，再将PAH用10%（质量百分数）的氯金酸浸渍后溶解在DMF溶液中，其中用10%（质量百分数）的氯金酸将聚丙烯氯化铵的DMF溶液的PH值调节至2.1；
3）将上述溶液进行共混，充分搅拌配制成浓度为5%的静电纺丝混合溶液；将此溶液加入到注射器中，并将其固定在注射泵上，距针头一定距离处放置竖直接地的铝箔进行接受，其高压静电电压为5kV，注射泵流速0.06mL/h，接受距离5cm，该静电纺丝过程获得直径为70~180nm纺丝纤维；
4）将静电纺丝所得多孔纤维膜溶解于0.15mol/l 的Na2CO3溶液中，将丝胶溶解掉，得到孔隙更多的纤维膜，即为多孔吸附膜。
本实施例所得到的多孔吸附膜的扫描电镜照片见附图2。可以看到，该多孔吸附膜中形成了均匀的多孔隙结构，有利于提高其吸附过滤性能。
本实施例1的多孔吸附膜可以在废水处理领域获得应用，具体可以通过在该多孔吸附膜中填入絮凝剂得到用于废水处理的吸附膜。
此外，将本实施例1的多孔吸附膜中填入功能粒子，就可以将其应用在功能材料领域。
实施例2
采用如下方法制备多孔吸附膜：
1)分别称取适量的PAA、PAH，其中PAA、PAH的摩尔比为4：1，称取丝胶为PAA、PAH总质量的2%；其中，PAA的粘均分子量Mv= 45000，PAH的重均分子量Mw=15000；
2）将PAH用10%（质量百分数）的氯金酸浸渍后溶解在DMF溶液中，其中用10%（质量百分数）的氯金酸将聚丙烯氯化铵的DMF溶液的PH值调节至2.1，再将PAA、丝胶分别溶于DMF溶液中；
3）将上述溶液进行共混，充分搅拌配制成浓度为10%的静电纺丝混合溶液；将此溶液加入到注射器中，并将其固定在注射泵上，距针头一定距离处放置竖直接地的铝箔进行接受，其高压静电电压为25kV，注射泵流速0.24mL/h，接受距离15cm，该静电纺丝过程获得直径为70~180nm纺丝纤维；
4）将静电纺丝所得多孔纤维膜溶解于0.05mol/l的Na2CO3溶液中，将丝胶或丝素溶解掉，得到孔隙更多的纤维膜，即为多孔吸附膜。
实施例3
采用如下方法制备多孔吸附膜：
1)分别称取适量的PAA、PAH，其中PAA、PAH的摩尔比为3：1，称取丝素为PAA、PAH总质量的2%；其中，PAA的粘均分子量Mv= 45000，PAH的重均分子量Mw=15000；
2）将PAH用10%（质量百分数）的氯金酸浸渍后溶解在DMF溶液中，其中用10%（质量百分数）的氯金酸将聚丙烯氯化铵的DMF溶液的PH值调节至2.1，再将PAA、丝素分别溶于DMF溶液中；
3）将上述溶液进行共混，充分搅拌配制成浓度为6%的静电纺丝混合溶液；将此溶液加入到注射器中，并将其固定在注射泵上，距针头一定距离处放置竖直接地的铝箔进行接受，其高压静电电压为15kV，注射泵流速0.15mL/h，接受距离10cm，该静电纺丝过程获得直径为70~180nm纺丝纤维；
4）将静电纺丝所得多孔纤维膜溶解于0.10mol/l 的Na2CO3溶液中，将丝胶或丝素溶解掉，得到孔隙更多的纤维膜，即为多孔吸附膜。
实施例4
采用如下方法制备多孔吸附膜：
1)分别称取适量的PAA、PAH，其中PAA、PAH的摩尔比为2.5：1，称取丝素和丝胶混合物为PAA、PAH总质量的1.5%，其中丝素和丝胶的质量比为1:1；其中，PAA的粘均分子量Mv= 45000，PAH的重均分子量Mw=15000；
2）将PAA、丝素和丝胶混合物分别溶于DMF溶液中，再将PAH用10%（质量百分数）的氯金酸浸渍后溶解在DMF溶液中，其中用10%（质量百分数）的氯金酸将聚丙烯氯化铵的DMF溶液的PH值调节至2.1；
3）将上述溶液进行共混，充分搅拌配制成浓度为8%的静电纺丝混合溶液；将此溶液加入到注射器中，并将其固定在注射泵上，距针头一定距离处放置竖直接地的铝箔进行接受，其高压静电电压为10kV，注射泵流速0.20mL/h，接受距离12cm，该静电纺丝过程获得直径为70~180nm纺丝纤维；
4）将静电纺丝所得多孔纤维膜溶解于0.12mol/l 的Na2CO3溶液中，将丝胶或丝素溶解掉，得到孔隙更多的纤维膜，即为多孔吸附膜。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种多孔吸附膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯酸、丝胶和/或丝素分别溶于二甲基甲酰胺溶液中，并将聚丙烯氯化铵用氯金酸浸渍后溶解在二甲基甲酰胺溶液中，其中聚丙烯酸与聚丙烯氯化铵的摩尔比为2～4:1，丝素和/或丝胶为聚丙烯酸、聚丙烯氯化铵总质量的1％～2％，其中聚丙烯酸以粘均分子量计算摩尔数，聚丙烯氯化铵以重均分子量计算摩尔数；
(2)将上述聚丙烯酸的二甲基甲酰胺溶液、丝胶和/或丝素的二甲基甲酰胺溶液，以及经氯金酸浸渍的聚丙烯氯化铵的二甲基甲酰胺溶液共混，充分搅拌配制成浓度为5％～10％的静电纺丝混合溶液，其中，静电纺丝混合溶液的浓度是指其中所有溶质质量浓度之和；
(3)将上述静电纺丝混合溶液进行静电纺丝，高压静电调节范围为5～25kV，注射泵流速为0.06mL/h～0.24mL/h，接受距离为5～15cm，得到多孔纤维膜；
(4)将得到的多孔纤维膜溶解于碳酸钠溶液中，将丝胶和/或丝素溶解掉，得到孔隙更多的纤维膜，即为多孔吸附膜。
2.如权利要求1所述的多孔吸附膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将聚丙烯氯化铵采用质量百分数为10％的氯金酸浸渍，然后溶解在二甲基甲酰胺溶液中。
3.如权利要求1所述的多孔吸附膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，静电纺丝的方法为：将所述静电纺丝混合溶液加入到注射器中，并将注射器固定在注射泵上，距针头一定距离处放置竖直接地的铝箔以接受多孔纤维膜。
4.如权利要求1或3所述的多孔吸附膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，得到的多孔纤维膜中纺丝纤维的直径为70～180nm。
5.如权利要求1所述的多孔吸附膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，碳酸钠溶液的浓度为0.05mol/L～0.15mol/L。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BINHAI LITIAN TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SUZHOU INSTITUTE OF TRADE + COMMERCE Effective date: 20150209 |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 215009 SUZHOU, JIANGSU PROVINCE TO: 224000 YANCHENG, JIANGSU PROVINCE |
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Effective date of registration: 20150209 Address after: 224000 Jiangsu Binhai Economic Development Zone Patentee after: Binhai Litian Technology Co.,Ltd. Address before: 215009 Suzhou City, Jiangsu Province University Road, No. 287 Patentee before: Suzhou Institute of Trade & Commerce |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141008 Termination date: 20220121 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |