CN108452690A - 高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜及制备方法。多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜,由基材、纳米纤维层和保护材料复合而成,其中,纳米纤维层由三层纳米纤维构成。本发明同时公开了多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法,对纺丝液配方及纺丝工艺进行改进,克服现有技术及产品的不足,通过线型电极静电纺丝的方法,简单、高效制备过滤效率高、阻力压降低、机械性能良好的空气过滤产品,具有较大的应用和产业化价值。
Description
发明领域
本发明涉及功能性纳米纤维材料领域,尤其涉及一种高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法。
背景技术
随着科技的进步,空气过滤器应用十分广泛,如微电子、光磁技术、生物工程、电子器械、精密仪器、航空航天、食品工业、化妆品工业、制药工业等高新技术产业,随着企业自身的需要、政府对洁净场所日益严格的审核、药业新版GMP的实施、对食品安全的重视,这些行业的洁净工程需求会进一步扩大,使洁净室市场更加的多样化,同时不洁净的空气对人们的身体健康造成了巨大的威胁,因此,不管是工业还是民用上,都需要具备高效、低阻等优点的空气过滤器。传统的空气过滤材料,如玻璃纤维、熔喷纤维、纺粘纤维,生产工艺成熟、过滤性能优良等优点,占据市场主导地位。但传统纤维材料因直径较大导致性能存在缺陷,往往通过驻极处理或者增加材料克重提升过滤效率,相应地使阻力压降高居不下,使用过程中能耗大幅增加且带来安全隐患,同时限制了其在特殊条件下(如高温高湿)的应用。通过静电纺丝技术制备直径较小地纳米纤维得到了大量的研究,但一直未能有较好的实用性,存在堆积密度高、力学性能较差,且材料成型效果不佳(如过滤效率偏低、纳米纤维层易损坏)等缺点。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法,通过引入多壁碳纳米管和不同类别的高分子聚合物,在提升纳米纤维膜过滤性能的同时,增强其力学性能。并利用线型电极静电纺丝的方法,制备多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜,即将基材、纳米纤维层和保护材料复合成一种新型的过滤材料,简单、高效,且制备得到的产品过滤效率高、阻力压降低、机械性能良好,具有较大的应用和产业化价值。
一种高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法,制备步骤如下:
1)将干燥的高分子聚合物1加入到溶剂A中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为10%~25%的高分子聚合物1溶液;
2)将干燥的高分子聚合物1与表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到溶剂B中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.05%~0.3%、高分子聚合物2质量百分比浓度为5%~10%的MWCNTs/高分子聚合物2溶液;
3)以步骤1)中得到的高分子聚合物1溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10~100g/m2,得到纳米纤维基材A;
4)以步骤2)中得到的MWCNTs/高分子聚合物2溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,在步骤3)的基础上在纳米纤维基材A上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10~100g/m2,得到纳米纤维基材B;
5)以步骤1)中得到的高分子聚合物1溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在步骤4)的基础上在纳米纤维基材B上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10~100g/m2,得到纳米纤维基材C;
6)将步骤5)得到的纳米纤维基材C与保护材料贴合,并施加1.5~2.0MPa压力进行热处理,从而制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所述方法中的溶剂A为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种。
所述方法中的溶剂B为甲酸、乙腈、丙二腈、碳酸乙烯酯中的一种。
步骤1)中所述高分子聚合物1为尼龙6(PA6)、尼龙66(PA66)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)中的一种或两种的混合物。
步骤2)中所述高分子聚合物2为聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯砜(PPSU)、聚醚酰亚胺(PEI)中的一种。
所述线型电极静电纺丝的方法,其纺丝过程如下:将配置好的溶液置于溶液储槽内,通过往复移动的模块将溶液涂覆在相对静止的电极丝表面,然后置于高压电场内,受到静电力牵引的液滴形成一根根射流不断牵伸劈裂,最后形成的纤维堆积在移动的基材表面得到纳米纤维毡,工艺参数为:基材运转速率为0.2~2.0m/min,滚轴旋转速率为6~10rpm,接收距离30~50cm,电压为50~100KV,纳米纤维层的克重为10~100g/m2。
步骤3)所述基材为合成纤维过滤棉、无纺布过滤棉、玻璃纤维过滤棉、椰壳炭夹碳布、PET材料中的一种,对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率≤15%,阻力压降≤5Pa。
步骤6)中所述保护材料为无纺布,克重为5g/m2,对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为0,阻力压降为0Pa。
所述高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜为多层立体复合结构,包括基材、纳米纤维层和保护材料层,所述纳米纤维层由三层纳米纤维构成,克重分别为10~100g/m2,纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率≥99.900%,阻力压降≤50Pa,以及拉伸强度≥7.3MPa、韧性≥1.70MJ/m3、杨氏模量≥125.0MPa。
本发明的有益效果:
开发了新型纳米纤维材料,不仅可以与市场上较为昂贵的商业化过滤介质相匹敌,甚至性能超过这些材料,而且也为开发其他应用领域(如电池隔膜、生物组织材料、隔音材料等)的纳米纤维材料提供了新思路。
附图说明
图1是线型电极静电纺丝示意图;
图2是实施例2的纳米纤维层的扫描电镜谱图;
图3是实施例10的纳米纤维层的扫描电镜谱图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对发明做进一步的阐述。
一种高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜的制备步骤如下:
1)将干燥的高分子聚合物1加入到溶剂A中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为10%~25%的高分子聚合物1溶液;
2)将干燥的高分子聚合物1与表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到溶剂B中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.05%~0.3%、高分子聚合物2质量百分比浓度为5%~10%的MWCNTs/高分子聚合物2溶液;
3)以步骤1)中得到的高分子聚合物1溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10~100g/m2,得到纳米纤维基材A;
4)以步骤2)中得到的MWCNTs/高分子聚合物2溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,在步骤3)的基础上在纳米纤维基材A上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10~100g/m2,得到纳米纤维基材B;
5)以步骤1)中得到的高分子聚合物1溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在步骤4)的基础上在纳米纤维基材B上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10~100g/m2,得到纳米纤维基材C;
6)将步骤5)得到的纳米纤维基材C与保护材料贴合,并施加1.5~2.0MPa压力进行热处理,从而制成高效低阻多层立体结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所述方法中的溶剂A为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种。所述方法中的溶剂B为甲酸、乙腈、丙二腈、碳酸乙烯酯中的一种。步骤1)中所述高分子聚合物1为尼龙6(PA6)、尼龙-66(PA66)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)中的一种或两种的混合物。步骤2)中所述高分子聚合物2为聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯砜(PPSU)、聚醚酰亚胺(PEI)中的一种。所述线型电极静电纺丝的方法,其纺丝过程如下:将配置好的溶液置于溶液储槽内,通过往复移动的模块将溶液涂覆在相对静止的电极丝表面,然后置于高压电场内,受到静电力牵引的液滴形成一根根射流不断牵伸劈裂,最后形成的纤维堆积在移动的基材表面得到纳米纤维毡,工艺参数为:基材运转速率为0.2~2.0m/min,滚轴旋转速率为6~10rpm,接收距离30~50cm,电压为50~100KV,纳米纤维层的克重为10~100g/m2,图1是线型电极静电纺丝示意图。步骤3)所述基材为合成纤维过滤棉、无纺布过滤棉、玻璃纤维过滤棉、椰壳炭夹碳布、PET材料中的一种,对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率≤15%,阻力压降≤5Pa。步骤6)中所述保护材料为无纺布,克重为5g/m2,对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为0,阻力压降为0Pa。所述高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜为多层立体复合结构,包括基材、纳米纤维层和保护材料层,所述纳米纤维层由三层纳米纤维构成,克重分别为10~100g/m2,纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率≥99.900%,阻力压降≤50Pa,以及拉伸强度≥7.3MPa、韧性≥1.70MJ/m3、杨氏模量≥125.0MPa。
实施例1(质量比为1:4尼龙6、聚偏氟乙烯配置成质量百分比浓度10%的纺丝液A,最终得到的PET材料复合膜,纳米纤维层的克重分别为10g/m2、50g/m2、20g/m2)
1)将质量比为1:4尼龙6、聚偏氟乙烯烘干后,依次加入到N,N-二甲基甲酰胺中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为10%的溶液。
2)将聚丙烯腈烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到甲酸中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.05%、聚丙烯腈质量百分比浓度为5%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的PET材料基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10g/m2,基材运转速率为2.0m/min,滚轴旋转速率为6rpm,接收距离50cm,电压为75KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为50g/m2,基材运转速率为1.2m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为70KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10g/m2,基材运转速率为2.0m/min,滚轴旋转速率为6rpm,接收距离50cm,电压为75KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加2.0MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.900%,阻力压降为25Pa,以及拉伸强度为7.3MPa、韧性为1.70MJ/m3、杨氏模量为125.0MPa。
实施例2(质量比为1:2尼龙6、聚偏氟乙烯配置成质量百分比浓度15%的纺丝液A,最终得到的PET材料复合膜,纳米纤维层的克重分别为20g/m2、50g/m2、20g/m2)
1)将质量比为1:2的尼龙6、聚偏氟乙烯烘干后,依次加入到N,N-二甲基甲酰胺中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为15%的溶液。
2)将聚丙烯腈烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到甲酸中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.05%、聚丙烯腈质量百分比浓度为5%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的PET材料基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.8m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离45cm,电压为78KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为50g/m2,基材运转速率为1.2m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为70KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.8m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离45cm,电压为78KV,图2是实施例2的纳米纤维层的扫描电镜谱图;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加2.0MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.900%,阻力压降35Pa,以及拉伸强度为7.4MPa、韧性为1.75MJ/m3、杨氏模量为128.0MPa。
实施例3(质量比为1:3尼龙6、聚偏氟乙烯配置成质量百分比浓度20%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.15%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的PET材料复合膜,纳米纤维层的克重分别为20g/m2、50g/m2、20g/m2)
1)将质量比为1:3的尼龙6、聚偏氟乙烯烘干后,依次加入到N,N-二甲基乙酰胺中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为20%的溶液。
2)将聚丙烯腈烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到甲酸中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.15%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的PET材料基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.4m/min,滚轴旋转速率为9rpm,接收距离40cm,电压为80KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为50g/m2,基材运转速率为1.2m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.7m/min,滚轴旋转速率为9rpm,接收距离40cm,电压为80KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加2.0MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.940%,阻力压降32Pa,以及拉伸强度为7.6MPa、韧性为1.79MJ/m3、杨氏模量为130.0MPa。
实施例4(质量比为2:3尼龙6、聚偏氟乙烯配置成质量百分比浓度25%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.15%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的PET材料复合膜,纳米纤维层的克重分别为20g/m2、50g/m2、20g/m2)
1)将质量比为2:3的尼龙6、聚偏氟乙烯烘干后,依次加入到N,N-二甲基乙酰胺中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为25%的溶液。
2)将聚丙烯腈烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到甲酸中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.15%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的PET材料基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.1m/min,滚轴旋转速率为10rpm,接收距离50cm,电压为90KV;4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为50g/m2,基材运转速率为1.2m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.1m/min,滚轴旋转速率为10rpm,接收距离50cm,电压为90KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加2.0MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.910%,阻力压降35Pa,以及拉伸强度为7.8MPa、韧性为1.77MJ/m3、杨氏模量为131.0MPa。
实施例5(质量比为1:2尼龙6、聚偏氟乙烯配置成质量百分比浓度15%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.15%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的PET材料复合膜,纳米纤维层的克重分别为20g/m2、50g/m2、20g/m2)
1)将质量比为1:2的尼龙6、聚偏氟乙烯烘干后,依次加入到N,N-二甲基甲酰胺中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为15%的溶液。
2)将聚丙烯腈烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到甲酸中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs浓度为0.15%、聚丙烯腈浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的PET材料基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.8m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离45cm,电压为78KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为50g/m2,基材运转速率为1.0m/min,滚轴旋转速率为7rpm,接收距离40cm,电压为80KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.8m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离45cm,电压为78KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加2.0MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.950%,阻力压降32Pa,以及拉伸强度为7.4MPa、韧性为1.75MJ/m3、杨氏模量为128.0MPa。
实施例6(质量比为1:2尼龙6、聚偏氟乙烯配置成质量百分比浓度15%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.25%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的PET材料复合膜,纳米纤维层的克重分别为20g/m2、50g/m2、20g/m2)
1)将质量比为1:2的尼龙6、聚氟乙烯烘干后,依次加入到N,N-二甲基乙酰胺中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为15%的溶液。
2)将聚丙烯腈烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到甲酸中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.25%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的PET材料基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.8m/min,滚轴旋转速率为7rpm,接收距离40cm,电压为80KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为50g/m2,基材运转速率为1.2m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为75KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.8m/min,滚轴旋转速率为7rpm,接收距离40cm,电压为80KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加1.5MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.96%,阻力压降30Pa,以及拉伸强度为7.7MPa、韧性为1.81MJ/m3、杨氏模量为128.0MPa。
实施例7(质量比为1:2尼龙6、聚四氟乙烯配置成质量百分比浓度15%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.25%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的PET材料复合膜,纳米纤维层的克重分别为20g/m2、60g/m2、20g/m2)
1)将质量比为1:2的尼龙6、聚四氟乙烯烘干后,依次加入到N,N-二甲基乙酰胺中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为15%的溶液。
2)将聚丙烯腈烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到甲酸中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.25%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的PET材料基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.8m/min,滚轴旋转速率为9rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为60g/m2,基材运转速率为1.0m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为75KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.8m/min,滚轴旋转速率为7rpm,接收距离40cm,电压为80KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加1.5MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.96%,阻力压降28Pa,以及拉伸强度为7.7MPa、韧性为1.81MJ/m3、杨氏模量为128.0MPa。
实施例8(质量比为1:2尼龙66、聚三氟氯乙烯配置成质量百分比浓度15%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.25%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的PET材料复合膜,纳米纤维层的克重分别为20g/m2、60g/m2、20g/m2)
1)将质量比为1:2的尼龙66、聚三氟氯乙烯烘干后,依次加入到N,N-二甲基乙酰胺中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为15%的溶液。
2)将聚丙烯腈烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到甲酸中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.25%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的PET材料基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.5m/min,滚轴旋转速率为6rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为60g/m2,基材运转速率为1.0m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为75KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.5m/min,滚轴旋转速率为6rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加1.5MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.97%,阻力压降29Pa,以及拉伸强度为8.0MPa、韧性为1.81MJ/m3、杨氏模量为128.0MPa。
实施例9(质量比为1:2的尼龙66、氟乙烯丙烯共聚物配置成质量百分比浓度15%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.25%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的PET材料复合膜,纳米纤维层的克重分别为20g/m2、60g/m2、20g/m2)
1)将质量比为1:2的尼龙66、氟乙烯丙烯共聚物烘干后,依次加入到N,N-二甲基乙酰胺中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为15%的溶液。
2)将聚丙烯腈烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到甲酸中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.25%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的PET材料基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.5m/min,滚轴旋转速率为7rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为60g/m2,基材运转速率为1.0m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为75KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.5m/min,滚轴旋转速率为7rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加1.5MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.96%,阻力压降38Pa,以及拉伸强度为8.2MPa、韧性为1.81MJ/m3、杨氏模量为133.0MPa。
实施例10(质量比为1:2的尼龙66、乙烯-四氟乙烯共聚物配置成质量百分比浓度15%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.25%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的PET材料复合膜,纳米纤维层的克重分别为20g/m2、60g/m2、20g/m2)
1)将质量比为1:2的尼龙66、乙烯-四氟乙烯共聚物烘干后,依次加入到N,N-二甲基乙酰胺中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为15%的溶液。
2)将聚丙烯腈烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到甲酸中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.25%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的PET材料基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.5m/min,滚轴旋转速率为7rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为60g/m2,基材运转速率为1.0m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为75KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.5m/min,滚轴旋转速率为7rpm,接收距离35cm,电压为80KV,图3是实施例10的纳米纤维层的扫描电镜谱图;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加1.5MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.94%,阻力压降34Pa,以及拉伸强度为8.0MPa、韧性为1.84MJ/m3、杨氏模量为130.0MPa。
实施例11(质量比为1:2的尼龙6、聚氟乙烯配置成质量百分比浓度15%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.3%、聚甲基丙烯酸甲酯质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的PET材料复合膜,纳米纤维层的克重分别为20g/m2、40g/m2、20g/m2)
1)将质量比为1:2的尼龙6、聚氟乙烯烘干后,依次加入到N,N-二甲基乙酰胺中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为15%的溶液。
2)将聚甲基丙烯酸甲酯烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到乙腈中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.3%、聚甲基丙烯酸甲酯质量百分比浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的PET材料基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.8m/min,滚轴旋转速率为7rpm,接收距离40cm,电压为80KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为40g/m2,基材运转速率为1.0m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为90KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.8m/min,滚轴旋转速率为7rpm,接收距离40cm,电压为80KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加1.5MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.92%,阻力压降28Pa,以及拉伸强度为7.3MPa、韧性为1.77MJ/m3、杨氏模量为126.0MPa。
实施例12(尼龙6配置成质量百分比浓度15%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.3%、聚苯砜质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的合成纤维过滤棉复合膜,纳米纤维层的克重分别为20g/m2、100g/m2、20g/m2)1)将尼龙6烘干后,依次加入到N-甲基吡咯烷酮中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为15%的溶液。
2)将聚苯砜烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到丙二腈中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.3%、聚苯砜质量百分比浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的合成纤维过滤棉基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.8m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为100g/m2,基材运转速率为0.2m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离40cm,电压为90KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.8m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加1.5MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.99%,阻力压降40Pa,以及拉伸强度为7.3MPa、韧性为1.80MJ/m3、杨氏模量为127.0MPa。
实施例13(尼龙6配置成质量百分比浓度15%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.3%、聚醚酰亚胺质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的无纺布过滤棉复合膜,纳米纤维层的克重分别为20g/m2、100g/m2、20g/m2)1)将尼龙6烘干后,依次加入到N-甲基吡咯烷酮中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为15%的溶液。
2)将聚醚酰亚胺烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到碳酸乙烯酯中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.3%、聚醚酰亚胺质量百分比浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的无纺布过滤棉基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.8m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为100g/m2,基材运转速率为0.4m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离40cm,电压为100KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为20g/m2,基材运转速率为1.8m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加1.5MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.98%,阻力压降42Pa,以及拉伸强度为7.4MPa、韧性为1.85MJ/m3、杨氏模量为128.0MPa。
实施例14(聚偏氟乙烯配置成质量百分比浓度15%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.3%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的PET材料复合膜,纳米纤维层的克重分别为10g/m2、100g/m2、10g/m2)
1)将聚偏氟乙烯烘干后,依次加入到N-甲基吡咯烷酮中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为15%的溶液。
2)将聚丙烯腈烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到甲酸中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.3%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的玻璃纤维过滤棉基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10g/m2,基材运转速率为2.0m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为100g/m2,基材运转速率为0.4m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离40cm,电压为100KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10g/m2,基材运转速率为2.0m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加1.5MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.97%,阻力压降31Pa,以及拉伸强度为7.4MPa、韧性为1.85MJ/m3、杨氏模量为130.0MPa。
实施例15(聚偏氟乙烯配置成质量百分比浓度15%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.3%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的玻璃纤维过滤棉复合膜,纳米纤维层的克重分别为10g/m2、100g/m2、10g/m2)1)将聚偏氟乙烯烘干后,依次加入到N-甲基吡咯烷酮中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为15%的溶液。
2)将聚丙烯腈烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到甲酸中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs浓度为0.3%、聚丙烯腈浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的玻璃纤维过滤棉基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10g/m2,基材运转速率为2.0m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为100g/m2,基材运转速率为0.4m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离40cm,电压为100KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10g/m2,基材运转速率为2.0m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加1.5MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.97%,阻力压降31Pa,以及拉伸强度为7.4MPa、韧性为1.85MJ/m3、杨氏模量为130.0MPa。
实施例16(尼龙6配置成质量百分比浓度15%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.3%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的玻璃纤维过滤棉复合膜,纳米纤维层的克重分别为50g/m2、100g/m2、50g/m2)1)将尼龙6烘干后,依次加入到N-甲基吡咯烷酮中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为15%的溶液。
2)将聚丙烯腈烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到甲酸中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.3%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的玻璃纤维过滤棉基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为50g/m2,基材运转速率为0.6m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为100g/m2,基材运转速率为0.4m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离40cm,电压为100KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为50g/m2,基材运转速率为0.6m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加1.5MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.99%,阻力压降50Pa,以及拉伸强度为7.9MPa、韧性为1.86MJ/m3、杨氏模量为140.0MPa。
实施例17(尼龙66配置成质量百分比浓度15%的纺丝液A,MWCNTs质量百分比浓度为0.3%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的纺丝液B,最终得到的椰壳炭夹碳布复合膜,纳米纤维层的克重分别为40g/m2、100g/m2、40g/m2)1)将尼龙66烘干后,依次加入到N-甲基吡咯烷酮中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为15%的溶液。
2)将聚丙烯腈烘干后,与质量百分比浓度为1%的表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到甲酸中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.3%、聚丙烯腈质量百分比浓度为10%的溶液。
3)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的椰壳炭夹碳布基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为40g/m2,基材运转速率为0.8m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
4)以步骤2)中的溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,再在步骤3)的基础上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为100g/m2,基材运转速率为0.4m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离40cm,电压为100KV;
5)以步骤1)中的溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,继续在步骤4)的基础上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为40g/m2,基材运转速率为0.8m/min,滚轴旋转速率为8rpm,接收距离35cm,电压为80KV;
6)将步骤5)制得的材料与保护材料贴合,并在外侧施加2MPa压力下进行热处理,制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
所得纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为99.98%,阻力压降45Pa,以及拉伸强度为7.7MPa、韧性为1.83MJ/m3、杨氏模量为142.0MPa。
Claims (9)
1.一种高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法,其特征在于它的制备步骤如下:
1)将干燥的高分子聚合物1加入到溶剂A中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,溶液呈无色透明液体,得到质量百分比浓度为10%~25%的高分子聚合物1溶液;
2)将干燥的高分子聚合物1与表面改性后MWCNTs的分散液,依次加入到溶剂B中,在80℃密闭条件下均匀搅拌,使其充分溶解,得到MWCNTs质量百分比浓度为0.05%~0.3%、高分子聚合物2质量百分比浓度为5%~10%的MWCNTs/高分子聚合物2溶液;
3)以步骤1)中得到的高分子聚合物1溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在成卷的基材上纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10~100g/m2,得到纳米纤维基材A;
4)以步骤2)中得到的MWCNTs/高分子聚合物2溶液为纺丝液B,通过线型电极静电纺丝的方法,在步骤3)的基础上在纳米纤维基材A上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10~100g/m2,得到纳米纤维基材B;
5)以步骤1)中得到的高分子聚合物1溶液为纺丝液A,通过线型电极静电纺丝的方法,在步骤4)的基础上在纳米纤维基材B上再纺一层纳米纤维,纳米纤维层的克重为10~100g/m2,得到纳米纤维基材C;
6)将步骤5)得到的纳米纤维基材C与保护材料贴合,并施加1.5~2.0MPa压力进行热处理,从而制成高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法中的溶剂A为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法中的溶剂B为甲酸、乙腈、丙二腈、碳酸乙烯酯中的一种。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1)中所述高分子聚合物1为尼龙6(PA6)、尼龙-66(PA66)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)中的一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2)中所述高分子聚合物2为聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯砜(PPSU)、聚醚酰亚胺(PEI)中的一种。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述线型电极静电纺丝的方法,其纺丝过程如下:将配置好的溶液置于溶液储槽内,通过往复移动的模块将溶液涂覆在相对静止的电极丝表面,然后置于高压电场内,受到静电力牵引的液滴形成一根根射流不断牵伸劈裂,最后形成的纤维堆积在移动的基材表面得到纳米纤维毡,工艺参数为:基材运转速率为0.2~2.0m/min,滚轴旋转速率为6~10rpm,接收距离30~50cm,电压为50~100KV,纳米纤维层的克重为10~100g/m2。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3)所述基材为合成纤维过滤棉、无纺布过滤棉、玻璃纤维过滤棉、椰壳炭夹碳布、PET材料中的一种,对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率≤15%,阻力压降≤5Pa。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤6)中所述保护材料为无纺布,克重为5g/m2,对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率为0,阻力压降为0Pa。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述高效低阻多层结构静电纺丝纳米纤维复合膜为多层立体复合结构,包括基材、纳米纤维层和保护材料层,所述纳米纤维层由三层纳米纤维构成,克重分别为10~100g/m2,纳米纤维复合膜对粒径0.3微米颗粒物的过滤效率≥99.900%,阻力压降≤50Pa,以及拉伸强度≥7.3MPa、韧性≥1.70MJ/m3、杨氏模量≥125.0MPa。
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