CN105854645A - 除尘富氧复合膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及除尘富氧复合膜的制备方法，可有效解决在实现空气净化的同时，也将空气中的氧富集，能够提供清洁富氧空气的问题，方法是，将聚合物溶于溶剂中，再加入聚乙二醇400或γ‑内丁酯，搅拌均匀，得聚合物纺丝溶液；将聚合物纺丝溶液注入静电纺丝设备的纺丝注射器内，制备空气净化膜；将静电纺丝制备的空气净化膜用去离子水进行清洗，在40~90℃下置干；以重量百分比计：端羟基聚合物6%~30%、催化剂0.2%~0.8%、交联剂5%~35%和溶剂50%~70%混匀，在60~70℃下搅拌反应10h制成硅橡胶液；将硅橡胶液涂覆在空气净化膜上，室温下固化1~20min，再50~80℃下固化20~45min，即成，本发明工艺简单，易于操作，适合工业化应用，有显著的经济和社会效益。

Description

除尘富氧复合膜的制备方法
技术领域
本发明涉及膜分离技术及空气净化技术，特别是一种除尘富氧复合膜的制备方法。
背景技术
我国大气污染已经从上世纪煤烟型污染演变为区域性、复合型大气污染，成为全球气溶胶污染最为严重的地区，其中以京津冀、长三角、成渝、中原地区等为全球污染之最，PM2.5年均浓度已超过70ug/m3，超过国家标准的2倍以上。另外由于房屋装修、室内通风不好，引起室内环境空气中的有害物质的数量和种量的不断增加，造成严重的室内空气污染。室内空气环境加剧恶化，人们普遍出现头昏、鼻塞、喉干、胸闷、精神不佳等症状，所以室内空气净化越来越受到人们的重视。以超细玻璃纤维、聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚丙烯等纤维作为滤料的原料，采用的是湿法、针刺法、纺粘法、熔喷法等加工技术，制造高性能过滤材料，对空气中的PM2.5等细小固体颗粒物进行捕集，净化空气。
大气中的氧氮分离是最受关注和最具有应用前景的膜技术之一，通常人们把氧气的体积分数超过20.93%的空气称为“富氧”空气，富氧膜除具备普通空气的助燃、呼吸和工业氧化等重要作用外，在节能环保、医疗和生物制品等领域也有广泛应用。增加室内氧气浓度，有效解决了由于密闭空间氧气过低而引起的疲劳﹑困倦﹑大脑供养不足﹑皮肤缺氧老化等问题。氧疗和氧保健能够促进全面身心健康，精力充沛，承受紧张、压力的能力强；增强自信心和进取精神；延长青春，延缓衰老进程的能力；提高机体抗病能力，减少疾病发生；一旦发生疾病，提高减轻症状、较快康复和避免后遗症的能力。
那么如何采用空气净化与富氧功能于一体，用于除尘富氧的复合膜至今未见有公开报导。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种除尘富氧复合膜的制备方法，可有效解决在实现空气净化的同时，也将空气中的氧富集，能够提供清洁富氧空气的问题。
本发明解决的技术方案是，包括以下步骤：
（1）、制备聚合物纺丝溶液：
将聚合物溶于溶剂中，再加入聚乙二醇400或γ-内丁酯，搅拌均匀，得重量浓度为5-60%的聚合物纺丝溶液（或称聚合物纺丝熔体），聚乙二醇400或γ-内丁酯的加入量为聚合物重量5-14%；
所述的聚合物为聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚醚酰亚胺和聚丙烯中的一种；
所述的溶剂为溶解亲聚合物的溶剂N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、正庚烷、二氯甲烷、三氯甲烷、三氟乙酸、甲苯、四氢呋喃、丙酮、二甲基亚砜、甘油、乙二醇、聚乙二醇、二甲基亚砜、三乙醇胺、乙醇铵盐、甲酸或乙酸中的一种或两种以上的组合物；
（2）、将聚合物纺丝溶液注入静电纺丝设备的纺丝注射器内，采用静电纺丝设备制备空气净化膜（层），静电纺丝设备的工作电压为20~90KV，纺丝注射器到静电纺丝设备的收集器的距离为 5~40cm；
（3）、将静电纺丝制备的空气净化膜用去离子水进行清洗，在40~90℃下置干（即放置在40~90℃的环境内干燥处理）；
（4）、制备硅橡胶液：硅橡胶液是由以重量百分比计的：端羟基聚合物6%~30%、催化剂0.2%~0.8%、交联剂5%~35%和溶剂50%~70%混匀，在60~70℃下搅拌反应10h制成；
所述端羟基聚合物为端羟基聚二甲基硅氧烷；
所述溶剂为甲苯、四氢呋喃、氯仿、乙酸乙酯和乙酸异丙酯中的一种或两种以上的组合物；
所述催化剂为二丁基二月桂酸锡、单丁基氧化锡或二丁基氧化锡中的一种或两种以上的组合物；
所述交联剂为甲基含氢硅油或正硅酸乙酯；
（5）、涂覆：将硅橡胶液涂覆在空气净化膜上，室温下固化1~20min，再50~80℃下固化20~45min，即成除尘富氧复合膜。
本发明将空气净化膜与富氧膜结合，得到一种集净化富氧于一体的复合膜，该复合膜在实现空气净化的同时也将空气中的氧富集，能够提供清洁富氧的空气，能够有效隔离室外空气中的细菌和灰尘等，使得病毒不因为室内外空气的交换而产生交叉感染和繁衍，又能富集氧气，营造一个相对独立的洁净富氧的健康环境。本发明提供的一种除尘与富氧功能集成的复合膜的制备方法，其工艺简单，易于操作，适合工业化应用，有显著的经济和社会效益。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作详细说明。
实施例1
本发明在具体实施中，包括以下步骤：
（1）、制备聚合物纺丝溶液：
将聚四氟乙烯20g溶于N,N-二甲基甲酰胺（DMAc）200ml中，加入1g聚乙二醇400，搅拌均匀，得聚合物纺丝溶液；
（2）、将聚合物纺丝溶液注入静电纺丝设备的纺丝注射器内，采用静电纺丝设备制备空气净化膜（层），静电纺丝设备的工作电压为20~90KV，纺丝注射器到静电纺丝设备的收集器的距离为8cm；
（3）、将静电纺丝制备的空气净化膜用去离子水进行清洗20s，在40℃下置干；
（4）、制备硅橡胶液：硅橡胶液是由以重量百分比计的：端羟基聚二甲基硅氧烷11g溶于110ml四氢呋喃中，与6g甲基含氢硅油混合，再加入2g二丁基氧化锡，在60℃下搅拌反应10h，得硅橡胶液；
（5）、涂覆：将硅橡胶液涂覆在空气净化膜上，室温下固化1~20min，再50~80℃下固化20~45min，即成除尘富氧复合膜，该复合膜空气中PM2.5的去除率在98%以上，氧富集浓度30%。
实施例2
本发明在具体实施中，包括以下步骤：
（1）、制备聚合物纺丝溶液：
将聚四氟乙烯20g溶于N,N-二甲基乙酰胺200ml中，加入1g聚乙二醇400，搅拌均匀，得聚合物纺丝溶液；
（2）、将聚合物纺丝溶液注入静电纺丝设备的纺丝注射器内，采用静电纺丝设备制备空气净化膜（层），静电纺丝设备的工作电压为20~90KV，纺丝注射器到静电纺丝设备的收集器的距离为 8cm；
（3）、将静电纺丝制备的空气净化膜用去离子水进行清洗20s，在50℃下置干；
（4）、制备硅橡胶液：硅橡胶液是由以重量百分比计的：端羟基聚合物11g溶于氯仿110ml中，与正硅酸乙酯6g混合，再加入单丁基氧化锡2g，在70℃下搅拌反应10h，成硅橡胶液；
（5）、涂覆：将硅橡胶液涂覆在空气净化膜上，室温下固化1~20min，再50~80℃下固化20~45min，即成除尘富氧复合膜，该复合膜空气中PM2.5的去除率在98%以上，氧富集浓度30%。
实施例3
本发明在具体实施中，包括以下步骤：
（1）、制备聚合物纺丝溶液：
将聚醚酰亚胺15g溶于N-甲基吡咯烷酮100ml中，再加入γ-内丁酯2g，得聚合物纺丝溶液；
（2）、将聚合物纺丝溶液注入静电纺丝设备的纺丝注射器内，采用静电纺丝设备制备空气净化膜（层），静电纺丝设备的工作电压为20~90KV，纺丝注射器到静电纺丝设备的收集器的距离为 10cm；
（3）、将静电纺丝制备的空气净化膜用去离子水进行清洗20s，在60℃下置干；
（4）、制备硅橡胶液：硅橡胶液是由以重量百分比计的：端羟基聚合物11g溶于乙酸乙酯110ml中，与甲基含氢硅油6g混合，再加入二丁基二月桂酸锡2g，在60℃下搅拌反应10h，成硅橡胶液；
（5）、涂覆：将硅橡胶液涂覆在空气净化膜上，室温下固化1~20min，再50~80℃下固化20~45min，即成除尘富氧复合膜，该复合膜空气中PM2.5的去除率在98%以上，氧富集浓度30%。
实施例4
本发明在具体实施中，包括以下步骤：
（1）、制备聚合物纺丝溶液：
将聚丙烯15g溶于四氢呋喃100ml中，再加入γ-内丁酯2g，得聚合物纺丝溶液；
（2）、将聚合物纺丝溶液注入静电纺丝设备的纺丝注射器内，采用静电纺丝设备制备空气净化膜（层），静电纺丝设备的工作电压为20~90KV，纺丝注射器到静电纺丝设备的收集器的距离为 10cm；
（3）、将静电纺丝制备的空气净化膜用去离子水进行清洗20s，在90℃下置干；
（4）、制备硅橡胶液：硅橡胶液是由以重量百分比计的：端羟基聚二甲基硅氧烷11g溶于四氢呋喃110ml中，与甲基含氢硅油6g混合，再加入二丁基二月桂酸锡2g，在60℃下搅拌反应10h，成硅橡胶液；
（5）、涂覆：将硅橡胶液涂覆在空气净化膜上，室温下固化1~20min，再50~80℃下固化20~45min，即成除尘富氧复合膜，该复合膜空气中PM2.5的去除率在98%以上，氧富集浓度30%。
本发明经实地应用和测试，采用静电纺丝工艺制备的空气净化层具有较大的孔隙率，阻力小，气体通量大，该复合膜实现空气净化的同时也将空气中的氧富集，对空气中PM2.5的去除率在98%以上，氧富集浓度30%，产品质量好，集除尘富氧于一体，能够有效隔离室外空气中的细菌和灰尘等，使得病毒不因为室内外空气的交换而产生交叉感染和繁衍，又能富集氧气，营造一个相对独立的洁净富氧的健康环境，具有很强的实际应用价值和商业价值，经济和社会效益显著。

Claims (10)

1.一种除尘富氧复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、制备聚合物纺丝溶液：
将聚合物溶于溶剂中，再加入聚乙二醇400或γ-内丁酯，搅拌均匀，得重量浓度为5-60%的聚合物纺丝溶液，聚乙二醇400或γ-内丁酯的加入量为聚合物重量5-14%；
（2）、将聚合物纺丝溶液注入静电纺丝设备的纺丝注射器内，采用静电纺丝设备制备空气净化膜，静电纺丝设备的工作电压为20~90KV，纺丝注射器到静电纺丝设备的收集器的距离为 5~40cm；
（3）、将静电纺丝制备的空气净化膜用去离子水进行清洗，在40~90℃下置干；
（4）、制备硅橡胶液：硅橡胶液是由以重量百分比计的：端羟基聚合物6%~30%、催化剂0.2%~0.8%、交联剂5%~35%和溶剂50%~70%混匀，在60~70℃下搅拌反应10h制成；
（5）、涂覆：将硅橡胶液涂覆在空气净化膜上，室温下固化1~20min，再50~80℃下固化20~45min，即成除尘富氧复合膜。
2.根据权利要求1所述的除尘富氧复合膜的制备方法，其特征在于，所述的聚合物为聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚醚酰亚胺和聚丙烯中的一种。
3.根据权利要求1所述的除尘富氧复合膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的溶剂为溶解亲聚合物的溶剂N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、正庚烷、二氯甲烷、三氯甲烷、三氟乙酸、甲苯、四氢呋喃、丙酮、二甲基亚砜、甘油、乙二醇、聚乙二醇、二甲基亚砜、三乙醇胺、乙醇铵盐、甲酸或乙酸中的一种或两种以上的组合物。
4.根据权利要求1所述的除尘富氧复合膜的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述端羟基聚合物为端羟基聚二甲基硅氧烷。
5.根据权利要求1所述的除尘富氧复合膜的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述溶剂为甲苯、四氢呋喃、氯仿、乙酸乙酯和乙酸异丙酯中的一种或两种以上的组合物。
6.根据权利要求1所述的除尘富氧复合膜的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述催化剂为二丁基二月桂酸锡、单丁基氧化锡或二丁基氧化锡中的一种或两种以上的组合物。
7.根据权利要求1所述的除尘富氧复合膜的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述交联剂为甲基含氢硅油或正硅酸乙酯。
8.根据权利要求1所述的除尘富氧复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、制备聚合物纺丝溶液：
将聚四氟乙烯20g溶于N,N-二甲基甲酰胺200ml中，加入1g聚乙二醇400，搅拌均匀，得聚合物纺丝溶液；
（2）、将聚合物纺丝溶液注入静电纺丝设备的纺丝注射器内，采用静电纺丝设备制备空气净化膜，静电纺丝设备的工作电压为20~90KV，纺丝注射器到静电纺丝设备的收集器的距离为8cm；
（3）、将静电纺丝制备的空气净化膜用去离子水进行清洗20s，在40℃下置干；
（4）、制备硅橡胶液：硅橡胶液是由以重量百分比计的：端羟基聚二甲基硅氧烷11g溶于110ml四氢呋喃中，与6g甲基含氢硅油混合，再加入2g二丁基氧化锡，在60℃下搅拌反应10h，得硅橡胶液；
（5）、涂覆：将硅橡胶液涂覆在空气净化膜上，室温下固化1~20min，再50~80℃下固化20~45min，即成除尘富氧复合膜。
9.根据权利要求1所述的除尘富氧复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、制备聚合物纺丝溶液：
将聚四氟乙烯20g溶于N,N-二甲基乙酰胺200ml中，加入1g聚乙二醇400，搅拌均匀，得聚合物纺丝溶液；
（2）、将聚合物纺丝溶液注入静电纺丝设备的纺丝注射器内，采用静电纺丝设备制备空气净化膜，静电纺丝设备的工作电压为20~90KV，纺丝注射器到静电纺丝设备的收集器的距离为 8cm；
（3）、将静电纺丝制备的空气净化膜用去离子水进行清洗20s，在50℃下置干；
（4）、制备硅橡胶液：硅橡胶液是由以重量百分比计的：端羟基聚合物11g溶于氯仿110ml中，与正硅酸乙酯6g混合，再加入单丁基氧化锡2g，在70℃下搅拌反应10h，成硅橡胶液；
（5）、涂覆：将硅橡胶液涂覆在空气净化膜上，室温下固化1~20min，再50~80℃下固化20~45min，即成除尘富氧复合膜。
10.根据权利要求1所述的除尘富氧复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、制备聚合物纺丝溶液：
将聚醚酰亚胺15g溶于N-甲基吡咯烷酮100ml中，再加入γ-内丁酯2g，得聚合物纺丝溶液；
（2）、将聚合物纺丝溶液注入静电纺丝设备的纺丝注射器内，采用静电纺丝设备制备空气净化膜，静电纺丝设备的工作电压为20~90KV，纺丝注射器到静电纺丝设备的收集器的距离为 10cm；
（3）、将静电纺丝制备的空气净化膜用去离子水进行清洗20s，在60℃下置干；
（4）、制备硅橡胶液：硅橡胶液是由以重量百分比计的：端羟基聚合物11g溶于乙酸乙酯110ml中，与甲基含氢硅油6g混合，再加入二丁基二月桂酸锡2g，在60℃下搅拌反应10h，成硅橡胶液；
（5）、涂覆：将硅橡胶液涂覆在空气净化膜上，室温下固化1~20min，再50~80℃下固化20~45min，即成除尘富氧复合膜。
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