CN107747165A - 一种超亲水聚酯纳米纤维膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超亲水聚酯纳米纤维膜及其制备方法，其制备方法为：将环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠溶解在聚酯溶液中，静电纺丝后加热处理得到超亲水聚酯纳米纤维膜；加热处理的温度大于等于环糊精与柠檬酸开始进行聚合反应的温度。最终制得的超亲水聚酯纳米纤维膜主要由聚酯纳米纤维和均匀分散在超亲水聚酯纳米纤维膜中的环糊精聚合物组成，超亲水聚酯纳米纤维膜的表面水的接触角为0°，从水滴接触超亲水聚酯纳米纤维膜至接触角变为0°需要的时间≤1s。本发明的制备方法，工艺简单，原材料来源广泛，成本低廉，具有良好的经济效益；本发明制得的超亲水聚酯纳米纤维膜，不仅保持纳米纤维膜原有结构形貌，还具有极佳的亲水性能，极具应用前景。

Description

一种超亲水聚酯纳米纤维膜及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种超亲水聚酯纳米纤维膜及其制备方法。
背景技术
聚酯材料(PET、PBT及PBST等)因其优良的物理机械性能已在纺织加工、食品包装及生物医学等领域取得广泛应用。利用静电纺丝技术可将这些聚酯材料纺制成性能优良的纳米纤维膜，可广泛地应用在膜分离等水处理领域。由于利用静电纺技术制备的聚酯纳米纤维膜本身表面是疏水的，在进行水处理过程中纤维膜容易吸附污染物而导致膜孔阻塞以及通量下降，使膜受到污染，降低了膜的使用寿命，增加了成本，进而影响了聚酯材料的应用前景。因此对聚酯纳米纤维膜进行亲水化处理就很有必要，能有效提高聚酯纳米纤维膜的使用寿命，降低运行成本。
目前聚合物膜的亲水改性可以分为物理改性和化学改性两种；物理改性包括等离子处理、高能辐射等，专利CN102600737A公开了一种低温等离子体表面亲水改性PET纳米纤维薄膜的方法，该方法能够有效提高纤维薄膜的亲水性能，提高了其水通量，专利CN105713223A公开了一种通过紫外辐射亲水改性PET薄膜的方法，此方法可以有效的改善PET薄膜表面性质，提高PET薄膜与其它高分子薄膜的层间剥离力；化学改性包括表面接枝等改性手段，专利CN105694089A公开了一种表面接枝亲水改性PET膜的方法，该方法利用氯化铁与PET材料共混制膜后配位氨基化改性的硅溶胶最终制得强亲水性的PET膜。虽然这些方法都可以在不同程度上改善膜的亲水性，但基本上这些方法都是在形成膜后对膜表面进行物理和化学改性，在提高膜表面亲水性的同时会使膜形貌和结构发生变化，如孔径大小分布不均，比表面积降低等。
环糊精作为成本低廉来源广泛的一种水溶性化合物，已被国内外学者大量用于水处理研究中。已有文献报道将环糊精加入到PET聚酯溶液中通过静电纺丝技术制备纳米纤维膜(Kayaci F,Uyar T.Electrospun polyester/cyclodextrin nanofibers forentrapment of volatile organic compounds[J].Polymer Engineering&Science,2014,54(12):2970-2978.)，但并未深入涉及亲疏水性研究，而且该方法制得的纳米纤维膜因环糊精的水溶性而影响其应用；Wei Z等曾将PBST聚酯纳米纤维膜浸泡在环糊精和柠檬酸溶液中，加入催化剂加热生成不溶于水的环糊精聚合物(Wei Z,Liu Y,Hu H,etal.Biodegradable poly(butylene succinate-co-terephthalate)nanofibrousmembranes functionalized with cyclodextrin polymer for effective methyleneblue adsorption[J].RSC Advances,2016,6(110):108240-108246.)，但该方法使得环糊精聚合物主要集中分布在纳米纤维膜的表面且分布不均匀，破坏了原有的纳米纤维膜的结构，存在较多缺陷。
因此，开发一种既能有效提高聚酯纳米纤维膜亲水性能，又不带来结构缺陷的聚酯纳米纤维膜的制备方法极具现实意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术制备的聚酯纳米纤维膜亲水性较差，且容易产生结构和性能缺陷的问题，提供一种既能有效提高聚酯纳米纤维膜亲水性能，又不带来较大结构和性能缺陷的聚酯纳米纤维膜及其制备方法。本发明将环糊精和柠檬酸混合分散于聚酯溶液中，利用静电纺丝技术得到聚酯纳米纤维膜，再对膜加热，加热过程中环糊精和柠檬酸反应生成亲水但不溶于水的环糊精聚合物，最终在保持聚酯纳米纤维膜原有的结构和性能(不包括亲水性能)的同时显著提高了聚酯纳米纤维膜的亲水性能。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超亲水聚酯纳米纤维膜，超亲水聚酯纳米纤维膜的表面水的接触角为0°，且从水滴接触超亲水聚酯纳米纤维膜至接触角变为0°需要的时间≤1s，国际上规定“超亲水”为接触角小于5度，接触角是水滴静止在膜表面时的一个角度，本发明中水滴根本不会静止停留在膜表面上，水滴一滴下就会迅速铺展开，接触角变为0。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种超亲水聚酯纳米纤维膜，所述超亲水聚酯纳米纤维膜主要由聚酯纳米纤维和均匀分散在超亲水聚酯纳米纤维膜中的环糊精聚合物组成；所述环糊精聚合物亲水而不溶于水，所述环糊精聚合物为环糊精与柠檬酸反应后生成的聚合物。
如上所述的一种超亲水聚酯纳米纤维膜，所述聚酯纳米纤维的直径为269～564nm，所述聚酯纳米纤维的表面环糊精聚合物的含量为6.25～21wt％。
如上所述的一种超亲水聚酯纳米纤维膜，所述超亲水聚酯纳米纤维膜的孔径尺寸为1.91～2.98μm，孔隙率为23～30％，比表面积为20～25m2/g，拉伸断裂强度为8.2～12MPa。
本发明还提供一种制备如上所述超亲水聚酯纳米纤维膜的方法，将环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠溶解在聚酯溶液中，静电纺丝后加热处理得到超亲水聚酯纳米纤维膜；所述加热处理的温度大于等于环糊精与柠檬酸开始发生聚合反应的温度。
作为优选的技术方案：
如上所述的方法，具体步骤如下：
(1)将聚酯切片加入到混合溶剂中，在室温下磁力搅拌直至完全溶解得到聚酯溶液；
(2)将环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠加入到聚酯溶液中，室温下磁力搅拌直至完全溶解得到聚酯混合溶液；
(3)将聚酯混合溶液进行静电纺丝得到聚酯纳米纤维膜；
(4)在100～150℃条件下加热处理1～2h得到超亲水聚酯纳米纤维膜。对聚酯纳米纤维膜进行加热处理，一方面是为了环糊精与柠檬酸进行聚合生成环糊精聚合物，该聚合物均匀分散在每根聚酯纤维表面，改善亲水性能；另一方面，烘干了步骤(3)中所得聚酯纳米纤维膜残余的溶剂。
如上所述的方法，步骤(1)中，所述聚酯切片为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)或PBST(聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯)切片，所述聚酯切片的特性粘度为0.65～1.15dL/g；
所述混合溶剂为三氟乙酸和二氯甲烷的混合液，混合溶剂中三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:0.25～1.5；
所述聚酯切片与混合溶剂的质量比为1:2.5～5。
如上所述的方法，步骤(2)中，所述环糊精为α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精，所述聚酯混合溶液中，环糊精与聚酯的质量比为1:4.8～16，环糊精与柠檬酸的质量比为1:0.3～1，次亚磷酸钠占环糊精质量的5～15％。
如上所述的方法，步骤(3)中，所述静电纺丝的条件为：温度20～25℃，湿度40～50％，注射针头到接收板的距离10～20cm，纺丝施加电压10～20kV，注射速度1～2mL/h。
发明机理：
本发明通过将环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠溶解在聚酯溶液中，静电纺丝后加热处理得到了一种超亲水聚酯纳米纤维膜，由于制备过程中，环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠是均匀分散在静电纺丝溶液中的，随着静电纺丝的进行，溶剂不断挥发，聚酯纳米纤维逐渐形成，静电纺丝溶液中的环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠逐渐迁移到聚酯纳米纤维的表面并均匀分布，当进行加热处理时，在次亚磷酸钠的作用下，环糊精和柠檬酸能够发生聚合反应生成亲水且不溶于水的环糊精聚合物，最终形成的超亲水聚酯纤维膜中每根聚酯纳米纤维表面都均匀分散着环糊精聚合物，由于环糊精聚合物的良好的亲水特性使得聚酯纳米纤维膜具有超亲水性能，环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠在聚酯纳米纤维表面的均匀分布，使得聚合反应不会影响原有的聚酯纳米纤维膜的结构和原有的性能(不包括亲水性能)。
有益效果：
(1)本发明的一种超亲水聚酯纳米纤维膜，不仅保持纳米纤维膜原有结构形貌，还具有极佳的亲水性能，极具应用前景；
(2)本发明的一种超亲水聚酯纳米纤维膜的制备方法，工艺简单，原材料来源广泛，成本低廉。
附图说明
图1为未进行亲水性改性的聚酯纳米纤维膜的表面水的接触角图；
图2为本发明制得的超亲水聚酯纳米纤维膜的表面水的接触角图；
图3为水滴接触本发明制得的超亲水聚酯纳米纤维膜后接触角随时间的变化图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明制备的超亲水聚酯纳米纤维膜亲水性能较好，水滴接触本发明制得的超亲水聚酯纳米纤维膜后接触角随时间的变化图如图3所示，T0为水滴开始接触超亲水聚酯纳米纤维膜的时间，Tend为水滴在超亲水聚酯纳米纤维膜的表面接触角变为0°的时间，从图中可以看出从水滴接触超亲水聚酯纳米纤维膜至接触角变为0°需要的时间≤1s。
实施例1
一种制备超亲水PET纳米纤维膜的方法，具体步骤如下：
(1)将PET切片加入到三氟乙酸和二氯甲烷的混合液中，在室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PET溶液，其中三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:1，PET切片与三氟乙酸和二氯甲烷的混合液的质量比为1:2.8，PET切片的特性粘度为0.65dL/g；
(2)将β-环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠加入到PET溶液中，室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PET混合溶液，其中β-环糊精与PET的质量比为1:6.56，β-环糊精与柠檬酸的质量比为1:1，次亚磷酸钠占β-环糊精质量的12％；
(3)将PET混合溶液进行静电纺丝得到PET纳米纤维膜，其静电纺丝的条件为：温度20℃，湿度47％，注射针头到接收板的距离13cm，纺丝施加电压15kV，注射速度1.5mL/h中；
(4)在120℃条件下加热处理1h得到超亲水PET纳米纤维膜。
最终制得的超亲水PET纳米纤维膜主要由PET纳米纤维和均匀分散在超亲水PET纳米纤维膜中的环糊精聚合物组成，其中PET纳米纤维的直径为427nm，PET纳米纤维的表面β-环糊精聚合物的含量为15wt％，超亲水PET纳米纤维膜的孔径尺寸为2.32μm，孔隙率为27％，比表面积为20m2/g，拉伸断裂强度为8.8MPa，超亲水PET纳米纤维膜的表面水的接触角为0°(如图2所示)，且水滴接触超亲水PET纳米纤维膜至接触角变为0°需要的时间为0.4s。
对比例1
一种制备纯PET纳米纤维膜的方法，具体步骤如下：
(1)将PET切片加入到三氟乙酸和二氯甲烷的混合液中，在室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PET溶液，其中三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:1，PET切片与三氟乙酸和二氯甲烷的混合液的质量比为1:2.8，PET切片的特性粘度为0.65dL/g；
(2)将PET溶液进行静电纺丝得到纯PET纳米纤维膜，其静电纺丝的条件为：温度20℃，湿度47％，注射针头到接收板的距离13cm，纺丝施加电压15kV，注射速度1.5mL/h中。
最终制得的纯PET纳米纤维膜的接触角图如图1所示，纯PET纳米纤维膜的直径为386nm，孔径尺寸为2.52μm，孔隙率为30％，比表面积为22m2/g，拉伸断裂强度为9.2MPa，将对比例1与实施例1相对比可以看出，本发明的超亲水聚酯纳米纤维膜的结构和性能(不包括亲水性能)相对比纯纳米纤维膜改变并不大。
对比例2
一种制备亲水PET纳米纤维膜的方法，具体步骤如下：
(1)将PET切片加入到三氟乙酸和二氯甲烷的混合液中，在室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PET溶液，其中三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:1，PET切片与三氟乙酸和二氯甲烷的混合液的质量比为1:2.8，PET切片的特性粘度为0.65dL/g；
(2)将PET溶液进行静电纺丝得到PET纳米纤维膜，其静电纺丝的条件为：温度20℃，湿度47％，注射针头到接收板的距离13cm，纺丝施加电压15kV，注射速度1.5mL/h中；
(3)将PET纳米纤维膜完全浸泡于β-环糊精后立即加入柠檬酸和次亚磷酸钠，然后进行在120℃条件下加热处理1h后制得亲水PET纳米纤维膜，其中β-环糊精与PET的质量比为1:6.56，β-环糊精与柠檬酸的质量比为1:1，次亚磷酸钠占β-环糊精质量的12％。
最终制得的亲水PET纳米纤维膜表面不均匀的覆盖着β-环糊精聚合物，亲水PET纳米纤维的直径为395nm，亲水PET纳米纤维的表面β-环糊精聚合物的含量为15wt％，孔径尺寸为1.61μm，孔隙率为18％，比表面积为16m2/g，拉伸断裂强度为8.5MPa，亲水PET纳米纤维膜的表面水的接触角为36°。将对比例2制得的亲水PET纳米纤维膜和对比例1制得的纯PET纳米纤维膜相比较可以看出，对比例2制得的纳米纤维膜结构和性能缺陷较多，主要原因是环糊精和柠檬酸的反应大部分发生在纳米纤维膜的表面，生成的环糊精聚合物将纳米纤维膜部分覆盖住了，所以影响了原有纳米纤维膜的结构及其原有性能。
将实施例1和对比例2相对比可以看出，本发明的超亲水PET纳米纤维膜的亲水性能远高于现有技术制备的纳米纤维膜，实现了超亲水改性，此外，本发明制备的超亲水PET纳米纤维膜没有明显的结构和性能缺陷，克服了现有技术存在的问题。
实施例2
一种制备超亲水PBT纳米纤维膜的方法，具体步骤如下：
(1)将PBT切片加入到三氟乙酸和二氯甲烷的混合液中，在室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PBT溶液，其中三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:1，PBT切片与三氟乙酸和二氯甲烷的混合液的质量比为1:3，PBT切片的特性粘度为1.15dL/g；
(2)将β-环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠加入到PBT溶液中，室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PBT混合溶液，其中β-环糊精与PBT的质量比为1:6，β-环糊精与柠檬酸的质量比为1:1，次亚磷酸钠占β-环糊精质量的8％；
(3)将PBT混合溶液进行静电纺丝得到PBT纳米纤维膜，其静电纺丝的条件为：温度20℃，湿度45％，注射针头到接收板的距离15cm，纺丝施加电压20kV，注射速度2mL/h中；
(4)在100℃条件下加热处理1.5h得到超亲水PBT纳米纤维膜。
最终制得的超亲水PBT纳米纤维膜主要由PBT纳米纤维和均匀分散在超亲水PBT纳米纤维膜中的环糊精聚合物组成，PBT纳米纤维的直径为269nm，PBT纳米纤维的表面β-环糊精聚合物的含量为16.7wt％，孔径尺寸为2.56μm，孔隙率为28％，比表面积为21m2/g，拉伸断裂强度为12MPa，超亲水PBT纳米纤维膜的表面水的接触角为0°，且水滴接触超亲水PBT纳米纤维膜至接触角变为0°需要的时间为0.45s。
实施例3
一种制备超亲水PBST纳米纤维膜的方法，具体步骤如下：
(1)将PBST切片加入到三氟乙酸和二氯甲烷的混合液中，在室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PBST溶液，其中三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:1，PBST切片与三氟乙酸和二氯甲烷的混合液的质量比为1:2.5，PBST切片的特性粘度为0.98dL/g；
(2)将β-环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠加入到PBST溶液中，室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PBST混合溶液，其中β-环糊精与PBST的质量比为1:4.8，β-环糊精与柠檬酸的质量比为1:1，次亚磷酸钠占β-环糊精质量的10％；
(3)将PBST混合溶液进行静电纺丝得到PBST纳米纤维膜，其静电纺丝的条件为：温度20℃，湿度47％，注射针头到接收板的距离13cm，纺丝施加电压13kV，注射速度1mL/h中；
(4)在120℃条件下加热处理1h得到超亲水PBST纳米纤维膜。
最终制得的超亲水PBST纳米纤维膜主要由PBST纳米纤维和均匀分散在超亲水PBST纳米纤维膜中的环糊精聚合物组成，PBST纳米纤维的直径为457nm，PBST纳米纤维的表面β-环糊精聚合物的含量为21wt％，孔径尺寸为1.91μm，孔隙率为30％，比表面积为25m2/g，拉伸断裂强度为10.5MPa，超亲水PBST纳米纤维膜的表面水的接触角为0°，且水滴接触超亲水PBST纳米纤维膜至接触角变为0°需要的时间为0.1s。
实施例4
一种制备超亲水PET纳米纤维膜的方法，具体步骤如下：
(1)将PET切片加入到三氟乙酸和二氯甲烷的混合液中，在室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PET溶液，其中三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:0.25，PET切片与三氟乙酸和二氯甲烷的混合液的质量比为1:2.5，PET切片的特性粘度为0.65dL/g；
(2)将α-环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠加入到PET溶液中，室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PET混合溶液，其中α-环糊精与PET的质量比为1:5，α-环糊精与柠檬酸的质量比为1:0.3，次亚磷酸钠占α-环糊精质量的5％；
(3)将PET混合溶液进行静电纺丝得到PET纳米纤维膜，其静电纺丝的条件为：温度25℃，湿度45％，注射针头到接收板的距离20cm，纺丝施加电压20kV，注射速度2mL/h中；
(4)在150℃条件下加热处理2h得到超亲水PET纳米纤维膜。
最终制得的超亲水PET纳米纤维膜主要由PET纳米纤维和均匀分散在超亲水PET纳米纤维膜中的环糊精聚合物组成，PET纳米纤维的直径为343nm，PET纳米纤维的表面α-环糊精聚合物的含量为20wt％，孔径尺寸为2.68μm，孔隙率为28％，比表面积为22m2/g，拉伸断裂强度为8.2MPa，超亲水PET纳米纤维膜的表面水的接触角为0°，且水滴接触超亲水PET纳米纤维膜至接触角变为0°需要的时间为0.3s。
实施例5
一种制备超亲水PBT纳米纤维膜的方法，具体步骤如下：
(1)将PBT切片加入到三氟乙酸和二氯甲烷的混合液中，在室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PBT溶液，其中三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:1.5，PBT切片与三氟乙酸和二氯甲烷的混合液的质量比为1:5，PBT切片的特性粘度为1.15dL/g；
(2)将γ-环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠加入到PBT溶液中，室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PBT混合溶液，其中γ-环糊精与PBT的质量比为1:16，γ-环糊精与柠檬酸的质量比为1:1，次亚磷酸钠占γ-环糊精质量的15％；
(3)将PBT混合溶液进行静电纺丝得到PBT纳米纤维膜，其静电纺丝的条件为：温度20℃，湿度45％，注射针头到接收板的距离10cm，纺丝施加电压10kV，注射速度1mL/h中；
(4)在100℃条件下加热处理1h得到超亲水PBT纳米纤维膜。
最终制得的超亲水PBT纳米纤维膜主要由PBT纳米纤维和均匀分散在超亲水PBT纳米纤维膜中的环糊精聚合物组成，γ-环糊精聚合物亲水而不溶于水，PBT纳米纤维的直径为564nm，PBT纳米纤维的表面γ-环糊精聚合物的含量为6.25wt％，孔径尺寸为2.31μm，孔隙率为23％，比表面积为20m2/g，拉伸断裂强度为11.4MPa，超亲水PBT纳米纤维膜的表面水的接触角为0°，且水滴接触超亲水PBT纳米纤维膜至接触角变为0°需要的时间为0.9s。
实施例6
一种制备超亲水PBST纳米纤维膜的方法，具体步骤如下：
(1)将PBST切片加入到三氟乙酸和二氯甲烷的混合液中，在室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PBST溶液，其中三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:0.8，PBST切片与三氟乙酸和二氯甲烷的混合液的质量比为1:2.5，PBST切片的特性粘度为0.98dL/g；
(2)将β-环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠加入到PBST溶液中，室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PBST混合溶液，其中β-环糊精与PBST的质量比为1:6，β-环糊精与柠檬酸的质量比为1:0.6，次亚磷酸钠占β-环糊精质量的7％；
(3)将PBST混合溶液进行静电纺丝得到PBST纳米纤维膜，其静电纺丝的条件为：温度22℃，湿度40％，注射针头到接收板的距离13cm，纺丝施加电压15kV，注射速度1.5mL/h中；
(4)在120℃条件下加热处理1.5h得到超亲水PBST纳米纤维膜。
最终制得的超亲水PBST纳米纤维膜主要由PBST纳米纤维和均匀分散在超亲水PBST纳米纤维膜中的环糊精聚合物组成，PBST纳米纤维的直径为378nm，PBST纳米纤维的表面β-环糊精聚合物的含量为16.7wt％，孔径尺寸为2.69μm，孔隙率为28％，比表面积为24m2/g，拉伸断裂强度为9.9MPa，超亲水PBST纳米纤维膜的表面水的接触角为0°，且水滴接触超亲水PBST纳米纤维膜至接触角变为0°需要的时间为0.5s。
实施例7
一种制备超亲水PET纳米纤维膜的方法，具体步骤如下：
(1)将PET切片加入到三氟乙酸和二氯甲烷的混合液中，在室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PET溶液，其中三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:1.2，PET切片与三氟乙酸和二氯甲烷的混合液的质量比为1:4.5，PET切片的特性粘度为0.65dL/g；
(2)将α-环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠加入到PET溶液中，室温下磁力搅拌直至完全溶解得到PET混合溶液，其中α-环糊精与PET的质量比为1:12，α-环糊精与柠檬酸的质量比为1:0.8，次亚磷酸钠占α-环糊精质量的12％；
(3)将PET混合溶液进行静电纺丝得到PET纳米纤维膜，其静电纺丝的条件为：温度23℃，湿度50％，注射针头到接收板的距离15cm，纺丝施加电压12kV，注射速度1.5mL/h中；
(4)在130℃条件下加热处理2h得到超亲水PET纳米纤维膜。
最终制得的超亲水PET纳米纤维膜主要由PET纳米纤维和均匀分散在超亲水PET纳米纤维膜中的环糊精聚合物组成，PET纳米纤维的直径为435nm，PET纳米纤维的表面α-环糊精聚合物的含量为8.3wt％，孔径尺寸为2.98μm，孔隙率为23％，比表面积为22m2/g，拉伸断裂强度为8.7MPa，超亲水PET纳米纤维膜的表面水的接触角为0°，且水滴接触超亲水PBST纳米纤维膜至接触角变为0°需要的时间为0.6s。

Claims (9)

1.一种超亲水聚酯纳米纤维膜，其特征是：超亲水聚酯纳米纤维膜的表面水的接触角为0°，且从水滴接触超亲水聚酯纳米纤维膜至接触角变为0°需要的时间≤1s。
2.根据权利要求1所述的一种超亲水聚酯纳米纤维膜，其特征在于，所述超亲水聚酯纳米纤维膜主要由聚酯纳米纤维和均匀分散在超亲水聚酯纳米纤维膜中的环糊精聚合物组成；所述环糊精聚合物为环糊精与柠檬酸反应后生成的聚合物。
3.根据权利要求2所述的一种超亲水聚酯纳米纤维膜，其特征在于，所述聚酯纳米纤维的直径为269～564nm，所述聚酯纳米纤维的表面环糊精聚合物的含量为6.25～21wt％。
4.根据权利要求3所述的一种超亲水聚酯纳米纤维膜，其特征在于，所述超亲水聚酯纳米纤维膜的孔径尺寸为1.91～2.98μm，孔隙率为23～30％，比表面积为20～25m2/g，拉伸断裂强度为8.2～12MPa。
5.制备如权利要求1～4任一项所述的超亲水聚酯纳米纤维膜的方法，其特征是：将环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠溶解在聚酯溶液中，静电纺丝后加热处理得到超亲水聚酯纳米纤维膜；所述加热处理的温度大于等于环糊精与柠檬酸开始发生聚合反应的温度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将聚酯切片加入到混合溶剂中，在室温下磁力搅拌直至完全溶解得到聚酯溶液；
(2)将环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠加入到聚酯溶液中，室温下磁力搅拌直至完全溶解得到聚酯混合溶液；
(3)将聚酯混合溶液进行静电纺丝得到聚酯纳米纤维膜；
(4)在100～150℃条件下加热处理1～2h得到超亲水聚酯纳米纤维膜。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚酯切片为PET、PBT或PBST切片，所述聚酯切片的特性粘度为0.65～1.15dL/g；
所述混合溶剂为三氟乙酸和二氯甲烷的混合液，混合溶剂中三氟乙酸与二氯甲烷的体积比为1:0.25～1.5；
所述聚酯切片与混合溶剂的质量比为1:2.5～5。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述环糊精为α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精，所述聚酯混合溶液中，环糊精与聚酯的质量比为1:4.8～16，环糊精与柠檬酸的质量比为1:0.3～1，次亚磷酸钠占环糊精质量的5～15％。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述静电纺丝的条件为：温度20～25℃，湿度40～50％，注射针头到接收板的距离10～20cm，纺丝施加电压10～20kV，注射速度1～2mL/h。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108579447A (zh) * 2018-04-30 2018-09-28 天津工业大学 一种用于油水分离的超亲水静电纺丝纤维膜及制备方法
CN108677265A (zh) * 2018-05-17 2018-10-19 四川大学 一种含大环类化合物的细丝状纤维材料及其制备方法
CN113668141A (zh) * 2021-08-25 2021-11-19 青岛大学 一种厨房用超亲水亲油纤维膜的制备方法
CN113774661A (zh) * 2021-09-28 2021-12-10 浙江弘尚智能科技股份有限公司 一种仿聚酰胺纤维的聚酯纤维裤袜
CN114197114A (zh) * 2021-12-01 2022-03-18 同济大学 一种超亲水导电纳米纤维膜及其处理乳化液的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030069369A1 (en) * 2001-10-10 2003-04-10 Belenkaya Bronislava G. Biodegradable absorbents and methods of preparation
CN102433684A (zh) * 2011-11-04 2012-05-02 无锡中科光远生物材料有限公司 一种超细复合纤维膜、其制备方法及其用途
CN102605554A (zh) * 2012-03-16 2012-07-25 北京化工大学 一种超疏水及超亲水静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法
CN103161064A (zh) * 2013-03-13 2013-06-19 北京化工大学 一种静电纺丝改性膜吸附材料的制备方法及其应用
CN105220362A (zh) * 2015-11-06 2016-01-06 吉林大学 一种β-环糊精基纳米纤维膜及其制备方法以及在染料吸附、分离中的应用
CN105644085A (zh) * 2015-12-31 2016-06-08 中国科学院烟台海岸带研究所 多层复合纳米纤维膜及其应用
WO2016128844A1 (en) * 2015-02-14 2016-08-18 Fanavaran Nano- Meghyas Company (Ltd.) Nano face mask and method for producing the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030069369A1 (en) * 2001-10-10 2003-04-10 Belenkaya Bronislava G. Biodegradable absorbents and methods of preparation
CN102433684A (zh) * 2011-11-04 2012-05-02 无锡中科光远生物材料有限公司 一种超细复合纤维膜、其制备方法及其用途
CN102605554A (zh) * 2012-03-16 2012-07-25 北京化工大学 一种超疏水及超亲水静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法
CN103161064A (zh) * 2013-03-13 2013-06-19 北京化工大学 一种静电纺丝改性膜吸附材料的制备方法及其应用
WO2016128844A1 (en) * 2015-02-14 2016-08-18 Fanavaran Nano- Meghyas Company (Ltd.) Nano face mask and method for producing the same
CN105220362A (zh) * 2015-11-06 2016-01-06 吉林大学 一种β-环糊精基纳米纤维膜及其制备方法以及在染料吸附、分离中的应用
CN105644085A (zh) * 2015-12-31 2016-06-08 中国科学院烟台海岸带研究所 多层复合纳米纤维膜及其应用

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108579447A (zh) * 2018-04-30 2018-09-28 天津工业大学 一种用于油水分离的超亲水静电纺丝纤维膜及制备方法
CN108579447B (zh) * 2018-04-30 2020-07-21 天津工业大学 一种用于油水分离的超亲水静电纺丝纤维膜及制备方法
CN108677265A (zh) * 2018-05-17 2018-10-19 四川大学 一种含大环类化合物的细丝状纤维材料及其制备方法
CN113668141A (zh) * 2021-08-25 2021-11-19 青岛大学 一种厨房用超亲水亲油纤维膜的制备方法
CN113668141B (zh) * 2021-08-25 2023-07-04 青岛大学 一种厨房用超亲水亲油纤维膜的制备方法
CN113774661A (zh) * 2021-09-28 2021-12-10 浙江弘尚智能科技股份有限公司 一种仿聚酰胺纤维的聚酯纤维裤袜
CN113774661B (zh) * 2021-09-28 2023-04-25 浙江弘尚智能科技股份有限公司 一种仿聚酰胺纤维的聚酯纤维裤袜
CN114197114A (zh) * 2021-12-01 2022-03-18 同济大学 一种超亲水导电纳米纤维膜及其处理乳化液的方法
CN114197114B (zh) * 2021-12-01 2023-05-12 同济大学 一种超亲水导电纳米纤维膜及其处理乳化液的方法

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