CN108842298A - 高效过滤复合纤维膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效过滤复合纤维膜的制备方法，所述制备方法包括：S1、将聚四氟乙烯、N，N‑二甲基乙酰胺、聚乙二醇进行混合并搅拌得到胶体溶液，得到第一纺丝液；S2、将聚丙烯、N，N‑二甲基乙酰胺、聚乙二醇和二氧化硅进行混合并搅拌得到胶体溶液，得到第二纺丝液；S3、将第一纺丝液和第二纺丝液分别对应第一喷丝头和第二喷丝头；S4、控制第一喷丝头中第一纺丝液和第二喷丝头中第二纺丝液的流速，进行静电纺丝，在平板型接收器上形成复合纤维膜。本发明中复合纤维膜的制备方法简单，复合纤维膜具有较高的过滤效率。

Description

高效过滤复合纤维膜的制备方法
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，特别是涉及一种高效过滤复合纤维膜的制备方法。
背景技术
近年来，严重的雾霾污染问题对人体健康和社会生产生活带来了巨大危害。在人体健康方面，雾霾中的细颗粒物(PM2.5)可以深入肺部和心血管系统，增加患脑卒中、心脏病、肺癌以及哮喘等慢性呼吸道疾病的风险，导致全球每年300多万人过早死亡；此外，当空气中PM2.5水平高于70μg m-3时，每增加10μg m-3，膜性肾病的发病风险增加14％。
现有的PM2.5的处理主要包括：
过滤法，包括空调、加湿器、空气清新器等，优点是明显降低PM2.5的浓度，缺点是滤膜需要清洗或更换；
水吸附法，超声雾化器、室内水帘、水池、鱼缸等，能够吸收空气中的亲水性PM2.5，缺点是增加湿度，憎水性PM2.5不能有效去除；
植物吸收法，植物叶片具有较大的表面积，能够吸收有害气体和吸附PM2.5，优点是能产生有利气体，缺点是吸收效率低，有些植物会产生有害气体。
上述方法中过滤法使用过程中，过滤膜的选取尤为重用，现有技术中的过滤膜的过滤效率相对较低，导致对PM2.5的处理效率较低。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种高效过滤复合纤维膜的制备方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高效过滤复合纤维膜的制备方法。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一种高效过滤复合纤维膜的制备方法，所述制备方法包括：
S1、将聚四氟乙烯、N，N-二甲基乙酰胺、聚乙二醇进行混合并搅拌得到胶体溶液，得到第一纺丝液；
S2、将聚丙烯、N，N-二甲基乙酰胺、聚乙二醇和二氧化硅进行混合并搅拌得到胶体溶液，得到第二纺丝液；
S3、将第一纺丝液和第二纺丝液分别对应第一喷丝头和第二喷丝头；
S4、控制第一喷丝头中第一纺丝液和第二喷丝头中第二纺丝液的流速，进行静电纺丝，在平板型接收器上形成复合纤维膜。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中，“控制第一喷丝头中第一纺丝液和第二喷丝头中第二纺丝液的流速”具体为：
第一喷丝头中第一纺丝液的流速从2.0mL/h逐渐减小至0；
第二喷丝头中第二纺丝液的流速从0逐渐增大至2.0mL/h。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S4静电纺丝的纺丝条件为：纺丝电压为10-20kV，温度为20-40℃，相对湿度为20％-60％，纺距为10-15cm。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中，“控制第一喷丝头中第一纺丝液和第二喷丝头中第二纺丝液的流速”具体为：
第一喷丝头中第一纺丝液的流速从2.0mL/h按照0.1-0.5mL/h的幅值逐渐减小至0；
第二喷丝头中第二纺丝液的流速从0按照0.1-0.5mL/h的幅值逐渐增大至2.0mL/h。
作为本发明的进一步改进，所述第一纺丝液中聚四氟乙烯的含量为30-50wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为40-70wt％，聚乙二醇的含量为5-10wt％。
作为本发明的进一步改进，所述第二纺丝液中聚丙烯的含量为10-30wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为50-75wt％，聚乙二醇的含量为5-10wt％，二氧化硅的含量为1-10wt％。
作为本发明的进一步改进，所述第一纺丝液中聚四氟乙烯的含量为35wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为60wt％，聚乙二醇的含量为5wt％。
作为本发明的进一步改进，所述第二纺丝液中聚丙烯的含量为23wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为70wt％，聚乙二醇的含量为5wt％，二氧化硅的含量为2wt％。
本发明的有益效果是：
本发明中复合纤维膜的制备方法简单，复合纤维膜具有较高的过滤效率，聚四氟乙烯具备疏水性，聚丙烯具备亲水性，通过二氧化硅的增加可以增强纤维膜的湿汽输运能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中复合纤维膜制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参图1所示，本发明公开了一种高效过滤复合纤维膜的制备方法，所述制备方法包括：
S1、将聚四氟乙烯、N，N-二甲基乙酰胺、聚乙二醇进行混合并搅拌得到胶体溶液，得到第一纺丝液；
S2、将聚丙烯、N，N-二甲基乙酰胺、聚乙二醇和二氧化硅进行混合并搅拌得到胶体溶液，得到第二纺丝液；
S3、将第一纺丝液和第二纺丝液分别对应第一喷丝头和第二喷丝头；
S4、控制第一喷丝头中第一纺丝液和第二喷丝头中第二纺丝液的流速，进行静电纺丝，在平板型接收器上形成复合纤维膜。
其中，步骤S4中，“控制第一喷丝头中第一纺丝液和第二喷丝头中第二纺丝液的流速”具体为：
第一喷丝头中第一纺丝液的流速从2.0mL/h逐渐减小至0，优选地，第一喷丝头中第一纺丝液的流速从2.0mL/h按照0.1-0.5mL/h的幅值逐渐减小至0；
第二喷丝头中第二纺丝液的流速从0逐渐增大至2.0mL/h，优选地，第二喷丝头中第二纺丝液的流速从0按照0.1-0.5mL/h的幅值逐渐增大至2.0mL/h。
本发明中静电纺丝的纺丝条件为：纺丝电压为10-20kV，温度为20-40℃，相对湿度为20％-60％，纺距为10-15cm。
其中，第一纺丝液中聚四氟乙烯的含量为30-50wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为40-70wt％，聚乙二醇的含量为5-10wt％，优选地，聚四氟乙烯的含量为35wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为60wt％，聚乙二醇的含量为5wt％。
其中，第二纺丝液中聚丙烯的含量为10-30wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为50-75wt％，聚乙二醇的含量为5-10wt％，二氧化硅的含量为1-10wt％，优选地，聚丙烯的含量为23wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为70wt％，聚乙二醇的含量为5wt％，二氧化硅的含量为2wt％。
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例中的复合纤维膜的制备方法，包括：
S1、将聚四氟乙烯、N，N-二甲基乙酰胺、聚乙二醇进行混合并搅拌得到胶体溶液，得到第一纺丝液。其中，聚四氟乙烯的含量为35wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为60wt％，聚乙二醇的含量为5wt％。
S2、将聚丙烯、N，N-二甲基乙酰胺、聚乙二醇和二氧化硅进行混合并搅拌得到胶体溶液，得到第二纺丝液。其中，聚丙烯的含量为23wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为70wt％，聚乙二醇的含量为5wt％，二氧化硅的含量为2wt％
S3、将第一纺丝液和第二纺丝液分别对应第一喷丝头和第二喷丝头。
S4、控制第一喷丝头中第一纺丝液和第二喷丝头中第二纺丝液的流速，进行静电纺丝，在平板型接收器上形成复合纤维膜。
步骤S4中，第一喷丝头中第一纺丝液的流速从2.0mL/h按照0.4mL/h的幅值逐渐减小至0，第二喷丝头中第二纺丝液的流速从0按照0.4mL/h的幅值逐渐增大至2.0mL/h。
实施例2：
本实施例中的复合纤维膜的制备方法，包括：
S1、将聚四氟乙烯、N，N-二甲基乙酰胺、聚乙二醇进行混合并搅拌得到胶体溶液，得到第一纺丝液。其中，聚四氟乙烯的含量为35wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为60wt％，聚乙二醇的含量为5wt％。
S2、将聚丙烯、N，N-二甲基乙酰胺、聚乙二醇和二氧化硅进行混合并搅拌得到胶体溶液，得到第二纺丝液。其中，聚丙烯的含量为23wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为70wt％，聚乙二醇的含量为5wt％，二氧化硅的含量为2wt％
S3、将第一纺丝液和第二纺丝液分别对应第一喷丝头和第二喷丝头。
S4、控制第一喷丝头中第一纺丝液和第二喷丝头中第二纺丝液的流速，进行静电纺丝，在平板型接收器上形成复合纤维膜。
步骤S4中，第一喷丝头中第一纺丝液的流速从2.0mL/h按照0.2mL/h的幅值逐渐减小至0，第二喷丝头中第二纺丝液的流速从0按照0.2mL/h的幅值逐渐增大至2.0mL/h。
实施例3：
本实施例中的复合纤维膜的制备方法，包括：
S1、将聚四氟乙烯、N，N-二甲基乙酰胺、聚乙二醇进行混合并搅拌得到胶体溶液，得到第一纺丝液。其中，聚四氟乙烯的含量为35wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为60wt％，聚乙二醇的含量为5wt％。
S2、将聚丙烯、N，N-二甲基乙酰胺、聚乙二醇和二氧化硅进行混合并搅拌得到胶体溶液，得到第二纺丝液。其中，聚丙烯的含量为23wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为70wt％，聚乙二醇的含量为5wt％，二氧化硅的含量为2wt％
S3、将第一纺丝液和第二纺丝液分别对应第一喷丝头和第二喷丝头。
S4、控制第一喷丝头中第一纺丝液和第二喷丝头中第二纺丝液的流速，进行静电纺丝，在平板型接收器上形成复合纤维膜。
步骤S4中，第一喷丝头中第一纺丝液的流速从2.0mL/h按照0.1mL/h的幅值逐渐减小至0，第二喷丝头中第二纺丝液的流速从0按照0.1mL/h的幅值逐渐增大至2.0mL/h。
实施例1、2、3中的复合纤维膜对NaCl气溶胶的过滤效率可以达到95％、98％、96％，可以发现，实施例2中的流速变化幅值制备的复合纤维膜过滤效率最高。
由以上技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：
本发明中复合纤维膜的制备方法简单，复合纤维膜具有较高的过滤效率，聚四氟乙烯具备疏水性，聚丙烯具备亲水性，通过二氧化硅的增加可以增强纤维膜的湿汽输运能力。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种高效过滤复合纤维膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1、将聚四氟乙烯、N，N-二甲基乙酰胺、聚乙二醇进行混合并搅拌得到胶体溶液，得到第一纺丝液；
S2、将聚丙烯、N，N-二甲基乙酰胺、聚乙二醇和二氧化硅进行混合并搅拌得到胶体溶液，得到第二纺丝液；
S3、将第一纺丝液和第二纺丝液分别对应第一喷丝头和第二喷丝头；
S4、控制第一喷丝头中第一纺丝液和第二喷丝头中第二纺丝液的流速，进行静电纺丝，在平板型接收器上形成复合纤维膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，“控制第一喷丝头中第一纺丝液和第二喷丝头中第二纺丝液的流速”具体为：
第一喷丝头中第一纺丝液的流速从2.0mL/h逐渐减小至0；
第二喷丝头中第二纺丝液的流速从0逐渐增大至2.0mL/h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4静电纺丝的纺丝条件为：纺丝电压为10-20kV，温度为20-40℃，相对湿度为20％-60％，纺距为10-15cm。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，“控制第一喷丝头中第一纺丝液和第二喷丝头中第二纺丝液的流速”具体为：
第一喷丝头中第一纺丝液的流速从2.0mL/h按照0.1-0.5mL/h的幅值逐渐减小至0；
第二喷丝头中第二纺丝液的流速从0按照0.1-0.5mL/h的幅值逐渐增大至2.0mL/h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一纺丝液中聚四氟乙烯的含量为30-50wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为40-70wt％，聚乙二醇的含量为5-10wt％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二纺丝液中聚丙烯的含量为10-30wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为50-75wt％，聚乙二醇的含量为5-10wt％，二氧化硅的含量为1-10wt％。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一纺丝液中聚四氟乙烯的含量为35wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为60wt％，聚乙二醇的含量为5wt％。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第二纺丝液中聚丙烯的含量为23wt％，N，N-二甲基乙酰胺的含量为70wt％，聚乙二醇的含量为5wt％，二氧化硅的含量为2wt％。
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