CN110039863A - 单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜及其制备方法 - Google Patents

单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜及其制备方法。该方法包括如下步骤：（1）利用离心纺丝或静电纺丝法制备微纳米醋酸纤维（CA）膜；（2）利用离心纺丝或静电纺丝制备微纳米PVDF纤维膜，将PVDF纤维膜在经过MPS疏水改性的SiO2溶胶‑凝胶溶液中充分浸泡，取出晾干后在冷等离子体机中接枝D4单体进行超疏水整理；（3）将亲水性的微纳米CA纤维膜与疏水性的PVDF纤维膜以热压法或粘合法进行复合，制备单面超疏水单面亲水Janus型微纳米复合纤维膜。该法制备的Janus型纤维膜可用于工业油水分离，具有可操作性好、工艺简单、高效环保、油水分离效率高等特点。

Description

单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种新型油水分离膜，特别涉及一种单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜及其制备方法，属于新材料技术领域。
背景技术
在生产过程中，如石油化工、日用化工、纺织、皮革、钢铁制造和金属加工行业，每天都会产生大量含油废水。这些油水混合物对环境和人体健康危害极大，因此需要有效处理。此外，近年来海上漏油事件频繁发生，对生态系统造成了长期且致命的影响。目前为止，工业油水分离方法主要有气浮、重力分离、吸附分离、凝聚和絮凝等方法，但是这些方法不能有效分离油水混合物，容易造成能源的消耗和二次污染，正逐渐被一些新兴分离技术所替代。
为了维护良好的生态环境和人类的健康，保护有限的水资源，对含油污水体进行有效分离显得尤为重要，传统的油水分离法分离时间长、操作复杂、不能够连续化分离且分离不够完全。尽管目前已有多种具有良好油水分离功能的特殊浸润性材料问世，但其大部分的材料主体多为不可降解或难降解的高分子材料，由于其亲油的特性使得这种材料在处理含油污水过程中易被污染，使用后往往产生大量的难以处理的污染垃圾及废料，不仅容易对环境造成二次污染，而且后处理的综合成本较高，已成为制约油水分离材料实际应用的重要因素之一。膜分离技术是一种先进的新型分离技术，具有低能耗、低成本、高效率、不涉及相变、操作简单等优点，近些年来，在工业和市政水处理等领域战略地位逐渐凸显，被认为是新一代的水处理技术。然而随着分离膜技术的不断发展，对膜材料在智能响应和精确控制方面的要求越来越高，因此开发新型具有特殊功能的分离膜具有重要意义。
Janus膜即一种具有液体通道性能的分离膜，通常这种差异表现在膜两侧的化学浸润性质不同。近年来，具有Janus结构的材料在结构和功能设计领域受到越来越多研究者的关注，Janus膜可从特定区域除去某种液体，可以有效防止液体积累和相关液体运输过程中的污染。随着技术进步，人们对复合材料需求日益增加，与其他单一均质材料相比，Janus结构能够带来双功能效用或功能协同效应，因此运用到很多领域。但到目前为止，Janus材料制备方法复杂、功能单一且成本较高，阻碍了该材料的实际应用，简化Jauns材料制备工艺，降低成本，赋予其更多应用仍是该领域的研究重点。
发明内容
本发明提供一种单面超疏水单面亲水Janus型微纳米复合纤维膜的制备方法，该方法工艺简单易控制，适用于各类高分子纤维膜的复合整理，既具备单面超疏水单面亲水的双面异性特点，又具有较好的油水分离性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）利用离心纺丝或静电纺丝法制备微纳米醋酸纤维（CA）膜；
（2）利用离心纺丝或静电纺丝制备微纳米PVDF纤维膜，将PVDF纤维膜在经过甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷（MPS）疏水改性的SiO2溶胶-凝胶溶液中充分浸泡，取出晾干后在冷等离子体机中接枝八甲基环四硅氧烷（D4）单体进行超疏水整理；
（3）将亲水性的微纳米CA纤维膜与疏水性的PVDF纤维膜以热压法或粘合法进行复合，制备单面超疏水单面亲水Janus型微纳米复合纤维膜。本发明区别于纤维膜的单面超疏水或亲水整理，是将亲水性的纤维膜与超疏水性的纤维膜复合，使其具有较高油水分离效果。
离心纺丝最佳的纺丝条件是：纺丝孔直径为0.4-0.6mm，纺丝转速为6000-10000rpm/min。离心纺丝时一般控制接收棒距离纺丝头为12cm左右。
静电纺丝最佳的纺丝条件是：纺丝孔直径为0.24±0.05mm，纺丝液推注速度为0.05-0.6mm/min，纺丝电压为11-17KV，接收距离为10-25cm。
本发明以经济环保的醋酸纤维（CA）和聚偏氟乙烯（PVDF）为原料，通过将离心纺或静电纺制备的亲水性CA和疏水性PVDF纤维膜以热压或粘合的方法复合，制备单面超疏水单面亲水的Janus微纳米纤维膜，并将其应用于油水分离，可以将油水分离效率提高至98.5%，有效解决环境中油水污染问题。
本发明利用热压法及粘合法制备双面异性微纳米复合纤维膜，以离心纺或静电纺丝技术制备亲水性CA纤维膜与疏水性PVDF纤维膜，并通过覆载SiO2和等离子体接枝处理使PVDF纤维膜具有超疏水特性，在热压（90-130℃）或多巴胺、聚氨酯粘合条件下将亲水性CA纤维膜和超疏水性PVDF纤维膜贴合，制备单面超疏水单面亲水Janus微纳米纤维膜。该法制备的Janus型纤维膜可用于工业油水分离，具有可操作性好、工艺简单、高效环保、油水分离效率高等特点。
作为优选，所述步骤（1）中，纺丝液由溶质CA和溶剂组成，纺丝液中CA的质量分数为17-21wt%。
作为优选，所述步骤（1）中，采用离心纺丝时，所用纺丝液溶剂是丙酮和二甲基亚砜（DMSO）的混合液，丙酮在该纺丝液溶剂中的质量分数是65-75%。
作为优选，所述步骤（1）中，采用静电纺丝时，所用纺丝液溶剂是丙酮和N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）的混合液，丙酮在该纺丝液溶剂中的质量分数是65-75%。
作为优选，所述步骤（2）中，纺丝液由溶质PVDF和溶剂组成，纺丝液中PVDF的质量分数为10-13wt%；所用纺丝液溶剂是丙酮和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）的混合液，丙酮在该纺丝液溶剂中的质量分数是55-65%。
作为优选，所述步骤（2）中，经过甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷（MPS）疏水改性的SiO2溶胶-凝胶溶液的制备方法是：取正硅酸乙酯与无水乙醇、水混合，再加入氨水反应得到二氧化硅溶胶，正硅酸乙酯、无水乙醇、水、氨水的体积比为5:35:2:3，以5ml正硅酸乙酯计改性MPS的用量为1g，反应温度为25℃，溶胶制备反应时间为2小时，改性反应时间为24小时。
作为优选，所述步骤（3）中热压法条件是90-130℃下热压3-10min。
作为优选，所述步骤（3）中粘合法采用多巴胺或聚氨酯粘合，多巴胺溶液质量浓度为0.5-15g/L，聚氨酯溶液质量浓度为10-30%。
一种由所述的制备方法得到的单面超疏水单面亲水Janus型微纳米复合纤维膜。
本发明制得的单面超疏水、单面亲水Janus型微纳米复合纤维膜，是将亲水性纤维膜和超疏水性纤维膜通过热压或粘合的方法进行贴合，既各自保持了原纤维膜的亲疏水特性，又制得了具有亲疏水双面异性的复合纤维膜，该法制备获得的单面超疏水单面亲水Jauns型复合纤维膜用于油水分离具有良好的分离效果，具有以下特点：
（1）本发明制备工艺简单，高效环保，操作简便，可控性好；
（2）本发明利用热压和粘合的方法，将具有亲水性的CA纤维膜和超疏水性的PVDF纤维膜贴合，制得的复合纤维膜亲疏水双面异性良好；
（3）本发明制备的Jauns型微纳米复合纤维膜孔隙率大，用于油水分离效率最高可达98.5%。
附图说明
图1是水相与油相液滴在Janus型纤维膜上的状态图；
图2是Janus型纤维膜疏水面水相及油相接触角示意图；
图3是Janus型纤维膜油水分离率示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
以下实施例中，所述的CA、PVDF的分子量分别为10000g/mol、8000g/mol；
冷等离子体处理仪，HD－1B型，常州常泰等离子体技术开发有限公司。
经过甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷（MPS）疏水改性的SiO2溶胶-凝胶溶液的制备方法是：取正硅酸乙酯与无水乙醇、去离子水混合，再加入氨水反应得到二氧化硅溶胶，正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水、氨水的体积比为5:35:2:3，以5ml正硅酸乙酯计改性MPS的用量为1g，反应温度为25℃，溶胶制备反应时间为2小时，改性反应时间为24小时。
实施例1
一种单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜的制备方法，具体步骤如下：
（1）配制质量分数为19%的CA纺丝液，溶剂及比例为丙酮：DMAC = 7:3，置于加热磁力搅拌器上55℃搅拌12h，注入注射器后在静电纺丝机上进行纺丝，纺丝电压为13KV，接收距离为20cm，推注速度为0.05mm/min；
（2）配制质量分数为12%的PVDF纺丝液，溶剂及比例为丙酮：DMF = 6:4，置于加热磁力搅拌器上55℃搅拌12h后进行离心纺丝，纺丝头直径为0.4mm，纺丝转速为10000rpm/min；
（3）将纺好的PVDF纤维膜浸泡在经过MPS疏水改性的SiO2溶胶-凝胶溶液中20min，室温下晾置12h，将晾干的PVDF纤维膜在等离子体机中接枝D4气体，处理时间8min，功率60W；
（4）将亲水CA纤维膜与超疏水PVDF膜贴合在110℃条件下热压5min，制备得到单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜。
实施例2
一种单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜的制备方法，具体步骤如下：
（1）配制质量分数为19%的CA纺丝液，溶剂及比例为丙酮：DMAC = 7:3，置于加热磁力搅拌器上55℃搅拌12h，注入注射器后在静电纺丝机上进行纺丝，纺丝电压为13KV，接收距离为20cm，推注速度为0.05mm/min；
（2）配制质量分数为11%的PVDF纺丝液，溶剂及比例为丙酮：DMF = 6:4，置于加热磁力搅拌器上55℃搅拌12h后进行离心纺丝，纺丝头直径为0.4mm，纺丝转速为8000rpm/min；
（3）将纺好的PVDF纤维膜浸泡在经过MPS疏水改性的SiO2溶胶-凝胶溶液中20min，室温下晾置12h，将晾干的PVDF纤维膜在等离子体机中接枝D4气体，处理时间8min，功率100W；
（4）将亲水CA纤维膜与超疏水PVDF纤维膜在110℃条件下热压5min，制备得到单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜。
实施例3
一种单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜的制备方法，具体步骤如下：
（1）配制质量分数为18%的CA纺丝液，溶剂及比例为丙酮：DMSO = 7:3，置于加热磁力搅拌器上55℃搅拌12h，注入注射器后在离心纺丝机上进行纺丝，纺丝头直径为0.4mm，纺丝转速为8000rpm/min；
（2）配制质量分数为11%的PVDF纺丝液，溶剂及比例为丙酮：DMF = 6:4，置于加热磁力搅拌器上55℃搅拌12h后进行静电纺丝，纺丝电压为13KV，接收距离为20cm，推注速度为0.05mm/min；
（3）将纺好的PVDF纤维膜浸泡在经过MPS疏水改性的SiO2溶胶-凝胶溶液中20min，室温下晾置12h，将晾干的PVDF纤维膜在等离子体机中接枝D4气体，处理时间8min，功率80W；
（4）将亲水CA纤维膜与超疏水PVDF纤维膜在120℃条件下热压5min，制备得到单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜。
实施例4
一种单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜的制备方法，具体步骤如下：
（1）配制质量分数为18%的CA纺丝液，溶剂及比例为丙酮：DMSO = 7:3，置于加热磁力搅拌器上55℃搅拌12h，注入注射器后在离心纺丝机上进行纺丝，纺丝头直径为0.4mm，纺丝转速为8000rpm/min；
（2）配制质量分数为12%的PVDF纺丝液，溶剂及比例为丙酮：DMF = 6:4，置于加热磁力搅拌器上55℃搅拌12h后进行离心纺丝，纺丝头直径为0.4mm，纺丝转速为8000rpm/min；
（3）将纺好的PVDF纤维膜浸泡在经过MPS疏水改性的SiO2溶胶-凝胶溶液中20min，室温下晾置12h，将晾干的PVDF纤维膜在等离子体机中接枝D4气体，处理时间8min，功率80W；
（4）将亲水CA纤维膜与超疏水PVDF纤维膜用8g/L多巴胺粘合，制备得到单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜。
实施例5
一种单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜的制备方法，具体步骤如下：
（1）配制质量分数为19%的CA纺丝液，溶剂及比例为丙酮：DMAC = 7:3，置于加热磁力搅拌器上55℃搅拌12h，注入注射器后在静电纺丝机上进行纺丝，纺丝电压为13KV，接收距离为20cm，推注速度为0.05mm/min；
（2）配制质量分数为12%的PVDF纺丝液，溶剂及比例为丙酮：DMF = 6:4，置于加热磁力搅拌器上55℃搅拌12h后进行静电纺丝，纺丝电压为13KV，接收距离为20cm，推注速度为0.05mm/min；
（3）将纺好的PVDF纤维膜浸泡在经过MPS疏水改性的SiO2溶胶-凝胶溶液中20min，室温下晾置12h，将晾干的PVDF纤维膜在等离子体机中接枝D4气体，处理时间8min，功率80W；
（4）将亲水CA纤维膜与超疏水PVDF纤维膜用10g/L多巴胺粘合，制备得到单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜。
实施例6
一种单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜的制备方法，具体步骤如下：
（1）配制质量分数为18%的CA纺丝液，溶剂及比例为丙酮：DMSO = 7:3，置于加热磁力搅拌器上55℃搅拌12h，注入注射器后在离心纺丝机上进行纺丝，纺丝头直径为0.4mm，纺丝转速为10000rpm/min；
（2）配制质量分数为12%的PVDF纺丝液，溶剂及比例为丙酮：DMF = 6:4，置于加热磁力搅拌器上55℃搅拌12h后进行静电纺丝，纺丝电压为13KV，接收距离为20cm，推注速度为0.2mm/min；
（3）将纺好的PVDF纤维膜浸泡在经过MPS疏水改性的SiO2溶胶-凝胶溶液中20min，室温下晾置12h，将晾干的PVDF纤维膜在等离子体机中接枝D4气体，处理时间10min，功率80W；
（4）将亲水CA纤维膜与超疏水PVDF纤维膜用质量分数为20%的聚氨酯粘合，制备得到单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜。
本发明制备Janus微纳米纤维膜的性能测试结果如下：
（1）将水滴和油滴（1,2-二溴乙烷）滴落在实施例1制备的Janus微纳米纤维膜的疏水面上，可以观察到纤维膜具有良好的疏水性及亲油性。为了更直观的观察水相和油相在Janus复合纤维膜上的状态，我们将实施例1-6制得的Janus纤维膜在液滴形态分析仪下测试水油接触角，液滴与织物接触60s后测试数据，同一样品不同位置测试5次后取平均值，测得Janus复合纤维膜疏水面的液滴接触角如图2所示。
从图2中可以看出，制备所得Janus型微纳米复合纤维膜的疏水面水接触角均高达150°以上，其中实施例4制备的Janus型微纳米复合纤维膜疏水面水接触角最高，达到153.2°，且油相在各实施例纤维膜疏水面接触角均为0°，说明该法制得的Janus型微纳米复合纤维膜具有较高的疏水性及良好的亲油性。
（2）用上述实施例制得的Janus型微纳米复合纤维膜对1,2-二溴乙烷与去离子水的混合液进行油水分离应用测试，所得油水分离率如图3所示，从图上可以看出，该法制得的复合纤维膜分离效率均在97%以上，其中实施例4油水分离率最高，为98.5%，说明其具有良好的油水分离效果。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种单面超疏水单面亲水的Janus型微纳米复合纤维膜的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
（1）利用离心纺丝或静电纺丝法制备微纳米醋酸纤维（CA）膜；
（2）利用离心纺丝或静电纺丝制备微纳米PVDF纤维膜，将PVDF纤维膜在经过甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷（MPS）疏水改性的SiO2溶胶-凝胶溶液中充分浸泡，取出晾干后在冷等离子体机中接枝八甲基环四硅氧烷（D4）单体进行超疏水整理；
（3）将亲水性的微纳米CA纤维膜与疏水性的PVDF纤维膜以热压法或粘合法进行复合，制备单面超疏水单面亲水Janus型微纳米复合纤维膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，纺丝液由溶质CA和溶剂组成，纺丝液中CA的质量分数为17-21wt%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，采用离心纺丝时，所用纺丝液溶剂是丙酮和二甲基亚砜（DMSO）的混合液，丙酮在该纺丝液溶剂中的质量分数是65-75%。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，采用静电纺丝时，所用纺丝液溶剂是丙酮和N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）的混合液，丙酮在该纺丝液溶剂中的质量分数是65-75%。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，纺丝液由溶质PVDF和溶剂组成，纺丝液中PVDF的质量分数为10-13wt%；所用纺丝液溶剂是丙酮和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）的混合液，丙酮在该纺丝液溶剂中的质量分数是55-65%。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，经过甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷（MPS）疏水改性的SiO2溶胶-凝胶溶液的制备方法是：取正硅酸乙酯与无水乙醇、水混合，再加入氨水反应得到二氧化硅溶胶，正硅酸乙酯、无水乙醇、水、氨水的体积比为5:35:2:3，以5ml正硅酸乙酯计改性MPS的用量为1g，反应温度为25℃，溶胶制备反应时间为2小时，改性反应时间为24小时。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中热压法条件是90-130℃下热压3-10min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中粘合法采用多巴胺或聚氨酯粘合，多巴胺溶液质量浓度为0.5-15g/L，聚氨酯溶液质量浓度为10-30%。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：离心纺丝的纺丝条件是：纺丝孔直径为0.4-0.6mm，纺丝转速为6000-10000rpm/min；
静电纺丝的纺丝条件是：纺丝孔直径为0.24±0.05mm，纺丝液推注速度为0.05-0.6mm/min，纺丝电压为11-17KV，接收距离为10-25cm。
10.一种由权利要求1所述的制备方法得到的单面超疏水单面亲水Janus型微纳米复合纤维膜。
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111764170A (zh) * 2020-06-22 2020-10-13 武汉纺织大学 一种防水透湿膜及其制备方法
CN112795996A (zh) * 2021-01-27 2021-05-14 浙江格尔泰斯环保特材科技股份有限公司 一种超疏水性聚四氟乙烯纤维长丝及其制备方法
CN112875711A (zh) * 2021-01-26 2021-06-01 西南科技大学 一种梯度密度疏水氧化硅气凝胶的制备方法
CN112899888A (zh) * 2021-04-14 2021-06-04 杭州天籁新型材料有限公司 一种疏水改性SiO2接枝聚乙烯醇超疏水纤维膜的制法
CN113026209A (zh) * 2021-02-08 2021-06-25 东华大学 自驱动压电响应调控表面亲疏水的纤维膜及其制备方法
CN114016208A (zh) * 2021-10-22 2022-02-08 武汉纺织大学 高绝缘高强度聚酰亚胺纤维纸的制备方法
CN114318882A (zh) * 2021-12-31 2022-04-12 石狮市中纺学服装及配饰产业研究院 一种全生物降解janus织物的制备方法和应用
CN115198442A (zh) * 2022-06-17 2022-10-18 青岛大学 一种具有定向水分传输和高效抗菌功能的纳米膜的制备方法及应用
CN115212608A (zh) * 2021-06-29 2022-10-21 江苏中洲检测技术有限公司 一种油水分离方法
CN115253703A (zh) * 2022-08-24 2022-11-01 新疆理工学院 一种Janus二氧化硅复合纤维膜及其制备方法与应用
CN115646221A (zh) * 2022-10-31 2023-01-31 福州大学 一种光驱动单层Janus油水分离膜及其制备方法
CN116141785A (zh) * 2023-01-09 2023-05-23 武汉纺织大学 具有超高效耐洗性的非对称分离纤维膜及其制备方法
CN117127419A (zh) * 2023-10-26 2023-11-28 吴江市汉塔纺织整理有限公司 一种降温防晒面料及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103290615A (zh) * 2012-02-23 2013-09-11 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种防水透气膜及其制备方法
CN104207390A (zh) * 2014-08-13 2014-12-17 浙江伟星实业发展股份有限公司 一种防水透湿膜、其制备方法及防水透湿织物、其制备方法
CN105599077A (zh) * 2015-12-18 2016-05-25 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种基于溶凝胶法制备超疏水木材的方法
CN105854636A (zh) * 2016-05-15 2016-08-17 东北电力大学 一种高疏水性聚偏氟乙烯中空纤维膜制备的方法
CN106540549A (zh) * 2016-12-09 2017-03-29 唐山学院 一种高透气、超疏水聚醚砜中空纤维膜的制备方法
CN107737529A (zh) * 2017-10-13 2018-02-27 中国科学院生态环境研究中心 一种超疏水疏油复合膜的制备方法
CN108589048A (zh) * 2018-05-02 2018-09-28 北京服装学院 利用静电纺丝大面积制备定向毛细力驱动高效集水疏水/亲水Janus复合纤维膜的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103290615A (zh) * 2012-02-23 2013-09-11 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种防水透气膜及其制备方法
CN104207390A (zh) * 2014-08-13 2014-12-17 浙江伟星实业发展股份有限公司 一种防水透湿膜、其制备方法及防水透湿织物、其制备方法
CN105599077A (zh) * 2015-12-18 2016-05-25 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种基于溶凝胶法制备超疏水木材的方法
CN105854636A (zh) * 2016-05-15 2016-08-17 东北电力大学 一种高疏水性聚偏氟乙烯中空纤维膜制备的方法
CN106540549A (zh) * 2016-12-09 2017-03-29 唐山学院 一种高透气、超疏水聚醚砜中空纤维膜的制备方法
CN107737529A (zh) * 2017-10-13 2018-02-27 中国科学院生态环境研究中心 一种超疏水疏油复合膜的制备方法
CN108589048A (zh) * 2018-05-02 2018-09-28 北京服装学院 利用静电纺丝大面积制备定向毛细力驱动高效集水疏水/亲水Janus复合纤维膜的方法

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111764170A (zh) * 2020-06-22 2020-10-13 武汉纺织大学 一种防水透湿膜及其制备方法
CN112875711A (zh) * 2021-01-26 2021-06-01 西南科技大学 一种梯度密度疏水氧化硅气凝胶的制备方法
CN112795996A (zh) * 2021-01-27 2021-05-14 浙江格尔泰斯环保特材科技股份有限公司 一种超疏水性聚四氟乙烯纤维长丝及其制备方法
CN113026209A (zh) * 2021-02-08 2021-06-25 东华大学 自驱动压电响应调控表面亲疏水的纤维膜及其制备方法
CN113026209B (zh) * 2021-02-08 2021-12-21 东华大学 自驱动压电响应调控表面亲疏水的纤维膜及其制备方法
CN112899888A (zh) * 2021-04-14 2021-06-04 杭州天籁新型材料有限公司 一种疏水改性SiO2接枝聚乙烯醇超疏水纤维膜的制法
CN115212608A (zh) * 2021-06-29 2022-10-21 江苏中洲检测技术有限公司 一种油水分离方法
CN114016208A (zh) * 2021-10-22 2022-02-08 武汉纺织大学 高绝缘高强度聚酰亚胺纤维纸的制备方法
CN114318882B (zh) * 2021-12-31 2023-08-04 石狮市中纺学服装及配饰产业研究院 一种全生物降解janus织物的制备方法和应用
CN114318882A (zh) * 2021-12-31 2022-04-12 石狮市中纺学服装及配饰产业研究院 一种全生物降解janus织物的制备方法和应用
CN115198442A (zh) * 2022-06-17 2022-10-18 青岛大学 一种具有定向水分传输和高效抗菌功能的纳米膜的制备方法及应用
CN115198442B (zh) * 2022-06-17 2024-04-12 青岛大学 一种具有定向水分传输和高效抗菌功能的纳米膜的制备方法及应用
CN115253703A (zh) * 2022-08-24 2022-11-01 新疆理工学院 一种Janus二氧化硅复合纤维膜及其制备方法与应用
CN115253703B (zh) * 2022-08-24 2023-12-22 新疆理工学院 一种Janus二氧化硅复合纤维膜及其制备方法与应用
CN115646221A (zh) * 2022-10-31 2023-01-31 福州大学 一种光驱动单层Janus油水分离膜及其制备方法
CN116141785A (zh) * 2023-01-09 2023-05-23 武汉纺织大学 具有超高效耐洗性的非对称分离纤维膜及其制备方法
CN116141785B (zh) * 2023-01-09 2024-03-29 武汉纺织大学 具有超高效耐洗性的非对称分离纤维膜及其制备方法
CN117127419A (zh) * 2023-10-26 2023-11-28 吴江市汉塔纺织整理有限公司 一种降温防晒面料及其制备方法
CN117127419B (zh) * 2023-10-26 2024-02-02 吴江市汉塔纺织整理有限公司 一种降温防晒面料及其制备方法

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