CN114606652B - 一种光热调控型可高效油吸附擦拭布及其制备方法 - Google Patents

一种光热调控型可高效油吸附擦拭布及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114606652B
CN114606652B CN202210144141.5A CN202210144141A CN114606652B CN 114606652 B CN114606652 B CN 114606652B CN 202210144141 A CN202210144141 A CN 202210144141A CN 114606652 B CN114606652 B CN 114606652B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wiping cloth
mxene
pan
photo
thermal regulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210144141.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114606652A (zh
Inventor
罗贤
袁永美
张欢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Meson Nonwoven Technology Co ltd
Original Assignee
Suzhou Meson Nonwoven Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Meson Nonwoven Technology Co ltd filed Critical Suzhou Meson Nonwoven Technology Co ltd
Priority to CN202210144141.5A priority Critical patent/CN114606652B/zh
Publication of CN114606652A publication Critical patent/CN114606652A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114606652B publication Critical patent/CN114606652B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/728Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/0203Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
    • B01J20/0248Compounds of B, Al, Ga, In, Tl
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/265Synthetic macromolecular compounds modified or post-treated polymers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28033Membrane, sheet, cloth, pad, lamellar or mat
    • B01J20/28038Membranes or mats made from fibers or filaments
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10Other agents for modifying properties
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4282Addition polymers
    • D04H1/43Acrylonitrile series
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20Controlling water pollution; Waste water treatment
    • Y02A20/204Keeping clear the surface of open water from oil spills

Abstract

本发明公开了一种光热调控型可高效油吸附的擦拭布及其制备方法。该制备方法通过选择MXene材料以及聚丙烯腈作为擦拭布原材料,并通过静电纺丝技术制备出高比表面积的高效的吸油擦拭布,且具有光热转化特性,大大提高了擦拭布对于原油等高粘度油脂的吸附能力,且制备方法简单,成本低廉,结构可控。本发明制备的吸油擦拭布是一种新型优质的光热转化型高效油吸附擦拭布。

Description

一种光热调控型可高效油吸附擦拭布及其制备方法
技术领域
本发明属于多孔纤维吸附材料的制备领域,尤其涉及一种光热调控型MXene改性的具有高效吸附性能的擦拭布及其制备方法。
背景技术
近年来随着社会经济的高速发展,油污染引起的不可估量的经济损失存在于许多行业,如:医疗行业、汽车行业、电子产品行业、精密仪器行业等。这些行业对于无油环境要求相当苛刻,因此迫切需要质地柔软、吸油性好、耐磨性强等优点的工业擦拭布来满足其对高清洁度的要求。常用擦拭布按照加工工艺大致可分为:机织类、针织类和非织造类。其中,机织类擦拭布强度高、耐久性好,但自身易污染,再用性差;针织类擦拭布延伸性能好,质感松软,吸水性好,但容易掉毛,导致二次污染;非织造类擦拭布具有良好的吸水性和除尘性,但耐用性较差。以上三种传统加工方法制备的擦拭布虽然已经应用于实际生产,但纤维直径大、比表面积小、孔隙率低、表面缺乏活性化学基团,导致吸油量受限。除此之外,较大的纤维直径以及很多的交织点使得擦拭布表面粗糙度较高,容易擦伤被擦拭物表面。
聚丙烯腈(PAN)具有良好的可纺性、耐候性和耐日晒性,其大量的化学活性基团有利于吸附作用,因此可以作为基体材料来制备高效油吸附工业擦拭布。如在专利CN105544019A“一种高吸油聚丙烯腈中空活性碳纤维的制备方法”中,将PAN溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中得到纺丝前驱溶液,溶液经过脱气处理后进行干-湿法纺丝,得到的PAN中空纤维经洗涤干燥后编织成网,将其剪裁成块后在去离子水中浸泡预处理,随后经氧化、碳化、活化等多步处理,得到高吸油PAN中空活性碳纤维,但该专利方法获得的纤维粗大,比表面积小,吸附性能较差;此外静电纺PAN纳米纤维在吸油领域的研究亦有报道,但静电纺丝PAN纳米纤维因强度不高、耐磨性差而限制了其进一步发展,此外被擦拭物表面的油污通常具有较高的粘度,普通的PAN纳米纤维膜难以吸附此类油污,现有技术中仍存在许多不足,阻碍了聚丙烯腈(PAN)在工业擦拭布领域的应用。
因此,提供一种能够克服现有技术的不足、吸附能力强、吸附范围广、强度高、耐磨性好的以PAN为基体材料的工业擦拭布及其制备方法,对于拓展聚丙烯腈(PAN)在工业擦拭布领域的应用、促进油污处理技术的发展,具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种光热转化型可吸附油脂的擦拭布及其制备方法。本发明提供的制备方法采用MXene对PAN进行改性,通过静电纺丝技术将含有MXene的PAN溶液进行电纺,且通过调控MXene在PAN基体中的含量,获得高孔隙率与比表面积的工业擦拭布,且该擦拭布在光照下温度升高,能够提高工业器件表面油脂的流动性能,实现了对于高粘度油脂的快速高效吸附,且本发明所提供的制备方法得到的工业擦拭布具有质轻不产生粉尘、便于贮藏、易于携带等优点,是一种新型优质的光热转化型高效油吸附擦拭布。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种光热调控型可高效油吸附擦拭布制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:制备MXene纳米片:将Ti3AlC2粉末添加到氢氟酸溶液中搅拌均匀,之后进行水浴搅拌,搅拌完成后用去离子水离心处理取出下层沉淀,经干燥、研磨获得MXene纳米片;
步骤1:将PAN加入到DMF中进行搅拌混合,得到PAN纺丝前驱液;
步骤3:将步骤1制备得到的MXene纳米片加入到步骤2制备得到的PAN纺丝前驱液中,进行超声处理;
步骤4:将步骤3中经超声处理得到的含MXene纳米片的PAN纺丝前驱液进行静电纺丝,得到PAN/MXene复合纳米纤维膜。
进一步地,所述的步骤1中的Ti3AlC2粉末与氢氟酸溶液的添加比例为1:10,所述的氢氟酸溶液体积分数为40%。
进一步地,所述步骤2中PAN纺丝前驱液的浓度为1%~20%。
进一步地,所述步骤3中MXene的浓度为2~8%。
进一步地,所述步骤1中的水浴搅拌温度为25~50℃,时间为12~24h;离心处理的时间为5~10分钟,转速为5000转/分;干燥的温度为30~60℃,时间为12~24h。
进一步地,所述步骤2中搅拌混合时间为6~12h。
进一步地,所述步骤3中超声处理的温度为25~60℃,时间为1~2h,超声功率为200W,超声频率为40KHz。
进一步地,所述步骤4中的静电纺丝采用电压为8~30kV,注射器与铝箔的距离为5~25cm,推进泵的推进速度为0.1~5mL/h,环境温度为10~30℃,湿度为10%~80%,静电纺丝的时间10~20小时,得到PAN/MXene复合纳米纤维膜在室温条件下保存24小时。
进一步地,还包括步骤5:将步骤4制备得到的PAN/MXene复合纳米纤维膜进行干燥,去除残留溶剂。
进一步地,所述步骤5中的干燥为烘箱干燥,干燥温度为30℃,时间为12~24h。
一种光热调控型可高效油吸附擦拭布,由上述的制备方法制备得到。
本发明具有以下有益的技术效果:
1、本发明首次将MXene与PAN纳米纤维通过静电纺丝的方法相结合,应用于高效的吸油擦拭布中,所制备的复合膜同时具备高比表面积、高孔隙率,大大提高吸油效果;并且,随着导电MXene加入,PAN纳米纤维的直径明显缩小,纤维膜的比表面积增大,吸油能力进一步提高;结合静电纺丝技术制备的含有MXene的擦拭布,在三者的协同作用下,从擦拭布的内部结构上与使用环境共同调控,获得具有高效油吸附性能的擦拭布。
经测试,本发明提供的制备方法得到的擦拭布可吸附为自身重量3000%的有机油。
2、本发明制备得到的工业擦拭布具有出色的光热转换性能,在光照下增加其吸油能力以及吸附高粘度油脂能力。经测试,当其在太阳光照射下时,本发明提供的制备方法得到的擦拭布吸油性能提高至自身重量的4000%。
3、本发明制备得到的工业擦拭布不仅具有优异的吸油性能,并且强度高、耐磨性好,同时兼顾了力学性能等综合性能,对于拓宽聚丙烯腈(PAN)在工业擦拭布领域的应用具有重要意义。
4、本发明提供的制备方法工艺流程简单,制备的材料质量轻,表面光滑柔软,不损伤被擦拭物表面,在精密仪器、电子元件擦拭等领域有着广泛的应用前景。
经测试,该膜材料对于粘度较大的原油也具有显著的吸附能力,且对于常见油脂如花生油、环己烷、正己烷、玉米油、酒精等均具有良好的吸附效果。
附图说明
图1是本发明对比例得到的擦拭布形貌结构的微观照片;
图2是本发明实施例1得到的擦拭布形貌结构的微观照片;
图3是本发明实施例2得到的擦拭布形貌结构的微观照片;
图4是本发明实施例3得到的擦拭布形貌结构的微观照片;
图5是本发明实施例4得到的擦拭布形貌结构的微观照片;
图6是本发明对比例、实施例1-4油水接触角;
图7是本发明对比例、实施例1-4油水吸附率;
图8是本发明对比例和实施例4对不同有机物的吸附能力;
图9是本发明对比例、实施例4提供的擦拭布在不同光强下对正己烷吸附能力;
图10是本发明对比例、实施例4提供的擦拭布在不同光强下对原油的吸附率。
具体实施方式
在本部分将结合具体实施例对本发明所提供的方法进行进一步详细、具体解释与说明。需要指出的,本部分所提供的实施例不构成对本发明保护范围的限制;在本实施例的基础上所做出的非实质性改变,均与本实施例相同。
对比例
A、称取10g聚丙烯腈放入烧杯1中,再加入90g的二甲基甲酰胺。在磁力搅拌器上搅拌6小时,得到澄清且均匀的电纺前驱液;
B、量取2mL~3mL步骤A中烧杯1里的溶液,将该溶液注入到注射器1中;将注射器1固定在推进泵上,调高压电源正极连接在针头上,负极连接在接收装置2(铝箔)上;然后,设置电纺参数:高压电源电压为16kV,注射器1与其对应的接收装置2(铝箔)的距离为15cm,推进泵的推进速度1mL/h;同时控制环境温度为10~30℃,湿度为10%~80%,然后接通电源,得到擦拭布的微观形貌如图1示。从图看出PAN纳米纤维光滑、均一。
实施例1
制备MXene纳米片:将Ti3AlC2粉末添加到氢氟酸溶液中搅拌均匀,之后进行水浴搅拌,搅拌完成后用去离子水离心处理取出下层沉淀,经干燥、研磨获得MXene纳米片;Ti3AlC2粉末与氢氟酸溶液的添加比例为1:10,氢氟酸溶液体积分数为40%。水浴搅拌温度为25℃,时间为12h;离心处理的时间为5分钟,转速为5000转/分;干燥的温度为30℃,时间为12h。
A、称取10g聚丙烯腈放入烧杯1中,再加入90g的二甲基甲酰胺。在磁力搅拌器上搅拌6小时,得到浓度为10%的PAN电纺前驱液;
B、量取一定量MXene放入上述烧杯中,在磁力搅拌器上搅拌6小时,得到含MXene浓度为2%的澄清且均匀溶液,然后50℃超声处理1h,超声功率为200W,超声频率为40KHz;
C、量取2mL~3mL步骤A中烧杯1里的溶液,将该溶液注入到注射器1中;将注射器1固定在推进泵上,调高压电源正极连接在针头上,负极连接在接收装置2(铝箔)上;然后,设置电纺参数:高压电源电压为16kV,注射器1与其对应的接收装置2(铝箔)的距离为15cm,推进泵的推进速度为1mL/h;同时控制环境温度为10~30℃,湿度为10%~80%,然后接通电源,控制静电纺丝时间为20小时,将得到PAN/MXene复合纳米纤维膜在室温条件下保存24小时,获得不同吸油含量的擦拭布;将得到PAN/MXene复合纳米纤维膜,放入30℃烘箱干燥12h,去除残留溶剂,得到擦拭布产品。
对获得的擦拭布微观形貌观察,结果如图2示。从图可以看出随着MXene的加入,PAN/MXene纳米纤维的直径减小,并且含有很多串珠。
实施例2
制备MXene纳米片:将Ti3AlC2粉末添加到氢氟酸溶液中搅拌均匀,之后进行水浴搅拌,搅拌完成后用去离子水离心处理取出下层沉淀,经干燥、研磨获得MXene纳米片;Ti3AlC2粉末与氢氟酸溶液的添加比例为1:10,氢氟酸溶液体积分数为40%。水浴搅拌温度为50℃,时间为24h;离心处理的时间为10分钟,转速为5000转/分;干燥的温度为60℃,时间为24h。
A、称取10g聚丙烯腈放入烧杯1中,再加入90g的二甲基甲酰胺。在磁力搅拌器上搅拌6小时,得到浓度为10%的PAN电纺前驱液;
B、量取一定量MXene放入上述烧杯中,在磁力搅拌器上搅拌6小时,得到含MXene浓度为4%的澄清且均匀溶液,之后50℃超声处理1h,超声功率为200W,超声频率为40KHz;
C、量取2mL~3mL步骤A中烧杯1里的溶液,将该溶液注入到注射器1中;将注射器1固定在推进泵上,调高压电源正极连接在针头上,负极连接在接收装置2(铝箔)上;然后,设置电纺参数:高压电源电压为16kV,注射器1与其对应的接收装置2(铝箔)的距离为15cm,推进泵的推进速度为1mL/h;同时控制环境温度为10~30℃,湿度为10%~80%,接通电源,控制静电纺丝时间为20小时,将得到PAN/MXene复合纳米纤维膜在室温条件下保存24小时,获得不同吸油含量的擦拭布;接通电源,将得到PAN/MXene复合纳米纤维膜,放入30℃烘箱干燥24h,去除残留溶剂,得到擦拭布产品。
对获得的擦拭布微观形貌观察,结果如图3示。从图可以看出随着MXene的加入量的增加,PAN/MXene纳米纤维的直径进一步减小,并且串珠数量在减小。
实施例3
制备MXene纳米片:将Ti3AlC2粉末添加到氢氟酸溶液中搅拌均匀,之后进行水浴搅拌,搅拌完成后用去离子水离心处理取出下层沉淀,经干燥、研磨获得MXene纳米片;Ti3AlC2粉末与氢氟酸溶液的添加比例为1:10,氢氟酸溶液体积分数为40%。水浴搅拌温度为40℃,时间为20h;离心处理的时间为8分钟,转速为5000转/分;干燥的温度为50℃,时间为20h。
A、称取10g聚丙烯腈放入烧杯1中,再加入90g的二甲基甲酰胺。在磁力搅拌器上搅拌6小时,得到浓度为10%的PAN电纺前驱液;
B、量取一定量MXene放入上述烧杯中,在磁力搅拌器上搅拌6小时,得到含MXene浓度为6%的澄清且均匀溶液,之后50℃超声处理1h,超声功率为200W,超声频率为40KHz;
C、量取2mL~3mL步骤A中烧杯1里的溶液,将该溶液注入到注射器1中;将注射器1固定在推进泵上,调高压电源正极连接在针头上,负极连接在接收装置2(铝箔)上;然后,设置电纺参数:高压电源电压为16kV,注射器1与其对应的接收装置2(铝箔)的距离为15cm,推进泵的推进速度为1mL/h;同时控制环境温度为10~30℃,湿度为10%~80%,接通电源,控制静电纺丝时间为20小时,将得到PAN/MXene复合纳米纤维膜在室温条件下保存24小时,获得不同吸油含量的擦拭布;将得到PAN/MXene复合纳米纤维膜,放入30℃烘箱干燥20h,去除残留溶剂,得到擦拭布产品。
对获得的擦拭布微观形貌观察,结果如图4示。从图可以看出,当MXene的含量增加到加入6%时,PAN/MXene纳米纤维的直径达到最小值,并且串珠完全消失。擦拭布吸水与吸油效果良好,油吸附效果显著提高。
实施例4
制备MXene纳米片步骤同实施例1。
A、称取10g聚丙烯腈放入烧杯1中,再加入90g的二甲基甲酰胺。在磁力搅拌器上搅拌6小时,得到浓度为10%的PAN电纺前驱液;
B、量取一定量MXene放入上述烧杯中,在磁力搅拌器上搅拌6小时,得到含MXene浓度为8%的澄清且均匀溶液,之后50℃超声处理1h,超声功率为200W,超声频率为40KHz;
C、量取2mL~3mL步骤A中烧杯1里的溶液,将该溶液注入到注射器1中;将注射器1固定在推进泵上,调高压电源正极连接在针头上,负极连接在接收装置2(铝箔)上;然后,设置电纺参数:高压电源电压为16kV,注射器1与其对应的接收装置2(铝箔)的距离为15cm,推进泵的推进速度为1mL/h;同时控制环境温度为10~30℃,湿度为10%~80%,接通电源,控制静电纺丝时间为10小时,将得到PAN/MXene复合纳米纤维膜在室温条件下保存24小时,获得不同吸油含量的擦拭布;将得到PAN/MXene复合纳米纤维膜,放入30℃烘箱干燥20h,去除残留溶剂,得到擦拭布产品。
对获得的擦拭布微观形貌观察,结果如图5示。从图可以看出,当MXene的浓度达到8%时,PAN/MXene纳米纤维的直径有所增大,并且纤维表面可以看到MXene颗粒。由于MXene含量的提高,光转化效率提高,对于高粘度原油的吸附效果显著。
实施例5
制备MXene纳米片步骤同实施例1。
A、称取10g聚丙烯腈放入烧杯1中,再加入99g的二甲基甲酰胺。在磁力搅拌器上搅拌6小时,得到浓度为1%的PAN电纺前驱液;
B、量取一定量MXene放入上述烧杯中,在磁力搅拌器上搅拌6小时,得到含MXene浓度为8%的澄清且均匀溶液,之后50℃超声处理1h,超声功率为200W,超声频率为40KHz;
C、量取2mL~3mL步骤A中烧杯1里的溶液,将该溶液注入到注射器1中;将注射器1固定在推进泵上,调高压电源正极连接在针头上,负极连接在接收装置2(铝箔)上;然后,设置电纺参数:高压电源电压为8kV,注射器1与其对应的接收装置2(铝箔)的距离为5cm,推进泵的推进速度为0.1mL/h;同时控制环境温度为10~30℃,湿度为10%~80%,然后接通电源,控制静电纺丝时间为10小时,将得到PAN/MXene复合纳米纤维膜在室温条件下保存24小时,获得不同吸油含量的擦拭布;将得到PAN/MXene复合纳米纤维膜,放入30℃烘箱干燥20h,去除残留溶剂,得到擦拭布产品。
实施例6
制备MXene纳米片步骤同实施例1。
A、称取10g聚丙烯腈放入烧杯1中,再加入约56.67g的二甲基甲酰胺。在磁力搅拌器上搅拌6小时,得到浓度为15%的PAN电纺前驱液;
B、量取一定量MXene放入上述烧杯中,在磁力搅拌器上搅拌6小时,得到含MXene浓度为8%的澄清且均匀溶液,之后60℃超声处理1.5h,超声功率为200W,超声频率为40KHz;
C、量取2mL~3mL步骤A中烧杯1里的溶液,将该溶液注入到注射器1中;将注射器1固定在推进泵上,调高压电源正极连接在针头上,负极连接在接收装置2(铝箔)上;然后,设置电纺参数:高压电源电压为30kV,注射器1与其对应的接收装置2(铝箔)的距离为25cm,推进泵的推进速度为5mL/h;同时控制环境温度为10~30℃,湿度为10%~80%,然后接通电源,控制静电纺丝时间为15小时,将得到PAN/MXene复合纳米纤维膜在室温条件下保存24小时,获得不同吸油含量的擦拭布;将得到PAN/MXene复合纳米纤维膜,放入30℃烘箱干燥20h,去除残留溶剂,得到擦拭布产品。
实施例7
制备MXene纳米片步骤同实施例1。
A、称取10g聚丙烯腈放入烧杯1中,再加入40g的二甲基甲酰胺。在磁力搅拌器上搅拌6小时,得到浓度为20%的PAN电纺前驱液;
B、量取一定量MXene放入上述烧杯中,在磁力搅拌器上搅拌12小时,得到含MXene浓度为8%的澄清且均匀溶液,之后60℃超声处理2h,超声功率为200W,超声频率为40KHz;
C、量取2mL~3mL步骤A中烧杯1里的溶液,将该溶液注入到注射器1中;将注射器1固定在推进泵上,调高压电源正极连接在针头上,负极连接在接收装置2(铝箔)上;然后,设置电纺参数:高压电源电压为30kV,注射器1与其对应的接收装置2(铝箔)的距离为25cm,推进泵的推进速度为5mL/h;同时控制环境温度为10~30℃,湿度为10%~80%,然后接通电源,控制静电纺丝时间为10小时,将得到PAN/MXene复合纳米纤维膜在室温条件下保存24小时,获得不同吸油含量的擦拭布;将得到PAN/MXene复合纳米纤维膜,放入30℃烘箱干燥20h,去除残留溶剂,得到擦拭布产品。
实验及结果说明:
一、取上述对比例、实施例1-4制得的擦拭布(对比例-PAN纳米纤维,实施例1-PAN/MXene-2%,实施例2-PAN/MXene-4%,实施例3-PAN/MXene-6%,实施例4-PAN/MXene-8%)分别进行油水接触角测量如图6所示。可以看出,本发明实施例提供的擦拭布具有良好的亲水与亲油性。
二、将上述对比例、实施例1-4制得的擦拭布(对比例-PAN纳米纤维,实施例1-PAN/MXene-2%,实施例2-PAN/MXene-4%,实施例3-PAN/MXene-6%,实施例4-PAN/MXene-8%)完全浸入正己烷溶液中一段时间,直到达到膨胀平衡。称量吸附前后擦拭布的质量变化,计算出擦拭布的吸附能力。从图7中可以看出,本发明实施例4提供的擦拭布,光转化效果显著,因此对于油具有良好的吸附能力。
三、将上述对比例、实施例4制得的擦拭布(对比例-PAN纳米纤维,实施例4-PAN/MXene-8%)分别完全浸入不同有机溶液如花生油、原油、玉米油、酒精、正己烷中一段时间,直到达到膨胀平衡。称量吸附前后擦拭布的质量变化,计算出擦拭布的吸附能力。从图8中可以看出,本发明实施例4提供的擦拭布对常见油脂均具有良好的吸附效果。
四、将上述对比例、实施例4制得的擦拭布(对比例-PAN纳米纤维,实施例4-PAN/MXene-8%)在不同光强下完全浸入正己烷溶液中一段时间直到达到膨胀平衡。称量吸附前后擦拭布的质量变化,计算出擦拭布的吸附能力。从图9的分析结果可以看出,本发明得到的擦拭布在经过光照后油吸附能力明显提高。
五、将上述对比例、实施例4制得的擦拭布(对比例-PAN纳米纤维,实施例4-PAN/MXene-8%)在不同光强下完全浸入原油中一段时间直到达到膨胀平衡。称量吸附前后擦拭布的质量变化,计算出擦拭布的吸附能力。从图10的分析结果可以看出,本发明得到的擦拭布在经过光照后吸附粘度较大的油的能力明显提高。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
本发明具有以下有益的技术效果:
1、本发明首次将二维材料MXene与PAN纳米纤维通过静电纺丝的方法相结合,应用于高效的吸油擦拭布中,所制备的复合膜同时具备高比表面积与高孔隙率,大大提高吸油效果。
2、本发明提出的工业擦拭布利用MXene材料对PAN纳米纤维进行改性,使得擦拭布具有出色的光热转换性能,在光照下增加其吸油能力以及吸附高粘度油脂能力。结合静电纺丝技术制备的含有MXene的擦拭布,在三者的协同作用下,从擦拭布的内部结构上与使用环境共同调控,获得具有高效油吸附性能的擦拭布。
3、本发明提出的擦拭布结构中,随着导电MXene加入,PAN纳米纤维的直径明显缩小,纤维膜的比表面积增大,吸油能力进一步提高。
4、由于工艺流程简单,制备的材料质量轻,表面光滑柔软,不损伤被擦拭物表面,在精密仪器、电子元件擦拭等领域有着广泛的应用前景。

Claims (10)

1.一种光热调控型可高效油吸附擦拭布制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:制备MXene纳米片:将Ti3AlC2粉末添加到氢氟酸溶液中搅拌均匀,之后进行水浴搅拌,搅拌完成后用去离子水离心处理取出下层沉淀,经干燥、研磨获得MXene纳米片;
步骤2:将PAN加入到DMF中进行搅拌混合,得到PAN纺丝前驱液;
步骤3:将步骤1制备得到的MXene纳米片加入到步骤2制备得到的PAN纺丝前驱液中,进行超声处理;
步骤4:将步骤3中经超声处理得到的含MXene纳米片的PAN纺丝前驱液进行静电纺丝,得到PAN/MXene复合纳米纤维膜。
2.如权利要求1所述的一种光热调控型可高效油吸附擦拭布制备方法,其特征在于:所述的步骤1中的Ti3AlC2粉末与氢氟酸溶液的添加比例为1:10,所述的氢氟酸溶液体积分数为40%。
3.如权利要求1或2所述的一种光热调控型可高效油吸附擦拭布制备方法,其特征在于:所述步骤2中PAN纺丝前驱液的浓度为1%~20%。
4.如权利要求3所述的一种光热调控型可高效油吸附擦拭布制备方法,其特征在于:所述步骤3中MXene的浓度为2~8%。
5.如权利要求2所述的一种光热调控型可高效油吸附擦拭布制备方法,其特征在于:所述步骤1中的水浴搅拌温度为25~50℃,时间为12~24h;离心处理的时间为5~10分钟,转速为5000转/分;干燥的温度为30~60℃,时间为12~24h。
6.如权利要求1所述的一种光热调控型可高效油吸附擦拭布制备方法,其特征在于:所述步骤2中搅拌混合时间为6~12h。
7.如权利要求4所述的一种光热调控型可高效油吸附擦拭布制备方法,其特征在于:所述步骤3中超声处理的温度为25~60℃,时间为1~2h,超声功率为200W,超声频率为40KHz。
8.如权利要求4所述的一种光热调控型可高效油吸附擦拭布制备方法,其特征在于:所述步骤4中的静电纺丝采用电压为8~30kV,注射器与铝箔的距离为5~25cm,推进泵的推进速度为0.1~5mL/h,环境温度为10~30℃,湿度为10%~80%,静电纺丝的时间10~20小时,得到PAN/MXene复合纳米纤维膜在室温条件下保存。
9.如权利要求1所述的一种光热调控型可高效油吸附擦拭布制备方法,其特征在于:还包括步骤5:将步骤4制备得到的PAN/MXene复合纳米纤维膜进行干燥,去除残留溶剂。
10.一种光热调控型可高效油吸附擦拭布,其特征在于:所述的擦拭布系如权利要求1-9任一所述的制备方法制备得到。
CN202210144141.5A 2022-02-17 2022-02-17 一种光热调控型可高效油吸附擦拭布及其制备方法 Active CN114606652B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210144141.5A CN114606652B (zh) 2022-02-17 2022-02-17 一种光热调控型可高效油吸附擦拭布及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210144141.5A CN114606652B (zh) 2022-02-17 2022-02-17 一种光热调控型可高效油吸附擦拭布及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114606652A CN114606652A (zh) 2022-06-10
CN114606652B true CN114606652B (zh) 2023-07-21

Family

ID=81858457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210144141.5A Active CN114606652B (zh) 2022-02-17 2022-02-17 一种光热调控型可高效油吸附擦拭布及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114606652B (zh)

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017214741A1 (zh) * 2016-06-14 2017-12-21 杨磊 壳聚糖/聚乙烯醇复合纳米导电纤维的制备工艺
CN108579212A (zh) * 2018-05-22 2018-09-28 华南理工大学 一种功能化纳米纤维过滤材料及其制备方法和应用
CN108855167A (zh) * 2018-07-13 2018-11-23 吉林大学 一种碳掺杂TiO2纳米多级结构材料及其应用
CN110833708A (zh) * 2019-11-22 2020-02-25 中国石油大学(华东) 一种MXene基高效油水分离海绵的制备方法
CN111082051A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 华南理工大学 一种含单层MXene纳米片的碳纤维复合材料及制备和应用
CN111849025A (zh) * 2020-07-01 2020-10-30 武汉工程大学 一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法
CN112626630A (zh) * 2020-12-20 2021-04-09 江苏纳盾科技有限公司 一种基于二维纳米碳化钛导电浆的制备方法及应用
CN112695413A (zh) * 2020-12-18 2021-04-23 广东工业大学 一种MXene/多孔碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用
CN112760822A (zh) * 2020-12-29 2021-05-07 武汉纺织大学 可降解的光热转换膜材料及其制备方法
CN112850712A (zh) * 2021-01-04 2021-05-28 湖北亿纬动力有限公司 一种MXene材料的制备方法及应用
CN112941899A (zh) * 2021-03-05 2021-06-11 苏州经贸职业技术学院 一种MXenes-AgNPs协同的抗菌棉织物及其制备方法
CN112973653A (zh) * 2021-02-23 2021-06-18 浙江理工大学 基于聚偕胺肟的Mxene膜吸附材料的制备方法及提铀方法
CN113683092A (zh) * 2021-10-26 2021-11-23 中国民航大学 一种氮硫共掺杂Ti3C2-MXene纳米片及其制备方法与应用
CN113860437A (zh) * 2021-10-22 2021-12-31 苏州中晟环境修复有限公司 一种强化复合生物材料的水体原位修复方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107537323B (zh) * 2017-10-24 2020-05-12 中国地质大学(北京) 一种用于光热脱盐的MXene纳米线复合电纺纤维膜
CN109167066A (zh) * 2018-09-03 2019-01-08 济南大学 一种少层碳化钛原位生长氮掺杂碳纳米管三维复合材料的制备方法
CN109449404B (zh) * 2018-10-30 2021-01-15 肇庆市华师大光电产业研究院 一种锂硫电池正极材料用硫-氮掺杂碳纳米纤维-MXene复合材料及其制备方法
CN112553641B (zh) * 2020-11-24 2022-02-15 华南理工大学 一种基于纤维骨架的MXene与过渡金属硫化物复合纳米催化剂及其制备方法
CN113005567A (zh) * 2021-02-25 2021-06-22 同济大学 新型MXene修饰的多孔碳纤维复合电极的制备及应用
CN113675004A (zh) * 2021-08-16 2021-11-19 信阳师范学院 MnO2包覆的MXene/C纳米纤维材料制备方法
CN113830743A (zh) * 2021-09-24 2021-12-24 北京科技大学 一种氮化钛MXene纳米片的制备方法
CN114050248B (zh) * 2021-11-17 2024-02-23 信阳师范学院 一种MXene/MnOx纳米纤维的静电纺丝制备方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017214741A1 (zh) * 2016-06-14 2017-12-21 杨磊 壳聚糖/聚乙烯醇复合纳米导电纤维的制备工艺
CN108579212A (zh) * 2018-05-22 2018-09-28 华南理工大学 一种功能化纳米纤维过滤材料及其制备方法和应用
CN108855167A (zh) * 2018-07-13 2018-11-23 吉林大学 一种碳掺杂TiO2纳米多级结构材料及其应用
CN110833708A (zh) * 2019-11-22 2020-02-25 中国石油大学(华东) 一种MXene基高效油水分离海绵的制备方法
CN111082051A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 华南理工大学 一种含单层MXene纳米片的碳纤维复合材料及制备和应用
CN111849025A (zh) * 2020-07-01 2020-10-30 武汉工程大学 一种具有太阳光调控吸油性能的三聚氰胺海绵的制备方法
CN112695413A (zh) * 2020-12-18 2021-04-23 广东工业大学 一种MXene/多孔碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用
CN112626630A (zh) * 2020-12-20 2021-04-09 江苏纳盾科技有限公司 一种基于二维纳米碳化钛导电浆的制备方法及应用
CN112760822A (zh) * 2020-12-29 2021-05-07 武汉纺织大学 可降解的光热转换膜材料及其制备方法
CN112850712A (zh) * 2021-01-04 2021-05-28 湖北亿纬动力有限公司 一种MXene材料的制备方法及应用
CN112973653A (zh) * 2021-02-23 2021-06-18 浙江理工大学 基于聚偕胺肟的Mxene膜吸附材料的制备方法及提铀方法
CN112941899A (zh) * 2021-03-05 2021-06-11 苏州经贸职业技术学院 一种MXenes-AgNPs协同的抗菌棉织物及其制备方法
CN113860437A (zh) * 2021-10-22 2021-12-31 苏州中晟环境修复有限公司 一种强化复合生物材料的水体原位修复方法
CN113683092A (zh) * 2021-10-26 2021-11-23 中国民航大学 一种氮硫共掺杂Ti3C2-MXene纳米片及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN114606652A (zh) 2022-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102436934B (zh) 复合纳米碳纸及其制备方法
CN110136998B (zh) 一种金属有机骨架碳纤维复合薄膜的制备方法及其应用
CN113073426B (zh) 多孔多中空柔性复合纳米纤维膜材料及其制备方法
CN107424850A (zh) 一种利用水热-活化-热解法制备纤维素基多孔碳材料的方法并用于超级电容器电极
CN112164592B (zh) 一种CeO2纳米粒子修饰的Co3S4纳米片阵列的制备方法
CN107195906A (zh) 一种多孔碳布、制备方法及其应用
CN105734725A (zh) 一种“囊泡串”结构纯碳纤维材料及其制备方法
CN105836746A (zh) 一种超级电容器用海绵状多孔碳材料的制备方法
CN1962429A (zh) 纯碳纳米管薄膜的制备方法
CN108841175A (zh) 多孔活性碳/MnS/聚吡咯三元复合纳米纤维的制备方法及用途
CN114606652B (zh) 一种光热调控型可高效油吸附擦拭布及其制备方法
CN114300702A (zh) 一种含有氧化铈改性碳纳米纤维的燃料电池气体扩散层结构及其制备方法
CN112103089B (zh) 氮掺杂石墨烯量子点/土元粉基多孔碳复合材料电极、其应用及其制备方法
CN112086299A (zh) 一种超级电容器柔性薄膜电极材料及其制备方法
CN110060877A (zh) 一种超级电容器用多原子掺杂碳/聚苯胺复合材料的制备方法
CN115376837A (zh) 一种氮氟共掺杂蜂窝状活性炭及其制备方法和应用
CN114643671B (zh) 一种环境友好型可高效吸附油脂擦拭布及其制备方法
CN113223865A (zh) 一种纳米棒状结构的氧化钒电极材料及其制备方法和应用
CN115036151A (zh) 一种导电高聚物基复合电极材料的制备方法
CN112877794A (zh) 一种静电纺丝制备pvdf多孔纤维的方法
CN110205710B (zh) 大比表面积高强度柔性静电纺丝炭纤维及其制备方法
CN111180219B (zh) 一种基于PI/ZrO2纳米纤维碳气凝胶柔性超级电容器的制备方法
CN115447234B (zh) 一种用于光热转换的双面膜材料的制备方法
CN114855368B (zh) 一种具备吸附性能的纳米纤维膜的制备方法
CN109545577A (zh) 一种提高石墨电容的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant