[发明专利]适用于染料分离的高导热静电纺丝薄膜及制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种适用于染料分离的高导热静电纺丝薄膜及制备方法和应用，采用功能化的氮化硼纳米材料作为导热填料，再通过简单的超声及机械搅拌制备均匀的氮化硼纳米填料/聚乙烯醇纺丝液，随后采用静电纺丝制备聚乙烯醇/氮化硼纳米复合膜，即为适用于染料分离的高导热静电纺丝薄膜。与现有技术相比，本发明制备的聚乙烯醇/氮化硼纳米复合膜对染料具有一定的分离效果，同时相比于纯的聚乙烯醇膜具有更优良的导热性能，并且制作方法简单，原料易得。面临当前对材料使用提出的高要求，本发明制备的材料在污水处理、导热散热等方面都有着潜在的更广泛的应用。

技术领域

本发明属于膜分离材料技术领域，尤其是涉及一种适用于染料分离的高导热静电纺丝薄膜及制备方法和应用。

背景技术

环境污染问题已经成为全球范围的严重问题，因为它们不仅对人类的健康有很大影响，而且也给社会的可持续发展带来极其重大的负面影响，因此亟待解决。而水污染问题是环境污染问题中的最严重的问题之一，这与各种有机染料和重金属离子的排放以及原油和石油产品的泄漏有关，且日益严重。当前，已经开发了许多策略或新材料来处理废水。在这些材料中，膜材料被人类注意到了。膜材料具有低密度，高比表面积的轻质材料，具有好的吸附性能。然而，由于污染源来源广泛，处理不同的污染物要求的方式也各有差异，这就在很大程度上提高了对污水处理材料的性能要求和使用要求。

高分子材料由于具有良好的成膜性，易成型，良好的力学性能等特点一直以来都是常用的膜材料。然而，由于高分子自身的特点也常常限制了它的使用范围。随着当前材料使用环境日趋复杂，在高分子膜使用的很多环境中往往伴随着热量、高温等问题，由于高分子材料极低的热导率，故而在长时间的使用过程中容易造成热量的积累，这就必然导致材料性能的下降及使用寿命的缩短。因此，为提高膜材料的使用性能，保证材料在变化更多的环境中可以继续高效的工作，对高分子膜材料导热性能的提升是不可或缺的。填充高导热填料制备高分子基复合材料是目前提升高分子材料导热性能最常用的方法。当前，已有通过填充碳纳米管、氮化铝、二氧化硅、碳化硅等导热填料制备聚合物基导热复合材料，然而都存在高填充量或高填充量导致材料失去柔性的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于染料分离的高导热静电纺丝薄膜及制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种适用于染料分离的高导热静电纺丝薄膜的制备方法，由对氨基苯磺酸功能化的氮化硼纳米材料与水溶性聚乙烯醇共混复合后静电纺丝得到复合丝直径为5～500nm，薄膜厚度为1μm～5mm的聚乙烯醇/氮化硼纳米复合膜，即为所述的适用于染料分离的高导热静电纺丝薄膜。

优选地，该方法包括以下步骤：

(1)将氮化硼粉末和对氨基苯磺酸在惰性气体保护下，球磨处理10～30h；

(2)球磨处理后取出并分散在去离子水中，超声处理5～12h，然后过滤并用去离子水洗涤过滤得到的固体；

(3)将固体再超声分散在去离子水中，3000～4000rpm离心分离，过滤，干燥后获得氮化硼纳米填料，即为对氨基苯磺酸功能化的氮化硼纳米材料；

(4)在90～95℃的温度下，将聚乙烯醇溶解到氮化硼纳米片的分散液中，得到氮化硼纳米填料-聚乙烯醇纺丝液；

(5)采用静电纺丝法制得聚乙烯醇/氮化硼纳米复合膜，即为所述的适用于染料分离的高导热静电纺丝薄膜。

优选地，步骤(1)中氮化硼粉末与对氨基苯磺酸的质量比为1:1～1:40。

优选地，所述的球磨处理过程中的球磨珠包括玛瑙球磨珠或氧化锆球磨珠，且氮化硼粉末与对氨基苯磺酸的总质量与球磨珠的总质量比为1:1～1:10。

优选地，所述的球磨处理过程中的球磨速度为500～750r/min。