[发明专利]一种基于静电纺技术的有机-无机复合纳米纤维膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于静电纺技术的有机‑无机复合纳米纤维膜及其制备方法，属于化学防护技术领域，该方法是以间位芳纶为原料，经过静电纺丝过程并通过对纺丝产物进行物理与化学方法进行改性，得到纤维直径小于300nm且纤维上覆盖有牢固的且小于50nm尺寸的多层次的无机纳米晶体的纳米纤维无纺布。该纳米纤维无纺布可作为防护材料应用于特种服装夹层，可提高防护过程中的降解有毒物质的能力，该膜具有良好的稳定性，并且易于后续消洗作业。

技术领域

本发明涉及纳米纤维膜及其制备方法，具体涉及一种可作为特种服装功能层的有机-无机纳米纤维膜及其制备方法，以及用该方法制得的产物在化学防护中的应用，特别涉及一种基于静电纺技术的有机-无机复合纳米纤维膜及其制备方法，属于化学防护技术领域。

背景技术

生物化学防护装备的研发由来已久。最初用于生物化学防护装备中的吸附材料主要是活性炭材料。20世纪后期，德国人将颗粒状活性炭作为吸附过滤器放入了自己研制出的防化服中，改变了以往防化服笨重，透气性差等的缺点，并且防化有效时间明显增长。除了活性碳吸附法之外，目前还发展了一些低温化学战剂消除法，使化学战剂能够在常温条件下进行分解，例如二氧化钛在光催化条件下对于芥子气的分解和氧化镁在室温条件下对芥子气分解。

但低温化学战剂消除法所需的纳米金属氧化物吸附材料存在使用不方便、易团聚、难重复利用等缺点。

因此，开发制备方法简单、成本低廉且性能好、可洗涤重复使用的新型防护材料势在必行。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种制备方法简单、成本低廉、性能好等优点的基于静电纺技术的有机-无机复合纳米纤维膜的制备方法，制备的有机-无机复合纳米纤维膜具有使用方便、不易团聚、可以重复利用的特点。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种基于静电纺技术的有机-无机复合纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料预处理：在10-40℃条件下，将芳纶放入溶剂中进行搅拌溶解，得到芳纶的高聚物溶液；

(2)静电纺丝处理：将步骤(1)所得芳纶的高聚物溶液放入静电纺丝机中，进行静电纺丝处理，得到纳米纤维膜；

(3)原位生长处理：将步骤(2)得到的纳米纤维膜与镁盐水溶液和氨水混合并在20-60℃下水浴反应1-9小时，取出，并在50-100℃下烘干，得到有机-无机复合纳米纤维膜；

(4)退火处理：将步骤(3)得到的有机-无机复合纳米纤维膜在惰性气氛下进行退火处理，得到最终的有机-无机复合纳米纤维膜。

优选地，所述步骤(1)中所述溶剂为N-N二甲基乙酰胺或丙酮和N-N二甲基乙酰胺的混合溶剂，混合溶剂的体积比例为1:9-4:6。

优选地，所述步骤(1)中所述芳纶的高聚物溶液中，芳纶的含量为5-18wt％。

优选地，所述步骤(1)中所述芳纶为间位芳纶。

优选地，所述步骤(1)中所述搅拌溶解的时间为3-24小时。

优选地，所述步骤(2)中所述静电纺丝处理的条件为：温度30-80℃，电压15-30kV。

优选地，所述步骤(2)中所述静电纺丝处理的时间为3-12小时。

优选地，所述步骤(3)中所述镁盐为硫酸镁、硝酸镁或氯化镁。

优选地，所述步骤(3)中所述镁盐水溶液中，镁盐与水的重量比例为1:10-1:100。

优选地，所述步骤(3)中所述氨水与镁盐水溶液的体积比为1:10-1:50。

优选地，所述步骤(3)中所述氨水的wt浓度为25％-28％。