[发明专利]一种功能化纳米纤维过滤材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)配制壳层聚合物纺丝液：

将MXene纳米片、溶剂以及聚合物混合均匀，聚合物完全溶解，得到含MXene纳米片的聚合物纺丝液，该纺丝液作为壳层纺丝液；

(2)配制芯层聚合物纺丝液：将聚合物溶解于溶剂中，得到聚合物纺丝液，该纺丝液作为芯层纺丝液；

(3)静电纺丝：将步骤(1)的壳层纺丝液和步骤(2)的芯层纺丝液进行同轴静电纺丝，得到功能化纳米纤维过滤材料。

2.根据权利要求1所述功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于：

步骤(1)和(2)中所述溶剂各自独立地为甲酸、N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、三氟乙酸、二氯甲烷、水和丙酮中的一种以上；

步骤(1)和(2)中所述聚合物各自独立地为聚酰胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇和聚乳酸中的至少一种。

3.根据权利要求2所述功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)和(2)所述聚合物和溶剂各自独立地分别对应如下：

聚合物为聚酰胺，溶剂为甲酸；

聚合物为聚碳酸酯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为(0.5～1.5):1；

聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯，溶剂为三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶剂，三氟乙酸和二氯甲烷体积比为(2～6)：1；

聚合物为聚对苯二甲酸丁二醇酯，溶剂为三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶剂，三氟乙酸和二氯甲烷的体积比为(0.5～5):1；

聚合物为聚氨酯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为(2～4):1；

聚合物为聚氯乙烯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为(0.5～1.5)：1；

聚合物为聚苯乙烯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺溶剂；

聚合物为聚丙烯腈，溶剂为N-N二甲基甲酰胺溶剂；

聚合物为聚乙烯醇，溶剂为水溶剂；

聚合物为聚乳酸，溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶剂，N，N-二甲基甲酰胺和丙酮的质量比为(2～6)：1。

4.根据权利要求3所述功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于：混合溶剂的用量为：

聚合物为聚碳酸酯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为1:1；

聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯，溶剂为三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶剂，三氟乙酸和二氯甲烷体积比为4：1；

聚合物为聚对苯二甲酸丁二醇酯，溶剂为三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶剂，三氟乙酸和二氯甲烷的体积比为3:2；

聚合物为聚氨酯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为7:3；

聚合物为聚氯乙烯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为1：1；

聚合物为聚乳酸，溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶剂，N，N-二甲基甲酰胺和丙酮的质量比为4：1。

5.根据权利要求1所述功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述MXene纳米片以悬浮液的形式加入，MXene纳米片悬浮液中溶剂为甲酸、N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、三氟乙酸、二氯甲烷、水和丙酮中的一种以上；

步骤(1)中所述聚合物纺丝液中MXene纳米片的含量为0.001～20wt％；

步骤(1)中所述聚合物纺丝液中聚合物的含量为5～25wt％；

步骤(2)中所述聚合物纺丝液中聚合物的含量为5～25wt.％。

6.根据权利要求1所述功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述静电纺丝的工艺条件为：电压10～30kV，接收距离5～30cm，芯层纺丝液和壳层纺丝液的注射速度相同或不同，注射速度1～5mL/h，温度0～35℃，转速20-100r/min，相对湿度0～70％。