[发明专利]一种以玻璃纤维为基材的复合纳米纤维膜及制作方法

说明书

本发明公开了一种以玻璃纤维为基材的复合纳米纤维膜及制作方法，所述复合纳米纤维膜是以玻璃纤维为支撑基材，在玻璃纤维上复合纳米纤维层的双层结构，所述纳米纤维层包括以下组分：二甲基乙酰胺、丙酮和PVDF，所述二甲基乙酰胺与丙酮的体积比为9:1‑6:4，所述PVDF的质量分数为8.5％‑13％；制作上述复合纳米纤维膜的方法为：一、配料制备纺丝液，二、静电纺丝复合纳米纤维层；本发明的制作方法简单、制备的复合纳米纤维膜纤维直径为150‑800nm，纳米层厚度为15‑20μm，绝对过滤精度为0.45‑10μm，过滤效率可达99.999％以上。

技术领域

本发明涉及纳米纤维膜技术领域，尤其涉及一种以玻璃纤维为基材的复合纳米纤维膜及制作方法。

背景技术

纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料，其纤维直径一般在几十纳米-几百纳米之间；极细的纤维直径使得纳米纤维具有极高的比表面积，极小的孔隙尺寸和极高的孔隙率及静电驻留性等特点，在过滤行业具有极大的应用价值。

在国外，由于极其重视产业化，美国Donaldson公司在30年前就将静电纺纳米纤维材料应用于工业气体过滤、液体过滤、发动机空气过滤、洁净室空气过滤中；自2003年起，捷克的Elmarco公司开发了纳米蜘蛛静电纺丝技术，首次在全球实现了静电纺丝设备的工业化，利用此静电纺丝技术生产的纳米纤维产品已经商业化用于防护口罩、吸声防噪等领域。

在国内，我国在纳米纤维领域的研究也已进行多年，上海、长春、北京、苏州等地的研究院所和高等院校在纳米纤维成形与应用方面的研究已取得不小的成绩；同时，近年来，纳米纤维在众多领域的应用优势被大量的学术论文报导，并受到了产业界的重视。

然而，我国在纳米纤维领域的研究总体来说还停留在实验室阶段，没有形成纳米纤维过滤膜的产业化生产。另外，利用现有技术生产的纳米纤维膜还存在过滤精度范围窄，过滤效率不高，不耐高温，不易再生、清洗和维护等问题，无法满足在工业生产和科学技术发展下对过滤膜提出的更高要求，其性能还有待进一步提高。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提供一种以玻璃纤维为基材的复合纳米纤维膜，该纤维膜精度范围广，过滤效率高，颗粒拦截率可达99.999％以上，并且具有再生效果好，易于清洗和维护，油水分离效果好等特点。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种以玻璃纤维为基材的复合纳米纤维膜，所述复合纳米纤维膜是以玻璃纤维为支撑基材，在玻璃纤维上复合纳米纤维层的双层结构，所述纳米纤维层包括以下组分：二甲基乙酰胺、丙酮和聚偏氟乙烯，所述二甲基乙酰胺与丙酮的体积比为9:1-6:4，所述聚偏氟乙烯的质量分数为8.5％-13％。

进一步，所述复合纳米纤维膜的纤维直径为150-800nm，纳米纤维层厚度为15-20μm。

进一步，所述复合纳米纤维膜的绝对过滤精度为0.45-10μm。

进一步，所述复合纳米纤维膜的过滤精度达0.5μm，过滤效率≥99.999％。

本发明的另一个目的是提供一种制作所述的以玻璃纤维为基材的复合纳米纤维膜的方法，包括以下步骤：

配料制备纺丝液：按照体积比9:1-6:4量取二甲基乙酰胺和丙酮，混匀得到混合溶液，将聚偏氟乙烯置于温度为60-90℃的烘箱中烘干20-26h，得到聚偏氟乙烯干粉，称取聚偏氟乙烯干粉加入混合溶液中，搅拌混匀后，转入搅拌反应釜中，在温度为65-95℃的条件下，搅拌反应8h后，自动开启乳化泵6-12min后，随后每搅拌反应2h，开启乳化泵6-12min，搅拌10-14h后，关闭搅拌器，得到纺丝液；

静电纺丝复合纳米纤维层：将玻璃纤维基材以被动收卷形式卷入收卷辊上，通过静电纺丝机对纺丝液进行静电纺丝操作，将纺丝液复合在玻璃纤维基材上形成纳米纤维层。