[发明专利]具备微孔-纳孔结构的纳米纤维多孔滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具备微孔‑纳孔结构的纳米纤维多孔滤膜及其制备方法，属于膜分离技术领域。该制备方法包括将微球置于纳米纤维悬浮液中，搅拌均匀得混合液，对混合液真空抽滤成膜，再置于微球溶解液中完全去除微球后，清洗、干燥即制备得到具有微孔‑纳孔结构的纳米纤维多孔滤膜。本发明的制备工艺简单，成本较低，但制备得到的多孔滤膜不必与基材复合即可用于水过滤或空气过滤，同时，由于多孔滤膜内部具备多层的微孔及纳孔结构，过滤性能测试得到在压强为0.02MPa下，初始水通量达到1000L/m²h，对粒径为50nm～500nm的粒子截留率达到99.8％。

技术领域

本发明涉及纳米纤维多孔膜，属于膜分离技术领域，具体地涉及一种具备微孔-纳孔结构的纳米纤维多孔滤膜及其制备方法。

背景技术

纳米纤维膜由纳米纤维组成，具有较小的孔径，较高的孔隙率，能有效的拦截水和空气中的颗粒物，被广泛的应用于生物、医药、食品及工业等领域，特别是水过滤以及空气过滤方面。采用静电纺丝是制备纳米纤维膜的常见方法，但是该方法所制备的纳米纤维多孔膜结构单一，机械强度弱。

如中国发明专利(授权公告号：CN103537198B，授权公告日：2016-06-29)公开了一种Kevlar纳米纤维多孔膜及其制备方法与应用。该制备方法包括将Kevlar纤维溶解在有机溶剂中，加入助剂和强碱，加热搅拌分散，得到Kevlar纳米纤维分散体；向分散体加入成孔剂，搅拌均匀，形成铸膜液，真空脱气待用；把铸膜液在玻璃板上刮涂成膜，蒸发溶剂，放入凝胶浴中，得到凝胶膜，放入水中浸泡；把浸泡好的凝胶膜热处理，得到高强度、耐高温、耐溶剂的Kevlar纳米纤维多孔膜；该发明的制备方法比较温和，制备得到的纳米纤维多孔膜保留了优良的高强度、高模量、耐溶剂的性能，并且还具备三维多孔结构，适用于恶劣环境中的水处理工作。然而，该发明采用的成孔剂导致最终制备的纳米纤维多孔膜结构单一，实际使用过程中很容易造成孔隙堵塞。

微球作为一种微粒分散体系，其在药剂学中的定义是指药物溶解或分散于高分子材料中形成的粒径范围在1～500微米之间的微小球状实体，按照大小可分为纳米微球和微米微球，其主要作为微球制剂应用于靶向性药物技术领域，能够使药物在体内所需部位释药，提高药物有效浓度，同时使其他部位药物浓度相应降低，使药物全身毒性和不良反应减小。

此外，微球还用于制备纳米纤维材料的多孔结构，如中国发明专利申请(申请公布号：CN102505400A，申请公布日：2012-06-20)公开了一种多孔纳米纤维膜的制备方法，该制备方法包括将前驱体溶液与PS纳米球混合，获得静电纺丝原液，并对静电纺丝原液进行静电纺丝，获得初级的纳米纤维膜，继续讲纳米纤维膜置于炉体中煅烧，去除PS纳米微球，得到多孔纳米纤维膜。本发明通过在制备过程中添加一定量的PS纳米微球，可以有效控制多孔纳米纤维中孔的大小与直径，然而，该发明是在纳米纤维上制备得到多孔网状结构，该网状结构的纳米纤维比纳米粒子具有更好的电荷传输性能，有利于光电转换效率的提高。

又如期刊ACS Nano.VOL6.NO.5.4020-4028.2012公开了具备高能量和功率密度的3D大孔石墨烯超级电容器框架，具体公开了采用聚苯乙烯微粒作为牺牲物来构建石墨烯的三维大孔结构，在此基础上继续对其进行化学改性，制备得到具有大面积的多孔石墨烯结构，具备该结构的材料能够促进快速离子在电极内传输，同时保持良好的电子传导性，其可作为高功率和能量密度的储能装置。

然而，上述2篇报道都是通过建立三维大孔结构以提高内部电子转移效率，并不涉及到过滤膜技术领域，目前也未有关于将微球应用到过滤膜中的报道。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种制备工艺简单，且同时具备微孔结构和纳孔结构的纳米纤维多孔滤膜。