[发明专利]自支撑纳米纤维超高温过滤膜材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种自支撑纳米纤维超高温过滤膜材料的制备方法，步骤包括：1)将至少一种金属盐或硅酸盐水解，形成氢氧化物纳米胶粒，随后加入无机高分子絮凝剂搅拌均匀，得到前驱体溶液；金属盐或硅酸盐与无机高分子絮凝剂的摩尔比为1：0.001‑0.05；2)将前驱体溶液通过静电纺丝工艺得到前驱体纳米纤维；3)将前驱体纳米纤维在至少一种气氛下煅烧，得到自支撑纳米纤维超高温过滤膜材料。本发明的方法，在前驱体溶液形成过程中无需加入有机高分子聚合物，显著的提高了产量，表现出较好的柔性和拉伸强度，具有较高的孔隙率和优异的耐高温性过滤效果。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及一种自支撑纳米纤维超高温过滤膜材料的制备方法。

背景技术

近年来，随着人类活动的加剧和工业的加速发展，钢铁、交通、冶炼等各类排放源排放了大量高温烟尘，使大气中颗粒污染物急剧增加，加剧了大气污染。大气中细小颗粒污染物吸入人体后容易引发哮喘、支气管炎和心血管病等疾病，对人类的生存与健康产生了巨大的危害，已引起世界各国的严重关注，因此应有效过滤大气中的烟雾粉尘，提高空气质量，改善人类生活环境。目前普遍使用的空气过滤材料有芳纶、聚苯硫醚纤维和玻璃纤维等，但因其耐温性差，大多只能针对300℃左右的中低温过滤，无法实现对高温烟尘的直接有效过滤，因此开发一种适用于高温烟尘的空气过滤材料已成为当前空气污染治理领域的研究重点。

中国专利CN107604537A公开了一种耐高温耐腐蚀无机过滤纤维膜及其制备方法，该方法制备的无机过滤纤维膜柔性好，不易碎，具有良好的耐高温、耐腐蚀性，但制备过程中需加入聚合物模板，不但制备工艺复杂，产率低而且制备的无机纤维强度较差。中国专利CN102179107A公开了一种耐高温二氧化硅纳米纤维过滤膜的制备方法，采用静电纺工艺，以合成高聚物为原料在高聚物机织格栅上形成一层或多层纳米纤维三维网状无纺膜，然后经交联处理后制得增强纳米纤维耐高温三维过滤材料，该方法制得的过滤材料虽具有耐高温性能，但该材料的制备工艺较繁琐，并且对直径小于1μm的粒子过滤效果不佳。中国专利CN105854418A公开了一种驻极体过滤材料及其生产方法，该过滤材料将驻极体材料的特点与非织造材料结构的特殊性相结合，利用机械阻隔和静电吸附双重机制捕获微细颗粒物，该方法制备的过滤材料虽具有良好的过滤效果，但其耐高温效果不好，限制了其在工业排放中的实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种自支撑纳米纤维超高温过滤膜材料的制备方法，解决了现有技术中耐高温效果不好，制备工艺较繁琐，过滤效果不佳的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种自支撑纳米纤维超高温过滤膜材料的制备方法，按照以下步骤实施：

步骤1：将至少一种金属盐或硅酸盐水解，形成氢氧化物纳米胶粒，随后加入无机高分子絮凝剂搅拌均匀，得到前驱体溶液；

金属盐或硅酸盐与无机高分子絮凝剂的摩尔比为1：0.001-0.05；

步骤2：将前驱体溶液通过静电纺丝工艺得到前驱体纳米纤维；

步骤3：将前驱体纳米纤维在至少一种气氛下煅烧，得到自支撑纳米纤维超高温过滤膜材料。

本发明的有益效果是，在前驱体溶液形成过程中无需加入有机高分子聚合物，显著的提高了超高温过滤纳米纤维的产量，所制备的自支撑纳米纤维超高温过滤膜材料表现出较好的柔性和拉伸强度，具有较高的孔隙率和优异的耐高温性过滤效果，对粒径0.02～10μm颗粒物的过滤效率达99.99％以上，阻力压降小于200Pa。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的自支撑氧化铝纳米纤维超高温过滤膜材料的显微图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的自支撑纳米纤维超高温过滤膜材料的制备方法，按照以下步骤实施：