一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜，包括兩層膜片，所述膜片之間填充有納米纖維，其中，所述膜片上均勻設有若干膜孔，所述納米纖維的直徑在100nm左右，其一端吸附在所述膜孔中，另一端位于膜孔之外，所述膜片內壁設有磨毛層，所述納米纖維吸附在磨毛層上，所述兩層膜片內側相互貼合固定成一體，過濾效果好，能夠吸附過濾納米級的細小顆粒，并提供其制備方法。
【專利說明】一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種膜，特別是一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]在現代社會中人與人之間的接觸愈加頻繁，因此越來越多毒性的細菌及病毒感染也日益增加，這些感染及其原因沒有國家，種族或宗教界限，且是全球性的危險，因此，過濾膜的存在就顯得至關重要，現有的過濾膜結構單一，只能簡單防粗大顆粒粉塵，對微納米級顆粒過濾效果不佳，無法很好的起到過濾防護作用。
[0003]現有的生產溶劑式納米纖維的方法為ESD靜電紡絲法，通過溶劑將溶質溶化，同時在溶劑端加上高壓靜電源，利用同性相斥的原理將溶液推出，或用壓力從針孔中將高分子推出，高分子被推出后拉伸延長的同時，表面積急劇擴大，更加快溶劑的蒸發，高分子體積進一步縮小，而得到細小纖維，這種方法存在最大的問題就是不能量產，僅可在實驗室中使用，而無法應用于工業生產，且由于應用到高壓電，故安全性能無法得到可靠的保證也無法用于大規模的工業化生產。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜，過濾效果好，能夠吸附過濾納米級的細小顆粒，并提供其制備方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發明的技術方案是:
[0006]一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜，包括兩層膜片，所述膜片之間填充有納米纖維，其中，所述膜片上均勻設有若干膜孔，所述納米纖維的直徑在IOOnm左右，其一端吸附在所述膜孔中，另一端位于膜孔之外，所述膜片內壁設有磨毛層，所述納米纖維吸附在磨毛層上，所述兩層膜片內側相互貼合固定成一體。
[0007]上述一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜的制備方法，其中，所述的制備方法如下:
[0008](I)制備納米纖維
[0009]①將溶質加入溶劑中溶解制得高分子溶液，所述溶質為PES、PU、PVA、PVDF、聚酰胺，聚酰亞胺、殼聚糖、殼寡糖、兒茶素中的一種或幾種成分混合而成，所述溶劑為水、DMF、DMAC、醋酸、蟻酸中的一種或幾種成分混合而成；
[0010]②使用細小噴頭將制得的上述步驟中制得的高分子溶液噴出，同時，向已從噴頭中噴出的高分子溶液噴出高溫高壓的空氣以此拉伸高分子制得納米纖維，所述細小噴頭的直徑為0.05 — 3mm，所述空氣壓力為0.02MPa — 0.5MPa，空氣溫度為室溫_700°C ；
[0011](2)制備過濾膜
[0012]①在兩層膜片上沖出所需形狀的膜孔，并對膜片內壁進行磨毛處理；
[0013]②將上述步驟中制得的納米纖維均勻噴灑至兩層膜片內壁上，使用成網裝置將兩層膜片相互貼合，并最終使納米纖維填充固定至兩者之間；[0014]③在相互貼合的過濾膜四周通過加熱沖壓以線對線的方式進行一次固定結合成一體結構，再在過濾膜中部通過加熱沖壓以點對點的方式相互結合二次固定。
[0015]上述一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜的制備方法，其中，所述成網裝置上設有抽氣裝置，，將兩層膜片放置在抽氣裝置外側，使兩層膜片成Y字形分布設置，一邊將上述步驟中制得的納米纖維均勻噴灑至膜片內壁上，一邊利用成網裝置使膜片向前移動，移動速度為0.05-5cm/s,兩層膜片即可相互貼合，并最終使納米纖維填充固定至兩者之間。
[0016]上述一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜的制備方法，其中，細小噴頭的數量為I個或多個。
[0017]本發明的有益效果為:
[0018]1.本發明結構簡單，在膜片上設置膜孔，納米纖維一部分吸附固定在膜孔中，一部分吸附在磨砂層上，通過高溫高壓的空氣噴灑在高分子溶液上的方式可得到直徑小于IOOnm的納米纖維，能更大發揮納米纖維的流體滑溜效果，降低壓力損失，可吸附過濾更多異物，甚至可以吸附過濾納米級別的異物，對異物的過濾效果可達到99%以上；
[0019]2.與ESD法相比，本發明所采用的制作納米纖維的方法不需要使用高壓電，安全性能更高，不受溫度濕度的影響，消除了電極干擾，在可以同時使用多個噴頭的情況下，大大提高了納米纖維的生產效率，能夠滿足工業化生產的需求；
[0020]3.利用高溫高壓的空氣制備納米纖維，可迅速干燥溶解高分子溶液，當納米纖維到達膜片時已處于完全干燥狀態，有利于形成有層次的納米纖維網膜；
[0021]4.過濾膜四周通過加熱沖壓以線對線的方式結合固定成一體結構，過濾膜中部通過加熱沖壓以點對點的方式相互結合二次固定，能夠很好的將兩層膜片結合在一起，加強了兩層膜片的粘結力；
[0022]5.在膜片上磨毛處理，能夠更好的纏繞噴灑在其上的納米纖維。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明剖視圖
[0024]圖2為本發明步驟(I)②的示意圖
[0025]圖3為本發明步驟⑵②的示意圖
[0026]圖4為本發明A部放大剖視圖
【具體實施方式】
[0027]以下通過具體實施例對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0028]如圖所示一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜，包括兩層膜片1，所述膜片I之間填充有納米纖維2，其中，所述膜片I上均勻設有若干膜孔3，所述納米纖維2的直徑為50-300nm，其一端吸附在所述膜孔3中，另一端可擺動的位于膜孔3之外，所述膜片I內壁設有磨毛層4，所述納米纖維3吸附在磨毛層4上，所述兩層膜片I內側相互貼合固定成一體。
[0029]本含有溶劑式納米纖維的過濾膜的制備方法實施例如下。
[0030]實例一
[0031]一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜的制備方法如下:[0032](I)制備納米纖維
[0033]①溶質PES與溶劑DMF按1:9的重量比混合得高分子溶液，
[0034]②使用I個或多個細小噴頭9將制得的上述步驟中制得的高分子溶液11噴出，同時，向已從噴頭中噴出的高分子溶液噴出高溫高壓的空氣10以此拉伸高分子制得納米纖維，所述細小噴頭的直徑為0.3mm，所述空氣壓力為0.3MPa，空氣溫度為控制為300°C ；
[0035](2)制備過濾膜
[0036]①在兩層膜片上沖出所需形狀的膜孔，并對膜片內壁進行磨毛處理；
[0037]②將上述步驟中制得的納米纖維均勻噴灑至兩層膜片內壁上，使用成網裝置將兩層膜片相互貼合，所述成網裝置上設有抽氣裝置8，將兩層膜片放置在抽氣裝置外側，使兩層膜片成Y字形分布設置，一邊將上述步驟中制得的納米纖維均勻噴灑至膜片內壁上，一邊利用成網裝置使膜片向前移動，移動速度為2.5cm/s,兩層膜片即可相互貼合，并最終使納米纖維填充固定至兩者之間；
[0038]③在相互貼合的過濾膜四周通過加熱沖壓以線對線的方式進行一次固定結合成一體結構，再在過濾膜中部通過加熱沖壓以點對點的方式相互結合二次固定。
[0039]實例二
[0040]一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜的制備方法如下:
[0041](I)制備納米纖維
[0042]①殼聚糖，醋酸，水按16:4:80配制得高分子溶液，
[0043]②使用I個或多個細小噴頭將制得的上述步驟中制得的高分子溶液噴出，同時，向已從噴頭中噴出的高分子溶液噴出高溫高壓的空氣以此拉伸高分子制得納米纖維，所述細小噴頭的直徑為0.12mm，所述空氣壓力為0.2MPa，空氣溫度為100°C ；
[0044](2)制備過濾膜
[0045]①在兩層膜片上沖出所需形狀的膜孔，并對膜片內壁進行磨毛處理；
[0046]②將上述步驟中制得的納米纖維均勻噴灑至兩層膜片內壁上，使用成網裝置將兩層膜片相互貼合，所述成網裝置上設有抽氣裝置，，將兩層膜片放置在抽氣裝置外側，使兩層膜片成Y字形分布設置，一邊將上述步驟中制得的納米纖維均勻噴灑至膜片內壁上，一邊利用成網裝置使膜片向前移動，移動速度為2cm/s，兩層膜片即可相互貼合，并最終使納米纖維填充固定至兩者之間；
[0047]③在相互貼合的過濾膜四周通過加熱沖壓以線對線的方式進行一次固定結合成一體結構，再在過濾膜中部通過加熱沖壓以點對點的方式相互結合二次固定。
[0048]實例三
[0049]一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜的制備方法如下:
[0050](I)制備納米纖維
[0051]①將聚酰亞胺、DMAC按3:7配制成溶液；
[0052]②使用I個或多個細小噴頭將制得的上述步驟中制得的高分子溶液噴出，同時，向已從噴頭中噴出的高分子溶液噴出高溫高壓的空氣以此拉伸高分子制得納米纖維，所述細小噴頭的直徑為0.12mm，所述空氣壓力為0.3MPa，空氣溫度為300°C ；
[0053](2)制備過濾膜
[0054]①在兩層膜片上沖出所需形狀的膜孔，并對膜片內壁進行磨毛處理；[0055]②將上述步驟中制得的納米纖維均勻噴灑至兩層膜片內壁上，使用成網裝置將兩層膜片相互貼合，所述成網裝置上設有抽氣裝置，，將兩層膜片放置在抽氣裝置外側，使兩層膜片成Y字形分布設置，一邊將上述步驟中制得的納米纖維均勻噴灑至膜片內壁上，一邊利用成網裝置使膜片向前移動，移動速度為2cm/s，兩層膜片即可相互貼合，并最終使納米纖維填充固定至兩者之間；
[0056]③在相互貼合的過濾膜四周通過加熱沖壓以線對線的方式進行一次固定結合成一體結構，再在過濾膜中部通過加熱沖壓以點對點的方式相互結合二次固定。
[0057]作為優化，所述膜孔3包括外膜孔5，內膜孔6，外膜孔5和內膜孔6之間通過連接通道7相連接，所述內膜孔5位于膜片I的內側，外膜孔6位于膜片I的外側，所述外膜孔5和內膜孔6均為碗狀結構，外膜孔5的深度Hl =內膜孔6的深度H2的1/2到1/3，即1/3*H2 ^Hl ^ 1/2*H2，所述外膜孔5的孔徑Dl <內膜孔的孔徑D2，所述連接通道7為螺旋形結構。
[0058]本發明的有益效果為:
[0059]1.本發明結構簡單，在膜片上設置膜孔，納米纖維一部分吸附固定在膜孔中，一部分吸附在磨砂層上，通過高溫高壓的空氣噴灑在高分子溶液上的方式可得到直徑小于IOOnm的納米纖維，能更大發揮納米纖維的流體滑溜效果，降低壓力損失，可吸附過濾更多異物，甚至可以吸附過濾納米級別的異物，對異物的過濾效果可達到99%以上；
[0060]2.與ESD法相比，本發明所采用的制作納米纖維的方法不需要使用高壓電，安全性能更高，不受溫度濕度的影響，消除了電極干擾，在可以同時使用多個噴頭的情況下，大大提高了納米纖維的生產效率，能夠滿足工業化生產的需求； [0061]3.利用高溫高壓的空氣制備納米纖維，可迅速干燥溶解高分子溶液，當納米纖維到達膜片時已處于完全干燥狀態，有利于形成有層次的納米纖維網膜；
[0062]4.過濾膜四周通過加熱沖壓以線對線的方式結合固定成一體結構，過濾膜中部通過加熱沖壓以點對點的方式相互結合二次固定，能夠很好的將兩層膜片結合在一起，加強了兩層膜片的粘結力；
[0063]5.在膜片上磨毛處理，能夠更好的纏繞噴灑在其上的納米纖維。
[0064]現對將上述三個實施例制得的過濾膜與市場普通過濾膜進行過濾效果測試，分別測試其對直徑為0.0159 μ m以及直徑為0.0381 μ m的微粒的過濾率，一萬次實驗，取其平均
值，實驗結果如下:
[0065]
【權利要求】
1.一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜，包括兩層膜片，所述膜片之間填充有納米纖維，其特征為，所述膜片上均勻設有若干膜孔，所述納米纖維的直徑在IOOnm左右，其一端吸附在所述膜孔中，另一端位于膜孔之外，所述膜片內壁設有磨毛層，所述納米纖維吸附在磨毛層上，所述兩層膜片內側相互貼合固定成一體。
2.如權利要求1所述的一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜的制備方法，其特征為，所述的制備方法如下: (1)制備納米纖維 ①將溶質加入溶劑中溶解制得高分子溶液，所述溶質為PES、PU、PVA、PVDF,聚酰胺，聚酰亞胺、殼聚糖、殼寡糖、兒茶素中的一種或幾種成分混合而成，所述溶劑為水、DMF、DMAC、醋酸、蟻酸中的一種或幾種成分混合而成； ②使用細小噴頭將制得的上述步驟中制得的高分子溶液噴出，同時，向已從噴頭中噴出的高分子溶液噴出高溫高壓的空氣以此拉伸高分子制得納米纖維，所述細小噴頭的直徑為0.05—3mm,所述空氣壓力為0.02MPa—0.5MPa，空氣溫度為室溫_700°C ； (2)制備過濾膜 ①在兩層膜片上沖出所需形狀的膜孔，并對膜片內壁進行磨毛處理； ②將上述步驟中制得的納米纖維均勻噴灑至兩層膜片內壁上，使用成網裝置將兩層膜片相互貼合，并最終使納米纖維填充固定至兩者之間； ③在相互貼合的過濾 膜四周通過加熱沖壓以線對線的方式進行一次固定結合成一體結構，再在過濾膜中部通過加熱沖壓以點對點的方式相互結合二次固定。
3.如權利要求2所述的一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜的制備方法，其特征為，所述成網裝置上設有抽氣裝置，，將兩層膜片放置在抽氣裝置外側，使兩層膜片成Y字形分布設置，一邊將上述步驟中制得的納米纖維均勻噴灑至膜片內壁上，一邊利用成網裝置使膜片向前移動，移動速度為0.05-5cm/s,兩層膜片即可相互貼合，并最終使納米纖維填充固定至兩者之間。
4.如權利要求2所述的一種含有溶劑式納米纖維的過濾膜的制備方法，其中，細小噴頭的數量為I個或多個。
【文檔編號】B01D39/14GK104014197SQ201410257654
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月11日 優先權日:2014年6月11日
【發明者】不公告發明人 申請人:中鴻納米纖維技術丹陽有限公司