一種耐水性聚乙烯醇納米纖維膜及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及化工新材料領域，特別設及一種納米纖維膜極其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著納米材料的迅速發展，納米纖維制備技術特別是靜電紡絲技術得到了長足發 展，目前已經市場化的納米纖維過濾材料包括聚偏氣乙締(PVDF)、聚丙締臘(PAN)、尼龍6 (PA6)等材料，靜電紡絲工藝過程需要用到二甲基甲酯胺(DMF)、二甲基亞諷(DMSO)等有機 溶劑。靜電紡絲在高壓狀態下進行，可能產生電火花，而有機溶劑易揮發，通風不良狀況下 可能會引起爆炸。并且有機溶劑對環境污染較大，生產過程需要配套溶劑回收裝置，成本較 高。靜電紡絲得到的納米纖維膜中仍殘留有有機溶劑，使用時對人體安全產生隱患。
[0003] 聚乙締醇(PVA)被人們所熟知是因為其無毒無害可降解，使得其對環境幾乎無污 染。除此之外，它具有獨特的耐油性、耐磨性、耐溶劑性，W及成膜性等出色的性能；同時聚 乙締醇(PVA)的靜電紡絲技術相對成熟，產業化解化成本較低。
[0004] 盡管聚乙締醇(PVA)材料加工簡單，環境友好，性能優異，但是聚乙締醇納米纖維 耐水性較差，作為過濾材料時，水蒸氣的存在會使聚乙締醇納米纖維吸水溶脹甚至是溶解， 使其無法作為口罩濾材或者是水過濾材料使用。目前，尚未有報道或者技術能夠簡單高效 的改善聚乙締醇納米纖維的耐水性。
【發明內容】
[0005] 為解決上述技術問題，本發明提供了一種耐水性優異的聚乙締醇納米纖維材料， 用來替代傳統聚偏氣乙締(PVD巧、聚丙締臘(PAN)、尼龍6(PA6)等材料。
[0006] 本發明提供的技術方案如下：
[0007] -種耐水性優異的聚乙締醇納米纖維的制備方法，包括如下步驟：
[000引1)首先向100重量份去離子水中加入0-20重量份有機酸和0-20重量份的醇類配置 混合溶劑，所述有機酸和醇類的總添加量不少于5重量份，所述有機酸為甲酸、乙酸、丙酸和 下酸中的一種，所述醇類為甲醇、乙醇、丙醇和下醇中的一種；
[0009] 2)混合均勻后，依次加入3-20重量份聚乙締醇，0-5重量份的交聯劑和0-0.5重量 份的催化劑，80-95 °C下機械攬拌2-化，配置成紡絲料液；
[0010] 3)使用上述紡絲料液通過靜電紡絲工藝制得聚乙締醇納米纖維膜。
[0011] 4)通過熱處理提高聚乙締醇納米纖維膜的交聯度，制得耐水性優異的聚乙締醇納 米纖維膜。
[0012] 本發明還提供了另一種耐水性優異的聚乙締醇納米纖維的制備方法，包括如下步 驟：
[0013] 1)首先向100重量份去離子水中加入0-20重量份有機酸和0-20重量份的醇類配置 混合溶劑，所述有機酸和醇類的總添加量不少于5重量份，所述有機酸為甲酸、乙酸、丙酸和 下酸中的一種，所述醇類為甲醇、乙醇、丙醇和下醇中的一種；
[0014] 2)混合均勻后，依次加入3-20重量份聚乙締醇和0-0.5重量份的催化劑，80-95°C 下機械攬拌2-化，配置成紡絲料液；
[0015] 3)使用上述紡絲料液通過靜電紡絲工藝制得中間體；
[0016] 4)將步驟3)制得的中間體放入熏蒸柜中進行交聯熱處理，同時完成消毒步驟，具 體操作步驟為:將0.1-5重量份的交聯劑配置成3-20wt %的溶液，加入碳酸氨鋼調節pH值為 7.5-8.5進行活化，活化完成后的溶液加入熏蒸柜儲藥池中，恒溫交聯滅菌25-35min，控制 溫度為42±5°C，相對濕度為70-80%，最終得到耐水性優異的聚乙締醇納米纖維膜；
[0017] 5)通過熱處理進一步提高聚乙締醇納米纖維膜的交聯度，制得耐水性優異的聚乙 締醇納米纖維膜。
[0018] 優選地，熱處理工藝為:熱風或者紅外加熱，80-150°C處理樣品l-30min。
[0019] 優選地，步驟3)中使用針管吸取料液，蓋上內徑針頭，擠出氣泡；W針管為正極，錫 錐紙為負極，開始紡絲，紡絲條件為:紡絲溫度為15-20°C，相對濕度為50-55%;紡絲電壓為 20KV;紡絲電流OmA;推注速度1-1.5mL/min;針板距離為17.6-18.3cm。
[0020] 優選地，各組分含量為:離子水100重量份、聚乙締醇5-15重量份、有機酸8-18重量 份、醇類5-15重量份、交聯劑0.5-4重量份和催化劑0.1-0.4重量份。
[0021] 優選地，所述催化劑為過硫酸錠;所述聚乙締醇醇解度為95-99 % ;所述交聯劑為 多醒類交聯劑，例如戊二醒。
[0022] 優選地，所述聚乙締醇的添加量為8-13重量份。
[0023] 本發明還提供了采用上述方法制備得到的聚乙締醇納米纖維膜。
[0024] 本發明提供的耐水性聚乙締醇納米纖維膜及其制備方法，工藝簡單，綠色環保，采 用特定配比的紡絲料液可有效阻止料液凝膠化，并提高紡絲效率;采用熏蒸熱處理能夠進 一步提高聚乙締醇納米纖維膜的耐水性;制備聚乙締醇納米纖維膜的原料均為水溶性高分 子，無污染，與傳統的納米纖維過濾材料相比，無溶劑回收和溶劑殘留問題，無毒副作用，能 夠作為醫用濾材或者是水過濾材料使用。
【附圖說明】
[0025] 圖1為實施例1制備得到的聚乙締醇納米纖維膜掃描電鏡形貌圖；
[0026] 圖2為實施例4制備得到的聚乙締醇納米纖維膜在30°C水中浸泡7天后的掃描電鏡 形貌圖；
[0027] 圖3為對比例1制備得到的聚乙締醇納米纖維膜在30°C水中浸泡7天后的掃描電鏡 形貌圖。
【具體實施方式】
[0028] 為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和具體實施例對 本發明作進一步的詳細說明。
[00巧]實施例1
[0030] -種耐水性優異的聚乙締醇納米纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0031] 1)首先向100重量份水中加入5重量份甲酸配置混合溶劑，然后加入依次加入8.5 重量份聚乙締醇PVAl 799，3.2份戊二醒，80°C下機械攬拌化，配置成紡絲料液。
[0032] 2)使用20mL針管吸取料液，蓋上0.8mm內徑針頭，擠出氣泡；W針管為正極，錫錐紙 (15cm*30cm)為負極，開始紡絲，紡絲條件為：15°C ;相對濕度50-55% ;紡絲電壓20KV;紡絲 電流OmA;推注速度ImL/min;針板距離為17.8cm。
[0033] 3)紡絲完成后，將聚乙締醇納米纖維膜放入鼓風干燥箱150°C處理20min烘干。
[0034] 制備得到的聚乙締醇納米纖維膜使用掃面電鏡觀察樣品形貌，如圖1所示，具有良 好的纖維形貌。
[0035] 實施例2
[0036] -種耐水性優異的聚乙締醇納米纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0037] 1)首先向100重量份水中加入18重量份乙酸和8.5重量份的乙醇，配置混合溶劑， 然后加入依次加入11.5重量份聚乙締醇PVA1799，1.6份戊二醒和0.3重量份的過硫酸錠，85 °C下機械攬拌化，配置成紡絲料液。
[0038] 2)使用20mL針管吸取料液，蓋上0.8mm內徑針頭，擠出氣泡；W針管為正極，錫錐紙 (15cm*30cm)為負極，開始紡絲，紡絲條件為：18°C ;相對濕度50-55% ;紡絲電壓20KV;紡絲 電流OmA;推注速度1. ImL/min;針板距離為18cm。
[0039] 3)紡絲完成后，將聚乙締醇納米纖維膜放入鼓風干燥箱140°C處理25min烘干。
[0040] 實施例3
[0041] -種耐水性優異的聚乙締醇納米纖維的制備方法，包括如下步驟：
[0042] 1)首先向100重量份水中加入20重量份丙酸，配置混合溶劑，然后加入依次加入14 重量份聚乙締醇PVAl 799，90°C下機械攬拌地，配置成紡絲料液。
[0043] 2)使用20mL針管吸取料液，蓋上0.8mm內徑針頭，擠出氣泡；W針管為正極，錫錐紙 (15cm*30cm)為負極，開始