本发明专利技术公开了一种含高密度胺基的微纳米纤维膜及其离心纺丝制备方法和应用，属于高分子新材料技术领域。本发明专利技术将含高密度胺基的聚合物溶解到纯水或模板溶液中配成纺丝液，经过滤除泡后注入可高速旋转的纺丝容器，采用离心纺丝法，超细纺丝流落入混合凝固液中快速形成微纳米纤维膜，经洗脱处理，即获得纤维直径比较均匀，纤维排列更加规整的含高密度胺基的微纳米纤维膜。该材料可应用于二氧化碳捕集、气体分离、分子印迹和油水分离等领域。本发明专利技术的离心湿法纺丝制备微纳米纤维膜的方法克服了纤维的化学接枝改性法工艺繁杂，静电纺丝法需高电压且所制纤维取向度低，以及传统湿法纺丝法所制纤维直径大且需耗大量有机溶剂等的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子新材料
，具体涉及一种二氧化碳捕集、气体分离、分子印迹和油水分离的含高密度胺基的微纳米纤维膜及其离心纺丝制备方法和应用。
技术介绍
近年来，作为温室气体的主要组成，C02在大气中的含量越来越高，导致全球气温升高，海平面上升的严重环境问题。温室效应已成为人类面临的最严重的环境问题之一。而要真正做到防止全球气候变化，除了节能降耗、开发可再生能源之外，C02减排成为重要举措。C02的捕获与封存技术(CCS)近年来成为国际上研究的热点课题。这对于控制和减少温室气体排放、应对温室效应及全球变暖问题具有重要意义。作为分离和富集C02的固态吸附剂之一，固态胺吸附剂对C02具有高选择性，并且不易受水或其他气体的干扰，可在比较宽的温度范围和压力范围内用于C02的富集。而微纳米纤维类的固态胺材料拥有高吸附容量、循环再生性能优异、原料来源广泛等优点，在C02的气体分离领域有着广泛的应用前景。许多新的技术和材料被不断开发并应用到C02的捕集中。其中吸附分离技术以其低腐蚀性、低能耗、循环吸脱附能力强等优点而被视作是一种具有应用前景的烟道气C02分离技术。在实际应用中，决定吸附分离技术适用与否的关键之一在于高效吸附剂的设计和制备。而在众多的吸附剂中，固态胺吸附剂因其具有高选择性、抗水干扰、高吸附容量和低再生能耗等优点，成为当前首选开发研究的吸附材料。双酚A是制备环氧树脂和聚碳酸酯的重要单体，被广泛应用于婴儿奶瓶、塑料饮料瓶、塑料注射器等塑料制品的制备。而且许多食物、粮食都受到土壤、地表水、空气中的双酚A的污染。目前的研究表明，双酚A是一种内分泌干扰物，具有急性的生物机能毒性，即使人体吸收非常低的剂量，仍然可能导致更高的癌症、生殖系统的紊乱、糖尿病、心脏功能和肝功能异常的发生机率。目前，分子印迹技术已被广泛应用于双酚A的检测。双酚A分子印迹材料的制备方法主要有两种:一种是半共价键法，一种是非共价键法。前一种方法是以双酚A的衍生物为模板，共聚合后，经过研磨，过筛，粒径一般为几微米至几十微米，最后水解，虽然该法获得的印迹位点比较均匀，但是颗粒不规则，吸附位点埋得深而难以达到，水解不完全，而且是以羧基为吸附位点，吸附力弱，以上这些因素造成该法获得的材料吸附容量较低。后一种方法虽然没有水解环节，但是依然存在相似的问题。与颗粒材料相比，纤维材料除了具有传质距离短、吸附平衡快、比表面积大等优势。目前双酚A分子印迹纤维制备方法有三种，第一种是将双酚A模板加入纺丝液中采用传统湿法纺丝法或原位合成制备，纤维直径大，比表面积小，吸附容量较低，吸附平衡时间较长，如中国专利申请号CN201210325603 (—种微波制备双酚A印迹-整体棒固相微萃取纤维的方法)，中国专利申请号CN201210202127 (—种双酚A分子印迹聚合物的制备方法)；第二种是采用静电纺丝法制备，制备时要根据溶剂和各组分选择电极，需要很高的电压。由于双酚A在水中的溶解度很低导致难以在水中制备其分子印迹纤维，以上两种方法要用大量的有机溶剂，而且对双酚A的印迹吸附位点关系不够准确，随机性大。第三种是采用丙烯酸和聚乙烯亚胺分别对预辐照PP纤维进行化学改性，从而在纤维表面引入大量对酚羟基有强吸附作用的胺基。纤维表面的胺基吸附BPA模板形成自组装体，再采用戊二醛交联过剩的胺基，模板洗脱后即可形成BPA的印迹位点。该方法要经过比较复杂的辐照、化学接枝改性、胺化等过程，制备效率较低，而且纤维直径较大，比表面积小，吸附容量较低。聚乙烯胺(PVAm)是一种直链状、多氨基的水溶性新型反应性高分子材料，由于其胺基很活泼，PVAm及其衍生物在纺织、医药、石油和建筑等行业用作絮凝剂、保水剂、上胶剂和增强剂等。近年来，在高新
，如基因治疗、膜分离、催化剂和生物医学领域也得到了很好的应用。该材料在世界范围内也属于一种刚刚兴起的新型材料，主要以膜的形式应用于CO2气体的选择性分离，比如中国专利申请号CN201210556448 (—种聚乙烯胺复合膜及其制备方法和应用)，中国专利申请号CN201210380454 (以聚苯胺纳米材料和聚乙烯胺制备CO2分离膜的方法)，中国专利申请号CN201210083475 (以小分子胺改性聚乙烯胺制备的分离CO2复合膜及制备)，中国专利申请号CN200910069314(用于分离酸性气体的强化聚乙烯胺固定载体复合膜及其制备方法)等。与聚乙烯胺有关的纤维材料，也只是将聚乙烯胺溶液涂覆在纤维基材上制备出具备某项功能的纤维，而不是直接采用聚乙烯胺进行纺丝。比如中国专利申请号97114871.6 (除臭纤维材料及其制造方法)和中国专利申请号201280010551.5 (功能化用于水净化的纳米纤维微滤膜)。现有的离心纺丝法专利有美国专利Centrifugal spinning device (3696904)、Method and apparatus making superfine fibers (US20080050304A1)等，中国专利半连续纺丝机每锭多离心缸及其控制结构(00245222.7)、一种新型半连续纺丝工艺ZL200610020587.8、熔体溶液离心纺丝制备非织造物的装置(CN101220544A)、水平盘式旋转离心纺丝法(CN102373513A)、可纺丝溶液的离心纺丝法(CNl 177385A)、可纺丝溶液的离心纺丝法及制成的纤维制品和该制品用途(CN1064091C)、一种微分分流离心纺丝法制备纳米纤维的装置(CN103305947A)等。现有的离心纺丝法都是熔融离心纺丝法或离心干法纺丝法，尚未有离心湿法纺丝制备含高密度胺基的微纳米纤维膜的相关报道。本专利技术采用新兴的微纳米纤维制备方法的离心纺丝法，设备简单，离心纺丝法的产量高，应用范围广，特别适合于以富含功能基团、强极性、粘稠的高分子溶液进行微纳米纤维的制备，如聚乙烯亚胺、聚乙烯胺溶液及聚乙烯亚胺和聚乙烯胺混合溶液等。本专利技术通过高速离心湿法纺丝制备含高密度胺基的微纳米纤维膜材料，制备的纤维直径比较均匀，纤维排列更加规整；该材料具有对二氧化碳捕集和双酚A选择性吸附的功能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决传统湿法纺丝法使用大量有机溶剂问题，解决静电纺丝需高电压且无法对壳聚糖、聚乙烯胺、聚乙烯亚胺等高胺基含量、高功能基团、溶液粘稠的物质实施纺丝的问题，解决化学接枝改性制备高胺基含量纤维的工艺繁杂的问题，首次采用离心纺丝方法，制备出含高密度胺基的微纳米纤维膜材料，纤维取向度很高，排列规整，直径均匀且细，该纤维膜对二氧化碳具有优异的吸附性和、双酚A具有高选择性吸附、对一些混合气体和油水具有良好分离效果的含高密度胺基的微纳米纤维膜。本专利技术的上述目的通过如下技术方案予以实现: ，通过将含高密度胺基的聚合物溶解到水或模板化合物水溶液中配成纺丝液，再通过离心纺丝方法制备得到含高密度胺基的微纳米纤维膜。所制备得到的含高密度胺基的微纳米纤维膜可以应用于二氧化碳捕集、气体分离、水醇分离和分子印迹等领域。所述的含高密度胺基的聚合物是直链型的，分子量为I万?300万，主要包括聚乙烯胺、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺和聚乙烯亚胺复配物，优选聚乙烯胺；其中含高密度胺基的聚合物浓度为6?1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含高密度胺基的微纳米纤维膜及其离心纺丝制备方法和应用，其特征在于，含高密度胺基的聚合物溶解到水或模板化合物水溶液中配成纺丝液，再通过离心纺丝方法制备得到含高密度胺基的微纳米纤维膜；含高密度胺基的微纳米纤维膜可以应用于二氧化碳捕集、气体分离、水醇分离和分子印迹领域。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：巫莹柱，陈水挟，何辉，李辰，王晓梅，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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