用于水和空气过滤的可清洁且耐日光的多功能纳米纤维过滤器、以及该纳米纤维过滤器的制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及用于水和空气微过滤的能够多次再利用的多功能纳米纤维过滤器以及它们的制备方法。所述的纳米纤维过滤器具有抗细菌、疏水性、抗UV功能，并且具有高的挠性和抗拉强度。所述的过滤器能够清洁并且在日光下多次干燥。根据本发明专利技术的过滤器可以通过溶液基加工由特定的化学成分通过针基静电纺丝、纳米蜘蛛静电纺丝或加强/离心纺丝而制备。所述的纳米纤维过滤器具有小孔、高的表面积和孔隙率，并且对微颗粒过滤显示高的效率。

Clean and sunlight-resistant multifunctional nanofibre filters for water and air filtration and the preparation process of the nanofibre filters

The invention relates to a multifunctional nanofibre filter for water and air microfiltration, which can be reused many times, and a preparation method thereof. The nanofiber filter has the functions of anti-bacteria, hydrophobicity and anti-UV, and has high flexibility and tensile strength. The filter can be cleaned and dried many times in sunlight. The filter according to the invention can be prepared by solution-based processing by needle-based electrospinning, nanospider electrospinning or enhanced/centrifugal spinning of specific chemical components. The nanofibre filter has small holes, high surface area and porosity, and shows high efficiency for filtering micro-particles.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于水和空气过滤的可清洁且耐日光的多功能纳米纤维过滤器、以及该纳米纤维过滤器的制备工艺
本专利技术的化学涉及多功能、抗细菌、疏水性(waterrepellent)、防UV、高强度、挠性且高抗拉强度的纳米纤维，以及用于水和空气过滤的纳米纤维过滤器，它们是可清洁的，并且是耐日光的。
技术介绍
由微颗粒和微生物导致的环境污染使得抵制这些污染的医学、公共健康和社会投资增加，因此，纯化技术的研发在目前的形式下是重要的主题。由专利数据库和文献综述来开，没有发现类似于本专利技术的记录，如下所示：COLLOIDANDINTERFACESCIENCE第428卷第41-48页：用于有效过滤细颗粒的超两憎纳米纤维过滤器。该文献关于疏水性纳米纤维和纳米纤维过滤器的制备工艺。化学反应物为疏水性化学官能化的聚氨酯和聚丙烯腈。所述的制备工艺是由溶液静电纺丝。产物为疏水且疏油的纳米纤维过滤器。MEMBRANESCIENCE第448卷第151-159页：通过电喷射-中和技术制备的水溶性聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维。该文献关于水溶性纳米纤维和用于小颗粒过滤的纳米纤维过滤器的制备工艺。化学反应物为处于溶剂(例如DMF、水和乙醇)中的聚乙烯吡咯烷酮。所述的制备工艺是由溶液静电纺丝。产物为水溶性纳米纤维和用于微过滤的纳米纤维过滤器。COLLOIDANDINTERFACESCIENCE第398卷第240-246页：用于细颗粒高效过滤的曲折结构化的聚氯乙烯/聚氨酯纤维过滤器。所述的文献关于抗刮纳米纤维和纳米纤维膜。化学反应物为处于溶剂(例如DMF和THF)中的聚氨酯和聚氯乙烯。所述的制备工艺是由溶液静电纺丝。产物为用于微过滤的抗刮纳米纤维膜。SEPARATIONANDPURIFICATIONTECHNOLOGY第126卷第44-51页：用于高性能空气过滤的多水平结构化聚丙烯腈/二氧化硅纳米纤维过滤器。所述的文献关于用于小颗粒过滤的纳米纤维和纳米纤维过滤器的制备。化学反应物为使用处于溶剂(例如DMF和THF)中的疏水性化学品涂敷的聚丙烯腈和二氧化硅纳米颗粒。所述的制备工艺是一层一层的静电纺丝。产物为用于微过滤的纳米纤维过滤器。COLLOIDANDINTERFACESCIENCE第457卷第203-211页：用于空气过滤的具有双峰结构的高效且再利用聚酰胺-56纳米纤维/网过滤器。所述的文献关于用于小颗粒过滤的具有纳米网覆盖的纳米纤维过滤器的制备。反应物为聚酰胺和二氧化硅纳米颗粒，其使用处于溶剂(例如甲酸和乙酸)中的疏水性化学品涂敷。所述的制备工艺是由溶液静电纺丝。产物为用于微过滤的纳米网覆盖的纳米纤维过滤器。专利号US20100285081A1，其主题为“Antimicrobialfiberhavingdiameterusefulformakingarticlee.g.nanocomposite,sensorandfiltrationfilter,compriseselectroprocessedblendofpolymer,antimicrobialchemicalandcross-linker”。该专利关于抗细菌纤维的制备或纤维的制备，以及通过静电纺丝工艺涂敷抗细菌化学化合物，其中所述的化合物由至少一种聚合物和一种交联化学品构成。专利号EP2476798B1，其主题为“Textilematerialendowedwithantifoulingpropertiesobtainedbycoatingtextilesupportwithlayerofantifoulingcompositioncontainingcrosslinkablepolymer,dryingthecompositionandsubjectingtocrosslinking,usedine.g.ropes”。该专利关于使用抗药品化学品涂敷使得纺织品性质增强，其中所述的化学品由至少一种交联剂聚体和一种水解酶构成。专利号US9125811B2，其主题为“Nanofiberlaminationsheetcompriseslayerofnanofiberscomprisingwater-insolublepolymericcompoundandlayerofwater-solublepolymericcompoundcontainingcosmeticcomponentoractivedrugsubstance”。该专利关于细纳米纤维，其由疏水性和亲水性聚合物层狗成，用于化妆品活性物质的储存。产物为用于减少皮疹和黑斑病的薄膜。专利号JP2014185081A，其主题为“Ultraviolet-absorptioncompositionusedforexternalpreparation,cosmetics,coatingcompositionandcompositematerial,comprisesurocanicacidandchitinnanofiber”。该专利关于吸收UV的纳米纤维，其由咪唑丙烯酸和壳多糖纳米纤维构成。产物为能够吸收UV光并获得高物理强度的壳多糖纳米纤维。由期刊和专利数据库检索得到，没有记录呈现与本专利技术的那些相同的材料加工或化学组成，本专利技术关于通过由化学化合物的特定组合的静电纺丝工艺研发多功能、疏水性、防日光、可水洗、高抗拉强度和挠性的纳米纤维和纳米纤维过滤器，其中所述的化学化合物不同于其他专利技术中的那些。专利技术概述本专利技术是研发用于水和空气过滤的多功能、抗细菌、疏水性、防UV、高强度和挠性纳米纤维和纳米纤维过滤器，其能够通过水清洁，并且耐日光。所述的纳米纤维和纳米纤维过滤器在抗细菌、疏水性、防UV、高强度和挠性性质方面不同于其他的纳米纤维和纳米纤维过滤器。所述的大表面积和高度多孔纳米纤维可以通过溶解剂加工由针基静电纺丝、纳米蜘蛛静电纺丝和加强/离心纺丝来制备。附图简述图1为实施例1(a)、实施例2(b)、实施例3(c)和实施例4(d)的纳米纤维的物理特征的图。纳米纤维制备后疏水性功能的评价(1)，在制备并浸渍于水中后疏水性功能的评价(2)，在制备并在140℃下固化后疏水性功能的评价(3)，以及在制备、在140℃下固化以及浸渍于水中后疏水性功能的评价(4)；a1)制备后实施例1的纳米纤维过滤器；a2)在制备并浸渍于水中后实施例1的纳米纤维过滤器；a3)在制备并在140℃下固化后实施例1的纳米纤维过滤器；a4)在固化和浸渍于水中后实施例1的纳米纤维过滤器；b1)制备后实施例2的纳米纤维过滤器；b2)在制备并浸渍于水中后实施例2的纳米纤维过滤器；b3)在制备并在140℃下固化后实施例2的纳米纤维过滤器；b4)在固化和浸渍于水中后实施例2的纳米纤维过滤器；c1)制备后实施例3的纳米纤维过滤器；c2)在制备并浸渍于水中后实施例3的纳米纤维过滤器；c3)在制备并在140℃下固化后实施例3的纳米纤维过滤器；c4)在固化和浸渍于水中后实施例3的纳米纤维过滤器；d1)制备后实施例4的纳米纤维过滤器；d2)在制备并浸渍于水中后实施例4的纳米纤维过滤器；d3)在制备并在140℃下固化后实施例4的纳米纤维过滤器；d4)在固化和浸渍于水中后实施例4的纳米纤维过滤器。图2为实施例1、2、3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中在所述的纳米过滤器中的纳米纤维具有网络交联类型、双峰直径交联类型、纳米纤维交叉交联或者这些特征的混合物。一个单位的纳米纤维过滤器面积包含0.1‑50％功能聚合物、0.01‑20％抗细菌化学品和0.01‑20％抗UV化学品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.10 TH 16010034071.一种用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中在所述的纳米过滤器中的纳米纤维具有网络交联类型、双峰直径交联类型、纳米纤维交叉交联或者这些特征的混合物。一个单位的纳米纤维过滤器面积包含0.1-50％功能聚合物、0.01-20％抗细菌化学品和0.01-20％抗UV化学品。2.根据权利要求1所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的一个单位的纳米纤维过滤器面积进一步包含0.01-50％疏水性化学品。3.根据权利要求1或2所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的一个单位的纳米纤维过滤器面积进一步包含0.01-50％交联化学品。4.根据权利要求1至3的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的网络交联类型具有265±44nm的纳米纤维直径。5.根据权利要求1至4的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的网络交联类型的孔隙率的量高于所述的双峰直径交联类型和所述的纳米纤维交叉交联类型。6.根据权利要求1至5的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中在所述的网络交联类型中，所述的纳米纤维的孔隙率的量为74±20％，其可以由25μm2所述的过滤器评估。7.根据权利要求1至6的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的网络交联类型的孔的直径范围为55±15nm。8.根据权利要求1至7的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中在所述的网络交联类型的后视图中，所述的纳米纤维的孔为圆形。9.根据权利要求1至8的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的功能聚合物为沿着所述的烃链包含活性基团的聚合物。10.根据权利要求9所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中在所述的聚合物的烃链上，所述的活性基团选自羟基基团、氨基基团、腈基基团和羧基基团。11.根据权利要求1至10的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的官能聚合物选自聚丙烯腈,聚乙烯吡咯烷酮,聚乙烯醇,聚羟基丙基-甲基丙烯酸酯,聚羟基乙基-甲基丙烯酸酯,聚甘油-间螯合物和它们的组合。12.根据权利要求1至11的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的抗细菌化学品选自硝酸盐、银纳米颗粒。13.根据权利要求1至12的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的抗UV化学品选自醋酸锌、氧化锌纳米颗粒和它们的组合。14.根据权利要求2至13的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的疏水性化学品为碳氟化合物。15.根据权利要求3至14的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的交联化学品选自聚氨酯、戊二醛和它们的组合。16.根据权利要求1至15的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的纳米纤维交叉交联类型的纳米纤维直径范围为171±53nm。17.根据权利要求1至16的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中在所述的纳米纤维交叉交联类型中，所述的纳米纤维的孔隙率的量为48±20％，其可以通过25μm2的所述的纳米纤维过滤器评估。18.根据权利要求1至17的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的纳米纤维交叉交联类型的孔的直径范围为170±19nm。19.根据权利要求1至18的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的双峰直径交联类型的纳米纤维直径的范围为273±125nm。20.根据权利要求1至19的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中在所述的双峰直径交联类型中，所述的纳米纤维的孔隙率的范围为34±20％。其可以通过25μm2的所述的过滤器评估。21.根据权利要求1至20的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中在所述的双峰直径交联类型中，所述的纳米纤维的孔的直径范围为83±21nm。22.根据权利要求1至21的任意一项所述的用于水和空气微过滤的能够清洁并且耐日光的多功能纳米纤维过滤器，其中所述的制备工艺包括以下步骤：a)溶液混合物的制备，a1)处于水中的聚合物溶液：可以通过在70-90℃下搅拌120-180分钟将功能聚合物加入水中，制备聚合物溶液。然后，将所述的制备的聚合物溶液保持用于下一个工艺。a2)处于包含抗细菌和抗UV复合物的水中的聚合物溶液：可以通过将所述的抗细菌复合物与由a1)得到的所述的聚合物溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·音塔桑塔，N·萨博加莱德，
申请(专利权)人：国家科技发展署，
类型：发明
国别省市：泰国,TH