【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纤维膜，尤其是涉及一种纳米纤维膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，各国各地的工业化和城市化进程虽然促进了全球经济快速发展，但也给人类带来了危害健康的空气污染。空气污染物主要是粒径小于2.5μm的颗粒(俗称pm2.5)，以气溶胶的形式悬浮在空气中。这些颗粒的比表面积高，在大气中停留时间长，容易吸附有害物质，并随着人的呼吸从鼻孔中的纤毛进入血液或沉积在肺部。人们长期暴露于空气污染环境中，容易获得各种呼吸系统和心血管疾病，甚至引发肺癌和过早死亡，对人体健康带来巨大危害。传统的空气过滤材料对于微米级颗粒可起到一定的过滤效果，而对于纳米级颗粒过滤作用较差。静电纺丝是一种简单而廉价的技术，可以开发出比传统纤维直径小得多的纳米纤维膜。这些纳米纤维膜具有孔径小、孔隙率高的优点，可以在小厚度下有效捕获和拦截纳/微米颗粒，在空气过滤领域具有广阔的应用前景。目前，利用静电纺丝技术制备出制备高效空气过滤用的纳米纤维膜是该
发展所关注的焦点。
2、为了提高纤维膜的过滤性能，有不少研究报告报道通过调整纳米纤维膜的结构和性能来提高其过滤效率。在纺丝液中添加驻极体颗粒使纤维携带上电荷，通过静电吸附来提高纤维捕捉颗粒的能力，使纤维膜在较低的压降下获得较高的过滤效率，品质因子增加，过滤性能得到了改善。但这些方法制备的纤维膜携带电荷不持久，随着时间的增长纤维对颗粒的捕捉能力迅速减弱，过滤效率下降，导致品质因子下降，难以维持持久的过滤性能。
3、因此，有必要开发高效空气过滤用的纳米纤维膜。
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1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术第一方面提出一种纳米纤维膜，该纳米纤维膜具有优异的过滤性能和品质因子。
2、本专利技术第二方面提供了一种纳米纤维膜的制备方法。
3、本专利技术第三方面提供了一种纳米纤维膜的应用。
4、根据本专利技术的第一方面实施例提供的一种纳米纤维膜，所述纳米纤维膜包括聚酰胺纳米纤维、聚环氧乙烷纳米纤维和醋酸纤维素纳米纤维；其中，直径≤100nm的纳米纤维占纳米纤维膜的总纤维数量的30％～75％。
5、根据本专利技术实施例的纳米纤维膜，至少具有如下有益效果：
6、本专利技术的纳米纤维膜采用了聚酰胺纳米纤维、聚环氧乙烷纳米纤维和醋酸纤维素纳米纤维这三种类型的纳米纤维组成的纳米纤维膜。并限定了直径≤100nm的纳米纤维占纳米纤维膜的总纤维数量的30％～75％。因此，本专利技术的纳米纤维膜具有高比表面积、小孔径以及相互连通的孔结构，在维持膜力学性能的基础下大大提升了对纳/微米颗粒的过滤效果，对颗粒物的过滤效率可达95％以上；在空气过滤领域具有广阔的应用前景。
7、根据本专利技术的一些实施例，所述聚酰胺纳米纤维的平均直径为5～50nm。
8、根据本专利技术的一些实施例，所述聚环氧乙烷纳米纤维的平均直径为80～200nm。
9、根据本专利技术的一些实施例，所述醋酸纤维素纳米纤维的平均直径为400～800nm。
10、根据本专利技术的一些实施例，本专利技术中所述的平均直径和直径≤100nm的纳米纤维占纳米纤维膜的总纤维数量的百分比通过如下方法计算得到：
11、随机选用5个不同区域的纤维膜进行电镜的拍摄，用image-pro plus 6.0软件在电镜图上测定每根纤维的直径，分别计算纤维平均值和直径低于100nm的纳米纤维的占比c。
12、
13、式中，a为膜中直径小于100nm纳米纤维的根数；b为膜中纤维的总根数。
14、根据本专利技术的一些实施例，在气流速度85l/min下，所述纳米纤维膜的过滤效率≥95％；品质因子为0.0165～0.0500pa-1。
15、根据本专利技术的一些实施例，所述过滤效率和品质因子通过如下方法测试和计算：
16、将纳米纤维膜插入过滤效率可忽略(在气流85l/min时过滤效率为2.62％)的两层无纺布中构建三明治结构的纳米纤维膜/无纺布复合材料，用于测量空气过滤性能。按国家标准《gb 19083-2010医用防护口罩技术要求》，测试纤维膜/非织造布复合材料的过滤性能时选择气流速度为85l/min。将浓度为0.02g/ml的nacl溶液装入tsi8130型滤料仪的气溶胶发生器，由其产生了质量中值粒径260nm和数量中值粒径75nm的nacl气溶胶，气流从上游通过有效面积100cm2的纤维膜/非织造布复合材料进入下游，待过滤测试结束后，可得到纳米纤维膜的过滤效率η和压降δp。重复测试同一制备条件下的5个样品，取平均值作为最终测试结果，再用下面公式计算得到纳米纤维膜的品质因子qf。
17、
18、根据本专利技术的一些实施例提供了一种纳米纤维膜的制备方法，包括如下步骤：
19、s1、将醋酸纤维素、聚环氧乙烷、聚酰胺和混合溶剂混合得到纺丝液：
20、s2、将纺丝液通过静电纺丝进行纺丝得到纳米纤维膜；
21、其中，所述混合溶剂包括甲酸和乙酸。
22、根据本专利技术实施例的纳米纤维膜的制备方法，至少具有如下有益效果：
23、本专利技术以甲酸和乙酸作为混合溶剂，醋酸纤维素、聚环氧乙烷和聚酰胺在混合溶剂中由于三种聚合物和双组分溶剂的分子结构和性质的不同，使聚合物和溶剂发生三相分离，利用静电纺丝法制备出的纳米纤维膜，具有优异的过滤效率。
24、根据本专利技术的一些实施例，所述甲酸和乙酸的质量比为(1～4)：1。由此，通过调节乙酸的含量能够提升直径小于100nm纳米纤维的含量。
25、根据本专利技术的一些实施例，所述聚环氧乙烷、醋酸纤维素和聚酰胺的质量比为1：5：(2～5)。由此，通过调节聚酰胺的含量能够提升直径小于100nm纳米纤维的含量。
26、根据本专利技术的一些实施例，所述静电纺丝的工艺条件包括：
27、纺丝液流量为0.2～2ml/h，纺丝电压为15～30kv，纺丝接收距离为10～20cm；纺丝时间为24min～60min，温度为20～40℃，相对湿度为30～80％。
28、根据本专利技术的一些实施例，所述醋酸纤维素的重均分子量为30000～80000。
29、根据本专利技术的一些实施例，所述聚环氧乙烷的重均分子量为100000～1000000。
30、根据本专利技术的一些实施例，所述聚酰胺选自聚酰胺6和/或聚酰胺66。
31、本专利技术第三方面提供一种本专利技术第一方面所述的纳米纤维膜在空气过滤中的应用。
32、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。
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1.一种纳米纤维膜，其特征在于，所述纳米纤维膜包括聚酰胺纳米纤维、聚环氧乙烷纳米纤维和醋酸纤维素纳米纤维；其中，直径≤100nm的纳米纤维占纳米纤维膜的总纤维数量的30％～75％。
2.根据权利要求1所述的纳米纤维膜，其特征在于，所述聚酰胺纳米纤维的平均直径为5～50nm。
3.根据权利要求1或2所述的纳米纤维膜，其特征在于，所述聚环氧乙烷纳米纤维的平均直径为80～200nm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的纳米纤维膜，其特征在于，所述醋酸纤维素纳米纤维的平均直径为400～800nm。
5.根据权利要求4所述的纳米纤维膜，其特征在于，在气流速度85L/min下，所述纳米纤维膜的过滤效率≥95％；品质因子为0.0165～0.0500Pa-1。
6.根据权利要求1～5任一项所述的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述甲酸和乙酸的质量比为(1～4)：1。
8.根据权利要求6所述的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚环氧乙烷
9.根据权利要求6所述的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的工艺条件包括：
10.根据权利要求1～5任一项所述的纳米纤维膜在空气过滤中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维膜，其特征在于，所述纳米纤维膜包括聚酰胺纳米纤维、聚环氧乙烷纳米纤维和醋酸纤维素纳米纤维；其中，直径≤100nm的纳米纤维占纳米纤维膜的总纤维数量的30％～75％。
2.根据权利要求1所述的纳米纤维膜，其特征在于，所述聚酰胺纳米纤维的平均直径为5～50nm。
3.根据权利要求1或2所述的纳米纤维膜，其特征在于，所述聚环氧乙烷纳米纤维的平均直径为80～200nm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的纳米纤维膜，其特征在于，所述醋酸纤维素纳米纤维的平均直径为400～800nm。
5.根据权利要求4所述的纳米纤维膜，其特征在于，在气流速度85l/m...
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