【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空气净化领域，具体公开了一种具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜及其制备方法
技术介绍
1、在自然界中，许多植物和动物都表现出定向输水现象。例如，蜘蛛的纺锤丝、候鸟的喙和维管植物，它们在形状和润湿性梯度的协同作用下表现出定向水运动。受这些生物启发，人们在设计和开发定向输水多孔材料方面做出了相当大的努力，尤其为既能保证连续的定向输水，又能很好地防止反方向的水渗透，达到吸湿速干的效果。
2、yan等通过静电纺丝将超亲水性聚丙烯腈(pan)和疏水性(pu)纤维结合制备了新型janus膜(journal of colloid and interface science,2020,565:426-435)。xiong等采用连续静电纺丝技术和表面化学改性制备聚多巴胺/聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚偏二氟乙烯(pda/pet/pvdf)，获得的janus膜保持了不对称润湿性(environmental chemicalengineering,2022,10(5):108459)。然而，上述复合形式仍为简单的两层复合，使得疏水面的厚度必须非常薄才能获得一定的导水能力，且显著地润湿性差异使反渗透成为可能。
3、润湿性梯度材料是定向输水材料另一热门研究对象，润湿性梯度实际上是在多孔材料的厚度上逐渐变化的润湿性。专利cn107059251b，通过静电纺丝制备具有亲水层、导流层和疏水层的导湿纳米纤维多层复合膜，从而实现梯度设计；以及miao等在janus润湿结构的基础上，通过引入传递层来创建具有渐进润湿性的三层纤维膜，实
4、由上可知，janus和润湿性梯度材料是定向输水材料广泛研究的对象，两者都有各自的优点和局限性。现有的对两者相关的纳米纤维复合膜的研究，虽材料多样，手段丰富，但主要是通过两层、三层或者更多层结构的纤维膜复合制备，或采用不同的材料，利用其本身润湿性的不同来构成其梯度的变化；或对其表面进行工艺加工，以赋予每层不同的功能特性。这些方法存在制备流程长、工艺复杂、所制备纤维膜结构不稳定等问题。基于以上不足，开发连续便捷的润湿性梯度结构纳米纤维膜制备方法仍是一个挑战。
技术实现思路
1、本专利技术为了克服现有纳米纤维膜的部分应用缺点，提供了一种具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法。
2、具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)向n,n-二甲基甲酰胺中加入聚丙烯腈得纺丝液a1，向n,n-二甲基甲酰胺中加入二氧化钛纳米颗粒得二氧化钛纳米颗粒的分散液a2；将分散液a2加入到纺丝液a1中得到纺丝液b1；
4、其中，聚丙烯腈分子的平均摩尔量为150000；
5、二氧化钛纳米颗粒为混合型二氧化钛，其中，以质量分数计，锐钛矿型二氧化钛75％～80％，金红石型二氧化钛20％～25％。
6、二氧化钛纳米颗粒和聚丙烯腈的质量比为1:10～1:5。
7、(2)纺丝液b1通过静电纺丝方法制得亲水性复合纳米纤维膜；
8、其中，静电纺丝过程中调节纺丝正电压为12～15kv、纺丝负电压为-3kv、接收距离为12～15cm、纺丝液推动速度为1.0～1.3ml/h、纺丝时间为1～2h。
9、(3)向环己烷中加入全氟试剂得全氟改性溶液；
10、其中，全氟试剂为全氟辛基三甲氧基硅烷，全氟改性试剂与环己烷溶剂的体积比为1:20～1:150。
11、(4)将亲水性复合纳米纤维膜浸入全氟改性溶液中密封避光浸渍12h，取出后干燥得疏水性复合纳米纤维膜；
12、(5)将疏水性复合纳米纤维膜置于黑暗密闭空间内，控制样品表面与紫外灯的工作距离为10cm，紫外灯下照射；根据纤维膜的厚度及紫外灯功率，设定不同的照射时间即可得到具有定向液体传输功能的纳米纤维膜。
13、其中，紫外灯光功率密度最大为330mw/cm2。
14、本专利技术方法制备的具有定向液体传输功能的纳米纤维膜是一种单层结构的纳米纤维膜。
15、本专利技术方法制备的具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜应用于医用防护服、空气净化、液体分离领域。
16、本专利技术的有益效果：
17、本专利技术利用静电纺丝技术制备了一种静电纺单层纳米纤维膜，以聚丙烯腈作为纤维层体的柔性骨架，通过负载二氧化钛纳米颗粒提高聚丙烯腈纤维的活性位点，同时赋予纤维膜紫外吸收性、光催化性等特点；纤维负载纳米颗粒构建了微纳米结构，提高纤维膜表面的粗糙度，再用具有低表面能性质的全氟溶液处理纤维膜，使全氟官能团与纤维膜上二氧化钛颗粒表面结合，共同提高纳米纤维膜的疏水性能；然后在黑暗环境下对纤维膜进行紫外光照射，控制照射时间；最后得到的复合纳米纤维膜，具有良好的单向导湿能力，同时具有好的透气性、高过滤效率等特点。这种功能性静电纺纳米纤维膜可以为个人可穿戴空气净化器的研发提供新思路。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法步骤如下，
2.如权利要求1所述的具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯腈分子的平均摩尔量为150000。
3.如权利要求1所述的具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛纳米颗粒为混合型二氧化钛，其中，以质量分数计，锐钛矿型二氧化钛75％～80％，金红石型二氧化钛20％～25％。
4.如权利要求1所述的具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，纺丝液A1和A2的N,N-二甲基甲酰胺质量比为3:1。
5.如权利要求1所述的具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述二氧化钛纳米颗粒和聚丙烯腈的质量比为1:10～1:5。
6.如权利要求1所述的具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝调节纺丝正电压为12～15kV、纺丝负电压为-3kV、接收距离为12～15cm、纺丝液推动速度为1.0～1.3mL/h、纺丝时间为1～
7.如权利要求1所述的具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述全氟试剂为全氟辛基三甲氧基硅烷；全氟改性试剂与环己烷的体积比为1:20～1:150。
8.如权利要求1所述的具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述紫外灯照射时，样品表面与紫外灯的工作距离为10cm，紫外灯光功率密度最大为330mW/cm2。
9.一种如权利要求1～8任一项所述制备方法制得的具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜。
10.如权利要求9所述的具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜应用于空气净化、医用防护服、液体分离领域。
...【技术特征摘要】
1.一种具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法步骤如下，
2.如权利要求1所述的具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯腈分子的平均摩尔量为150000。
3.如权利要求1所述的具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛纳米颗粒为混合型二氧化钛，其中，以质量分数计，锐钛矿型二氧化钛75％～80％，金红石型二氧化钛20％～25％。
4.如权利要求1所述的具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，纺丝液a1和a2的n,n-二甲基甲酰胺质量比为3:1。
5.如权利要求1所述的具有定向液体传输功能的单层纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述二氧化钛纳米颗粒和聚丙烯腈的质量比为1:10～1:5。
6.如权利要求1所述的具有定向液...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱肖，吴一美，赵晓燕，汪称意，钟璟，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。