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超疏水纳米纤维膜的制备

导读:以聚偏氟乙烯粉末为原料,将N,N-二甲基甲酰胺与丙酮按体积比8∶2配制成含量和黏度可控的纺丝液,用静电纺丝法制备了PVDF超疏水纳米纤维膜。


返回列表 来源:未知 发布日期:2019-06-06 17:06【
本文天津津腾实验设备有限公司介绍了超疏水纳米纤维膜的制备,静电纺丝技术实现了直接连续制备纳米纤维。通过静电纺丝制备的纳米纤维膜直径小,具有比表面积大、吸附性强、疏水性好、膜通量高等特性,使得其在生物医学、环境过滤等领域表现出明显的优势。聚偏氟乙烯(PVDF)是一种优良的高分子聚合物有机材料,具有优异的化学稳定性、耐气候性、抗污染性、耐辐射和易成膜等优点。PVDF重要的特点是韧性高,是氟塑料中拉伸强度较高的产品,冲击强度和耐磨性能都比较好。通过静电纺丝制备的PVDF纳米纤维膜具有优异的电化学性能和机械强度,而且比表面积大,孔隙率高。然而,传统工艺制备的疏水膜存在水通量小、机械强度低的问题。

针对疏水膜细度、空隙分布不匀等问题,
采用双通道模铸改善疏水膜的性能。双通道法使得疏水膜具有更大的孔隙,提高了疏水膜的通量。采用刻蚀法调控表面结构改善疏水膜的性能,成本低廉,便于大批量生产,但是制备的疏水膜表面不规则。发现,纺丝液浓度影响纤维细度的均匀性,纺丝液浓度越高,其黏度越大、流动性越差,极易导致纺丝时纤维粗细不匀。本研究以PVDF为原料配制纺丝液,采用静电纺丝技术制备了PVDF超疏水纳米纤维膜。静电纺丝过程中的影响因素主要包括纺丝液性质、静电纺丝工艺参数以及温度、湿度等。纺丝液性质包括纺丝液黏度、纺丝液浓度、传导性、表面张力、介电常数等。静电纺丝参数包括施加电压、接收距离、纺丝速度、针头型号等。本研究重点讨论纺丝液含量、施加电压、接受距离、纺丝速度对疏水纳米纤维膜形貌及性能的影响。
 
PVDF,上海3F新材料股份有限公司;N,N-二甲基甲酰胺(DMF),分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司;丙酮,分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司。高压直流电源,东文高压电源(天津)有限公司;注射泵 (LINZ-8A型),上海雷恩医疗器械有限公司;电子天平(CP224C型),奥豪斯仪器(上海)有限公司;磁力搅拌器(DF-101S型),巩义市予华仪器有限公司;旋转粘度计(NDJ-79型),上海昌吉地质仪器有限公司。扫描电子显微镜(SEM,HItachis4800型),HITACHI(日本)公司;滤料孔径测定仪(PSM-165型),德国TOPAS公司;水接触角测量仪(JYSP-180型),北京金盛检测仪器有限公司。

PVDF超疏水纳米纤维膜的制备PVDF粉末置于一定配比的DMF与丙酮混合溶液中(DMF与丙酮体积比为8:2),配制成纺丝液,加热至45℃并搅 拌1~2h,直到 纺 丝 液 混 合 均匀,呈透明状。取适量纺丝液注入10ml注射器中,将注射器放置在注射泵上,把高压直流电源正极夹在针头上,负极与接收装置相连,调节施加电压、纺丝速度和接收距离,通过静电纺丝装置制备了PVDF超疏水纳米纤维膜。静电纺丝装置由高压直流电源、注射泵、滚筒接收装置组成。
 
(1)将PVDF粉末置于DMF与丙酮混合溶液中(DMF与丙酮体积比为8:2),配制成纺 丝 液,通过静电纺丝技术制备了PVDF超疏水纳米纤维膜。
(2)PVDF超疏水纳米纤维膜厚度及纤维孔径均随着纺丝液含量提高而增加,纯水通量随着纳米纤维膜厚度的增加而下降。
(3)采用静电纺丝法制备PVDF超疏水纳米纤维膜的最佳工艺条件为:纺丝液含量10%、施加电压18kv、接收距离15cm、纺丝速度1.0ml/h。
(4)与传统制备工艺相比,静电纺丝工艺操作简单,成本低廉,可以不同程度改善纳米纤维膜的性能。
以上内容仅供参考。