專利名稱：一種具有單向透水性能的復合纖維膜及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于功能性微納米復合纖維材料領域，具體涉及ー種具有單向透水性能的復合纖維膜及其制備方法
背景技術：
液體的單向輸運在眾多生理和物理過程中必不可少，例如生物體排汗、細胞膜的液體傳輸、海水脫鹽、燃料電池內(nèi)部電解質(zhì)膜兩側(cè)液體定向流動等。近年來，液體單向輸運受到越來越廣泛的關注和研究。利用材料表面浸潤性差異，在無需外場(如力、熱、光、電場)作用的狀態(tài)下實現(xiàn)液體定向傳輸不但在液體自傳輸領域具有重要作用而且在研究如生物分子相互作用和細胞運動、微流體、污水處理等領域具有應用價值。目前，對于單向透過膜的制備和研究相對較少，而設計和采用簡單易行、能耗低、能規(guī)模制備的單向液體輸運膜在實際應用和科學研究中具有重要意義。靜電紡絲技術簡稱電紡，是利用高壓電場的作用來實現(xiàn)紡絲溶液的噴射，即將聚合物溶液或熔體置于高壓靜電場中，帶電的聚合物液滴在電場庫侖力作用下被拉伸。當電場力足夠大時，聚合物溶液或熔體克服表面張カ的作用形成噴射狀細流。細流在噴射過程中隨著溶劑揮發(fā)而固化，落于負極收集板上，形成無紡布狀的微米、納米級纖維膜。由于靜電紡絲技術簡單、有效、實用，已被普遍利用于制備微米、納米纖維，材料涉及聚合物、無機氧化物、金屬以及有機/無機雜化材料等。通過電紡技術所制得的纖維膜具有較大的比表面積和孔隙率，且能實現(xiàn)大規(guī)模エ業(yè)化生產(chǎn)。2010年，Ho Sum Lim等利用靜電紡絲和熱處理相結(jié)合的方法制備了具有親疏水差異的聚丙烯腈纖維膜，但其未能實現(xiàn)單向透水性能(Langmuir, 2010, 26，19159)。2010年，Lin Tong小組將聚こ烯織物在含ニ氧化鈦溶膠中浸潰，利用紫外光照射織物膜使膜ー側(cè)呈疏水態(tài)另ー側(cè)呈親水態(tài)，實現(xiàn)了水滴的單向透過性能(J Mater. Chem.，2010，20，7938)，這種方法所制備的織物膜雖然成功實現(xiàn)了單向透過性能，但在實際應用中其穩(wěn)定性有待進一步提尚。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提出ー種通過靜電紡絲技術制備具有單向透水性能的復合纖維膜及其制備方法，該復合纖維膜其纖維直徑處于納米、微米級，能夠通過調(diào)節(jié)エ藝參數(shù)來控制，且該復合纖維膜具有親水/疏水差異，具有優(yōu)良的單向透水性能，其制備方法簡單、能耗低、效率高。本發(fā)明的復合纖維膜廣泛用于排汗防水衣料、燃料電池電解質(zhì)膜及單向液體傳輸和分離等領域。本發(fā)明提出ー種具有單向透水性能的復合纖維膜，該纖維膜由緊密結(jié)合無縫連接的具有親疏水差異的兩層結(jié)構(gòu)組成，親水層為由聚合物A組成的納米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的納米級纖維交錯構(gòu)成；該纖維膜疏水層為由聚合物B組成的微米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的微米級纖維交錯構(gòu)成；所述聚合物A為聚こ烯醇、醋酸纖維素、聚丙烯酸酷；聚合物B為聚氨酷、聚苯こ烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚己內(nèi)酷。所述的聚合物A組成的納米級纖維膜的厚度為25 μ πΓ35 μ m,由聚合物B組成的微米級纖維膜的厚度為5 μ πΓ Ο μ m。所述的聚合物A組成的納米級纖維膜聚合物A組成的納米級纖維膜中聚合物A的纖維直徑為10(T800nm ；由聚合物B組成的微米級纖維膜中聚合物B的纖維直徑為I. (Γ3. Oym0所述的復合纖維膜具有親水、疏水性能，水滴從復合纖維膜疏水層ー側(cè)向親水層一側(cè)透過，從親水ー側(cè)向疏水ー側(cè)不透過的性能。本發(fā)明提出ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，采用靜電紡絲技術，具體包括以下幾個步驟步驟一、紡絲溶液的制備將分析純的聚合物A在20 25°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑A中，充分攪拌至聚合物A完全溶解，得到聚合物A的電紡溶液，所得溶液含聚合物A的質(zhì)量為1(Γ30% ;將分析純的聚合物B在20 25°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑B中，充分攪拌至聚合物完全溶解，得到聚合物B的電紡溶液，所得溶液含聚合物B的質(zhì)量分數(shù)為1(Γ35% ；所述聚合物A為具有親水性質(zhì)的聚合物，如聚こ烯醇、醋酸纖維素或聚丙烯酸酯 等；聚合物B為具有疏水性質(zhì)的聚合物，如聚氨酯、聚苯こ烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚己內(nèi)酷等。所述的溶劑A為水、分析純的丙酮或無水こ醇中的ー種；溶解聚合物B的溶劑為分析純的N，N-ニ甲基甲酰胺、分析純的四氫呋喃或分析純的三氯甲烷中的一種溶劑或兩種溶劑形成的混合溶劑；當聚合物A選取為聚こ烯醇，在制備聚合物A的聚こ烯醇電紡溶液時，需要先向溶劑A中加入戊ニ醛中(該戊ニ醛溶液沒有質(zhì)量分數(shù)的限制)，然后再將聚こ烯醇溶解于戊ニ醛和溶液A的混合溶液中，戊ニ醛的添加比例滿足由聚こ烯醇制備的聚合物A的電紡溶液中戊ニ醛與聚こ烯醇的質(zhì)量比(w w)滿足I : 3 1 2。步驟ニ、將聚合物A的電紡溶液置于靜電紡絲設備的注射器中，在注射器的金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場，高壓靜電場電壓為1(T35KV，金屬噴絲頭的直徑為O. 4mnTl. 6mm,接收基底為平面面積為5cmX 5cm、400 20目鋼絲網(wǎng)。調(diào)整金屬噴絲頭與接收基底之間的距離為l(T30cm，施加的高壓靜電場使聚合物A的電紡溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，在接收基底上得到無規(guī)排列的由聚合物A組成的納米級纖維膜，纖維膜A厚度為25 μ πΓ35 μ m,該纖維膜均勻覆蓋于接收基底上；步驟三、將聚合物B的電紡溶液置于靜電紡絲設備中另一清潔注射器中，將步驟ニ中電紡得到的由聚合物A組成的納米級纖維膜作為接收基底，金屬噴絲頭的直徑為O. 6mm I. 6mm。在注射器金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場，高壓靜電場的電壓為1(T25KV，調(diào)整噴絲頭與接收基底之間的距離為l(T25cm，形成的由聚合物B組成的微米級纖維膜均勻覆蓋于由聚合物A組成的納米級纖維膜構(gòu)成接收基底表面，最終在由聚合物A組成的納米級纖維膜的基底上形成無規(guī)排列的由聚合物B的微米級纖維膜，該纖維膜的厚度為 I. 0^3. Oym0當聚合物A選擇聚こ烯醇制備復合纖維膜時，在步驟三完成后還需要進行ー個附加步驟，即將步驟三中制備得到的由聚合物A和聚合物B組成的兩層纖維膜置于氣氛濃度為O. 05mol/CnT0. 10mol/cm3 (氣氛壓カ無要求)的鹽酸蒸氣中進行化學交聯(lián)處理，使由聚合物A組成的納米級纖維膜中的聚こ烯醇與戊ニ醛進行化學交聯(lián)，處理5-10min后取出，得到最終的復合纖維膜。
本發(fā)明具有的優(yōu)點在于I、本發(fā)明提出ー種通過靜電紡絲技術制備具有單向透水性能的復合纖維膜及其制備方法，該復合纖維膜采用造價低廉、操作簡單、能耗低、制備效率高的靜電紡絲技術制備并能實現(xiàn)單向透水的納米/微米級復合電紡纖維膜。2、本發(fā)明提出ー種通過靜電紡絲技術制備具有單向透水性能的復合纖維膜及其制備方法，該復合纖維膜用于服裝衣服中，由于該復合膜具有單向透水的功能，即能使水由疏水一側(cè)向親水一側(cè)透過，而由親水ー側(cè)像疏水ー側(cè)不透過，作為衣物服裝布料具有排汗防水的作用。3、本發(fā)明提出ー種通過靜電紡絲技術制備具有單向透水性能的復合纖維膜及其制備方法，由于該復合纖維膜具有較好的弾性和生物相容性，纖維之間孔徑在微米級別，使之具有良好的透氣性能和較大的比表面積，在分離材料等領域具有潛在的應用前景。


圖I :本發(fā)明所采用的靜電紡絲裝置示意圖；圖2 :本發(fā)明實施例I的親水材料C-PVA電紡纖維掃描電鏡照片；(本照片及以下掃描電鏡照片均由日本電子公司型號為FE-SEM-6700F的掃描電子顯微鏡在3千伏電壓下拍攝)圖3 :本發(fā)明實施例I的疏水材料PU電紡纖維掃描電鏡照片；圖4 :本發(fā)明實施例I的親水材料c-PVA電紡纖維交聯(lián)后掃描電鏡照片；圖5 :本發(fā)明實施例I的納米/微米級復合纖維膜的截面掃描電鏡照片；圖6-A-圖6-H :本發(fā)明實施例I的水由I3U —側(cè)滴入由c-PVA —側(cè)單向透過視頻截圖；圖7-A-圖7-H :本發(fā)明實施例I的水由c_PVA —側(cè)滴入由I3U —側(cè)不能透過視頻截圖；I-注射器；2_金屬噴絲頭；3_電紡纖維；4_接收基底；5_高壓電場。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進ー步詳細說明。本發(fā)明提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜，該纖維膜由緊密結(jié)合無縫連接的具有親疏水差異的兩層結(jié)構(gòu)組成，親水層為由聚合物A組成的納米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的納米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，厚度為25 μ πΓ35 μ m,該纖維膜中聚合物A的纖維直徑為10(T800nm。疏水層為由聚合物B組成的微米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的微米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，該纖維膜的厚度為5 μ πΓ Ο μ m,該纖維膜中聚合物B的纖維直徑為I. (Γ3. O μ m。所述聚合物A為具有親水性質(zhì)的聚合物，特別是具有較好強度且環(huán)境友好的聚合物如聚こ烯醇、醋酸纖維素、聚丙烯酸酷等；聚合物B為具有疏水性質(zhì)的聚合物，如聚氨酯、聚苯こ烯、聚甲基丙烯酸甲酷、聚己內(nèi)酷等。該復合纖維膜由于具有親水/疏水差異，使之具有特殊的單向透水性能，水滴能從復合纖維膜疏水層ー側(cè)向親水層一側(cè)透過，而從親水ー側(cè)向疏水ー側(cè)不透過的性能。本發(fā)明提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，采用靜電紡絲技術，具體包括以下幾個步驟步驟一、紡絲溶液的制備將分析純的聚合物A在20 25°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑A中，充分攪拌至聚合物A完全溶解，得到聚合物A的電紡溶液，所得溶液含聚合物A的質(zhì)量為1(Γ30%。將分析純的聚合物B在20 25°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑B中，充分攪拌至聚合物完全溶解，得到聚合物B的電紡溶液，所得溶液含聚合物B的質(zhì)量分數(shù)為1(Γ35%。所述聚合物A為分析純的顆粒狀或粉末狀聚こ烯醇、醋酸纖維素或聚丙烯酸酯等。聚合物B為分析純顆粒狀或粉末狀聚氨酯、聚苯こ烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚己內(nèi)酯等所述的溶解聚合物A的溶劑為水、分析純的丙酮、無水こ醇溶液中的ー種。混合溶 劑的比列范圍沒有要求。溶解聚合物B的溶劑為分析純的N，N- ニ甲基甲酰胺(DMF)、分析純的四氫呋喃(THF)或分析純的三氯甲烷(TCM)中的ー種或兩種的混合溶剤?；旌先軇┑谋壤秶鷽]有要求。當聚合物A選取為聚こ烯醇，在制備聚合物A的聚こ烯醇電紡溶液時，需要先向溶劑A中加入戊ニ醛溶液中(該戊ニ醛溶液沒有質(zhì)量分數(shù)的限制)，然后再將聚こ烯醇溶解于戊ニ醛和溶液A的混合溶液中，戊ニ醛的添加比例滿足由聚こ烯醇制備的聚合物A的電紡溶液中戊ニ醛與聚こ烯醇的質(zhì)量比(w w)滿足I : 3 1 2。步驟ニ、將聚合物A的電紡溶液置于靜電紡絲設備的注射器中，該注射器優(yōu)選為醫(yī)用5mL注射器，加入ImLlmL聚合物A的電紡溶液。在注射器的金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場，該金屬噴絲頭直徑為O. 4mm I. 6mm，接收基底優(yōu)選為平面面積為5CmX5cm、40(T20目鋼絲網(wǎng)，施加的高壓靜電場電壓為1(T35KV。調(diào)整金屬噴絲頭與接收基底之間的距離在l(T30cm之間。施加的高壓靜電場使聚合物A的電紡溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚合物A電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，在接收基底上得到無規(guī)排列的由聚合物A組成的納米級纖維膜，該纖維膜均勻覆蓋于接收基底上。該纖維膜中聚合物A的纖維直徑為lOOnnTSOOnm，纖維膜A厚度為25 μ πΓ35 μ m,并具有親水特性，接觸角CA〈40°。可通過調(diào)整聚合物A的電紡濃度、施加電場的電壓以及金屬噴絲頭與接收基底距離來調(diào)控聚合物A的纖維直徑。即在僅增大聚合物A濃度的條件下，聚合物A的纖維直徑越大；增大施加電場的電壓，聚合物A的纖維直徑減小；増大噴絲ロ與接收基底之間的距離，聚合物A的纖維直徑隨之減小。通過調(diào)控上述三種因素控制聚合物A的纖維的直徑，使聚合物A的處于納米級。步驟三、將聚合物B的電紡溶液置于靜電紡絲設備中另一清潔注射器中，將步驟ニ中電紡得到的由聚合物A組成的納米級纖維膜作為接收基底，在注射器金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場。金屬噴絲頭直徑為O. 6mm I. 6mm,施加電壓為IOKV 25KV。調(diào)整噴絲頭與接收基底之間的距離在10cnT25cm之間。制備過程中聚合物B溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚合物B電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，所形成的聚合物B的微米級纖維膜均勻覆蓋于由聚合物A組成的納米級纖維膜構(gòu)成接收基底表面，最終在由聚合物A組成的納米級纖維膜的基底上形成無規(guī)排列的由聚合物B的微米級纖維膜，該纖維膜中聚合物B的纖維直徑為I. (Γ3. O μ m,該纖維膜的厚度為5 μ πΓ Ο μ m,且該纖維膜具有疏水特性，接觸角CA>120°。其中通過控制制備過程中聚合物B的電紡溶液、施加電場電壓以及金屬噴絲頭與接收基底之間的距離控制由聚合物B的纖維直徑，即在僅增大聚合物B的電紡溶液的濃度的條件下，聚合物B的纖維直徑越大；増大施加電場電壓，聚合物B的纖維直徑減小；増大金屬噴絲ロ與接收基底之間的距離，聚合物B的纖維直徑隨之減小。通過控制上述三種因素，控制聚合物B的纖維直徑處于微米級范圍。當聚合物A選擇聚こ烯醇制備復合纖維膜時，在步驟三完成后還需要進行ー個附加步驟，即將步驟三中制備得到的由聚合物A和聚合物B組成的兩層纖維膜置于氣氛濃度為O. 05mol/CnT0. 10mol/cm3 (氣氛壓カ無要求)的鹽酸蒸氣中進行化學交聯(lián)處理，使由聚合物A組成的納米級纖維膜中的聚こ烯醇與戊ニ醛進行化學交聯(lián)，處理5 10min后取出，得到最終的復合纖維膜。本發(fā)明中采用的靜電紡絲裝置的結(jié)構(gòu)如圖I所示。將配好的聚合物A的電紡溶液或聚合物B的電紡溶液置于注射器I中。在金屬噴絲頭2和接收基底4之間施加合適的高 壓電場5，金屬噴絲頭2中的流體受靜電カ庫侖力、重力和表面張カ的共同作用產(chǎn)生射流，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)形成聚合物的電紡纖維3，經(jīng)過拉伸、細化最后形成由無規(guī)排列纖維所構(gòu)成的電紡膜。實施例I本實施提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜，該纖維膜由緊密結(jié)合無縫連接的具有親疏水差異的兩層結(jié)構(gòu)組成，親水層為由聚こ烯醇組成的納米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的納米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，厚度為25 μ m,該纖維膜中聚合物A的纖維直徑為300nm。疏水層為由聚氨酯組成的微米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的微米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，該纖維膜的厚度為5 μ m,該纖維膜中聚合物B的纖維直徑為I. O μ m。該復合纖維膜具有親水/疏水差異，具有特殊的單向透水性能，水滴能從復合纖維膜疏水層ー側(cè)向親水層一側(cè)透過，而從親水ー側(cè)向疏水ー側(cè)不透過的性能。本實施例提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，采用靜電紡絲技術，具體包括以下幾個步驟步驟一、紡絲溶液的制備在20°C室溫環(huán)境中，向質(zhì)量分數(shù)為50%的戊ニ醛溶液中加入水后，再將分析純的聚こ烯醇溶解于其中，充分攪拌至聚こ烯醇完全溶解，得到聚こ烯醇的電紡溶液，其中戊ニ醛與聚こ烯醇的質(zhì)量比滿足I : 2，所得溶液含聚こ烯醇的質(zhì)量為10%。將分析純的聚氨酯在20°C室溫環(huán)境中溶解于分析純的N，N- ニ甲基甲酰胺中，充分攪拌至聚合物完全溶解，得到聚氨酯的電紡溶液，所得溶液含聚氨酯的質(zhì)量分數(shù)為10%。步驟ニ、將聚こ烯醇的電紡溶液置于靜電紡絲設備的注射器中，該注射器為5mL，加入ImL聚こ烯醇的電紡溶液。在注射器的金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場，該金屬噴絲頭直徑為O. 4mm，接收基底為平面面積為5CmX5Cm、400目鋼絲網(wǎng)，施加的高壓靜電場電壓為15KV。調(diào)整金屬噴絲頭與接收基底之間的距離在20cm之間。施加的高壓靜電場使聚こ烯醇的電紡溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚こ烯醇的電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，在接收基底上得到無規(guī)排列的由聚こ烯醇組成的納米級纖維膜，該纖維膜均勻覆蓋于接收基底上。該纖維膜中聚こ烯醇的纖維直徑為300nm，聚こ烯醇厚度為25 μ m,并具有親水特性，接觸角CA〈40°。該聚こ烯醇的纖維的結(jié)構(gòu)如圖2所示，從圖中可以看到聚こ烯醇纖維呈無規(guī)排列，纖維直徑均勻，約為 300nm。步驟三、將聚氨酯的電紡溶液置于靜電紡絲設備中另一清潔注射器中，將步驟ニ中電紡得到的由聚こ烯醇組成的納米級纖維膜作為接收基底，在注射器金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場。金屬噴絲頭直徑為O. 6mm，施加電壓為15KV。調(diào)整噴絲頭與接收基底之間的距離在15cm之間。制備過程中聚氨酯的電紡溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚氨酯的電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑N，N-ニ甲基甲酰胺的揮發(fā)，所形成的聚氨酯的微米級纖維膜均勻覆蓋于由聚こ烯醇組成的納米級纖維膜構(gòu)成接收基底表面，最終在由聚こ烯醇組成的納米級纖維膜的基底上形成無規(guī)排列的由聚氨酯的微米級纖維膜，該纖維膜中聚氨酯的纖維直徑為I. O μ m，該纖維膜的厚度為5ロ!11，且該纖維膜具有疏水特性，接觸角04>120°。由聚氨酯的微米級纖維膜的形貌如圖3所示，從圖中可以看出聚氨酯纖維呈無規(guī)排列，纖維直徑均勻，約為Ι.Ομπι。步驟四將步驟三中制備得到的由聚こ烯醇和聚氨酯組成的兩層纖維膜置于氣氛濃度為O. 05mol/cm3的鹽酸蒸氣中進行化學交聯(lián)處理，使由聚こ烯醇組成的納米級纖維膜 中的聚こ烯醇與戊ニ醛進行化學交聯(lián)，處理5min后取出，經(jīng)化學交聯(lián)后的聚こ烯醇纖維形貌如圖4所示，從圖中可以看出纖維較之未交聯(lián)前有一定程度的溶脹，但纖維膜仍保持網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。圖5為所得到的最終的復合纖維膜的結(jié)構(gòu)，可以明顯看出復合纖維膜由纖維直徑不同的兩層聚合物膜組成。該復合薄膜具有單向透水性，即水能夠從疏水的聚氨酯向親水的聚こ烯醇ー側(cè)透過，如圖6-A飛-H所示，而由親水的聚こ烯醇ー側(cè)向疏水的聚氨酯ー側(cè)不透過，如圖7-A1-H所示。實施例2本實施例提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜，該纖維膜由緊密結(jié)合無縫連接的具有親疏水差異的兩層結(jié)構(gòu)組成，親水層為由聚こ烯醇組成的納米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的納米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，厚度為35 μ m,該纖維膜中聚こ烯醇的纖維直徑為800nm。疏水層為由聚氨酯組成的微米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的微米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，該纖維膜的厚度為5 μ m，該纖維膜中聚氨酯的纖維直徑為3. O μ m。該復合纖維膜具有親水/疏水差異，具有特殊的單向透水性能，水滴能從復合纖維膜疏水層ー側(cè)向親水層一側(cè)透過，而從親水ー側(cè)向疏水一側(cè)不透過的性能。本實施提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，采用靜電紡絲技術，具體包括以下幾個步驟步驟一、紡絲溶液的制備在25°C室溫環(huán)境中，向質(zhì)量分數(shù)為50%的戊ニ醛溶液加入水后，再將分析純的聚こ烯醇溶解于其中，充分攪拌至聚こ烯醇完全溶解，得到聚こ烯醇的電紡溶液，其中戊ニ醛與聚こ烯醇的質(zhì)量比滿足I : 3，所得溶液含聚こ烯醇的質(zhì)量為30%。將分析純的聚氨酯在25°C室溫環(huán)境中溶解于分析純的四氫呋喃中，充分攪拌至聚合物完全溶解，得到聚氨酯的電紡溶液，所得溶液含聚氨酯的質(zhì)量分數(shù)為30%。步驟ニ、將聚こ烯醇的電紡溶液置于靜電紡絲設備的注射器中，該注射器為醫(yī)用5mL注射器，加入4mL聚こ烯醇的電紡溶液。在注射器的金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場，該金屬噴絲頭直徑為1.6謂1，接收基底優(yōu)選為平面面積為5(311^5(^、20目鋼 絲網(wǎng)，施加的高壓靜電場電壓為10KV。調(diào)整金屬噴絲頭與接收基底之間的距離在IOcm之間。施加的高壓靜電場使聚合物A的電紡溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚こ烯醇的電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，在接收基底上得到無規(guī)排列的由聚こ烯醇組成的納米級纖維膜，該纖維膜均勻覆蓋于接收基底上。該纖維膜中聚こ烯醇的纖維直徑為800nm，纖維膜A厚度為35 μ m,并具有親水特性，接觸角CA〈40。。步驟三、將聚氨酯的電紡溶液置于靜電紡絲設備中另一清潔注射器中，將步驟ニ中電紡得到的由聚合物A組成的納米級纖維膜作為接收基底，在注射器金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場。金屬噴絲頭直徑為I. 6mm，施加電壓為10KV。調(diào)整噴絲頭與接收基底之間的距離在IOcm之間。制備過程中聚氨酯溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚氨酯電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，所形成的聚氨酯的微米級纖維膜均勻覆蓋于由聚こ烯醇組成的納米級纖維膜構(gòu)成接收基底表面，最終在由聚こ烯醇組成的納米級纖維膜的基底上形成無規(guī)排列的由聚氨酯組成的微米級 纖維膜，該纖維膜中聚氨酯的纖維直徑為3. O μ m，該纖維膜的厚度為5 μ m,且該纖維膜具有疏水特性，接觸角CA>120°。步驟四將步驟三中制備得到的由聚こ烯醇和聚氨酯組成的兩層纖維膜置于氣氛濃度為O. lOmol/cm3的鹽酸蒸氣中進行化學交聯(lián)處理，使由聚こ烯醇組成的納米級纖維膜中的聚こ烯醇與戊ニ醛進行化學交聯(lián)，處理IOmin后取出，得到最終的復合纖維膜。實施例3本實施例提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜，該纖維膜由緊密結(jié)合無縫連接的具有親疏水差異的兩層結(jié)構(gòu)組成，親水層為由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的納米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，厚度為20 μ m,該纖維膜中醋酸纖維素的纖維直徑為800nm。疏水層為由聚苯こ烯組成的微米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的微米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，該纖維膜的厚度為IOym,該纖維膜中聚苯こ烯的纖維直徑為1.2μπι。該復合纖維膜具有親水/疏水差異，具有特殊的單向透水性能，水滴能從復合纖維膜疏水層ー側(cè)向親水層ー側(cè)透過，而從親水ー側(cè)向疏水ー側(cè)不透過的性能。本實施例提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，采用靜電紡絲技術，具體包括以下幾個步驟步驟一、紡絲溶液的制備將分析純的醋酸纖維素在20°C室溫環(huán)境中溶解于分析純的丙酮中，充分攪拌至醋酸纖維素完全溶解，得到醋酸纖維素的電紡溶液，所得溶液含醋酸纖維素的質(zhì)量為25%。將分析純的聚苯こ烯在20°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑為分析純的N, N ニ甲基甲酰胺中，充分攪拌至聚合物完全溶解，得到聚苯こ烯的電紡溶液，所得溶液含聚苯こ烯的質(zhì)量分數(shù)為30%。步驟ニ、將醋酸纖維素的電紡溶液置于靜電紡絲設備的注射器中，該注射器優(yōu)選為醫(yī)用5mL注射器，加入2mL醋酸纖維素的電紡溶液。在注射器的金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場，該金屬噴絲頭直徑為I. 0mm，接收基底優(yōu)選為平面面積為5cmX5cm、100目鋼絲網(wǎng)，施加的高壓靜電場電壓為25KV。調(diào)整金屬噴絲頭與接收基底之間的距離在25cm之間。施加的高壓靜電場使醋酸纖維素的電紡溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于醋酸纖維素電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，在接收基底上得到無規(guī)排列的由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜，該纖維膜均勻覆蓋于接收基底上。該纖維膜中醋酸纖維素的纖維直徑為800nm，醋酸纖維素厚度為20 μ m，并具有親水特性，接觸角CA〈40°。步驟三、將聚苯こ烯的電紡溶液置于靜電紡絲設備中另一清潔注射器中，將步驟ニ中電紡得到的由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜作為接收基底，在注射器金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場。金屬噴絲頭直徑為1.0111111，施加電壓為251^。調(diào)整噴絲頭與接收基底之間的距離為25cm。制備過程中聚苯こ烯溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場力高于聚苯こ烯的電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，所形成的聚苯こ烯的微米級纖維膜均勻覆蓋于由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜構(gòu)成接收基底表面，最終在由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜的基底上形成無規(guī)排列的由聚苯こ烯的微米級纖維膜，該纖維膜中聚苯こ烯的纖維直徑為1·2μπι，該纖維膜的厚度為10 μ m，且該纖維膜具有疏水特性，接觸角CA>120°。
實施例4本實施例提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜，該纖維膜由緊密結(jié)合無縫連接的具有親疏水差異的兩層結(jié)構(gòu)組成，親水層為由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的納米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，厚度為35 μ m,該纖維膜中醋酸纖維素的纖維直徑為lOOnm。疏水層為由聚苯こ烯組成的微米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的微米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，該纖維膜的厚度為5 μ m，該纖維膜中聚苯こ烯的纖維直徑為Ι.Ομπι。該復合纖維膜具有親水/疏水差異，具有特殊的單向透水性能，水滴能從復合纖維膜疏水層ー側(cè)向親水層ー側(cè)透過，而從親水ー側(cè)向疏水ー側(cè)不透過的性能。本實施例提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，采用靜電紡絲技術，具體包括以下幾個步驟步驟一、紡絲溶液的制備將分析純的醋酸纖維素在25°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑為分析純的丙酮溶劑中，充分攪拌至醋酸纖維素完全溶解，得到醋酸纖維素的電紡溶液，所得溶液含醋酸纖維素的質(zhì)量為10%。將分析純的聚苯こ烯在20°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑為分析純的N，N ニ甲基甲酰胺中，充分攪拌至聚合物完全溶解，得到聚苯こ烯的電紡溶液，所得溶液含聚苯こ烯的質(zhì)量分數(shù)為20%。步驟ニ、將醋酸纖維素的電紡溶液置于靜電紡絲設備的注射器中，該注射器優(yōu)選為醫(yī)用5mL注射器，加入3mL醋酸纖維素的電紡溶液。在注射器的金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場，該金屬噴絲頭直徑為O. 6mm，接收基底優(yōu)選為平面面積為5cmX5cm、40目鋼絲網(wǎng)，施加的高壓靜電場電壓為35KV。調(diào)整金屬噴絲頭與接收基底之間的距離在30cm之間。施加的高壓靜電場使醋酸纖維素的電紡溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于醋酸纖維素電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，在接收基底上得到無規(guī)排列的由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜，該纖維膜均勻覆蓋于接收基底上。該纖維膜中醋酸纖維素的纖維直徑為lOOnm，醋酸纖維素厚度為35 μ m,并具有親水特性，接觸角CA〈40°。步驟三、將聚苯こ烯的電紡溶液置于靜電紡絲設備中另一清潔注射器中，將步驟ニ中電紡得到的由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜作為接收基底，在注射器金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場。金屬噴絲頭直徑為1.0111111，施加電壓為251^。調(diào)整噴絲頭與接收基底之間的距離在30cm之間。制備過程中聚苯こ烯溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚苯こ烯的電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，所形成的聚苯こ烯的微米級纖維膜均勻覆蓋于由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜構(gòu)成接收基底表面，最終在由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜的基底上形成無規(guī)排列的由聚苯こ烯的微米級纖維膜，該纖維膜中聚苯こ烯的纖維直徑為I. O μ m，該纖維膜的厚度為5 μ m,且該纖維膜具有疏水特性，接觸角CA〉120°。實施例5本實施例提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜，該纖維膜由緊密結(jié)合無縫連接的具有親疏水差異的兩層結(jié)構(gòu)組成，親水層為由聚丙烯酸酯組成的納米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的納米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，厚度為35 μ m,該纖維膜中聚丙烯酸酯的纖維直徑為400nm。疏水層為由聚甲基丙烯酸甲酯組成的微米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的微米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，該纖維膜的厚度為IOym,該纖維膜中聚甲基丙烯酸甲酯的纖維直徑為3.0μπι。該復合纖維膜具有親水/疏水差異，具有特殊的單向透水性能，水滴能從復合纖維膜疏水層ー側(cè)向親水層一側(cè)透過，而從親水ー側(cè)向疏水ー側(cè)不透過的性能。本實施例提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，采用靜電紡絲技術，具體包括以下幾個步驟步驟一、紡絲溶液的制備將分析純的聚丙烯酸酯在25°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑為分析純的丙酮中，充分攪拌至聚丙烯酸酯完全溶解，得到聚丙烯酸酯的電紡溶液，所得溶液含聚丙烯酸酯的質(zhì)量為25%。將分析純的聚甲基丙烯酸甲酯在20°C室溫環(huán)境中溶解于分析純的N，N ニ甲基甲酰胺和分析純的四氫呋喃的混合溶劑中(混合比列無要求)，充分攪拌至聚合物完全溶解，得到聚甲基丙烯酸甲酯的電紡溶液，所得溶液含聚甲基丙烯酸甲酯的質(zhì)量分數(shù)為35%。步驟ニ、將聚丙烯酸酯的電紡溶液置于靜電紡絲設備的注射器中，該注射器優(yōu)選為醫(yī)用5mL注射器，加入4mL聚丙烯酸酯的電紡溶液。在注射器的金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場，該金屬噴絲頭直徑為I. 0mm，接收基底優(yōu)選為平面面積為5cmX5cm、200目鋼絲網(wǎng)，施加的高壓靜電場電壓為30KV。調(diào)整金屬噴絲頭與接收基底之間的距離在25cm之間。施加的高壓靜電場使聚丙烯酸酯的電紡溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚丙烯酸酯電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，在接收基底上得到無規(guī)排列的由聚丙烯酸酯組成的納米級纖維膜，該纖維膜均勻覆蓋于接收基底上。該纖維膜中聚丙烯酸酯的纖維直徑為400nm，聚丙烯酸酯厚度為35 μ m，并具有親水特性，接觸角CA〈40°。步驟三、將聚甲基丙烯酸甲酯的電紡溶液置于靜電紡絲設備中另一清潔注射器中，將步驟ニ中電紡得到的由聚丙烯酸酯組成的納米級纖維膜作為接收基底，在注射器金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場。金屬噴絲頭直徑為I. 6mm，施加電壓為25KV。調(diào) 整噴絲頭與接收基底之間的距離在20cm之間。制備過程中聚甲基丙烯酸甲酯溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚甲基丙烯酸甲酯的電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，所形成的聚甲基丙烯酸甲酯的微米級纖維膜均勻覆蓋于由聚丙烯酸酯組成的納米級纖維膜構(gòu)成接收基底表面，最終在由聚丙烯酸酯組成的納米級纖維膜的基底上形成無規(guī)排列的由聚甲基丙烯酸甲酯的微米級纖維膜，該纖維膜中聚甲基丙烯酸甲酯的纖維直徑為3. O μ m，該纖維膜的厚度為10 μ m，且該纖維膜具有疏水特性，接觸角CA>120°。實施例6本實施例提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜，該纖維膜由緊密結(jié)合無縫連接的具有親疏水差異的兩層結(jié)構(gòu)組成，親水層為由聚丙烯酸酯組成的納米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的納米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，厚度為10 μ m,該纖維膜中聚丙烯酸酯的纖維直徑為800nm。疏水層為由聚甲基丙烯酸甲酯組成的微米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的微米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，該纖維膜的厚度為 5ym,該纖維膜中聚甲基丙烯酸甲酯的纖維直徑為Ι.Ομπι。該復合纖維膜具有親水/疏水差異，具有特殊的單向透水性能，水滴能從復合纖維膜疏水層ー側(cè)向親水層一側(cè)透過，而從親水ー側(cè)向疏水ー側(cè)不透過的性能。本實施例提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，采用靜電紡絲技術，具體包括以下幾個步驟步驟一、紡絲溶液的制備將分析純的聚丙烯酸酯在20°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑為分析純的丙酮中，充分攪拌至聚丙烯酸酯完全溶解，得到聚丙烯酸酯的電紡溶液，所得溶液含聚丙烯酸酯的質(zhì)量為30%。將分析純的聚甲基丙烯酸甲酯在20°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑為分析純的N，N ニ甲基甲酰胺中和為分析純的四氫呋喃的混合溶劑中(混合比列無要求)，充分攪拌至聚合物完全溶解，得到聚甲基丙烯酸甲酯的電紡溶液，所得溶液含聚甲基丙烯酸甲酯的質(zhì)量分數(shù)為15%。步驟ニ、將聚丙烯酸酯的電紡溶液置于靜電紡絲設備的注射器中，該注射器優(yōu)選為醫(yī)用5mL注射器，加入2mL聚丙烯酸酯的電紡溶液。在注射器的金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場，該金屬噴絲頭直徑為I. 6mm，接收基底優(yōu)選為平面面積為5cmX5cm、100目鋼絲網(wǎng)，施加的高壓靜電場電壓為25KV。調(diào)整金屬噴絲頭與接收基底之間的距離在15cm之間。施加的高壓靜電場使聚丙烯酸酯的電紡溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚丙烯酸酯電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，在接收基底上得到無規(guī)排列的由聚丙烯酸酯組成的納米級纖維膜，該纖維膜均勻覆蓋于接收基底上。該纖維膜中聚丙烯酸酯的纖維直徑為800nm，聚丙烯酸酯厚度為10 μ m，并具有親水特性，接觸角CA〈40°。步驟三、將聚甲基丙烯酸甲酯的電紡溶液置于靜電紡絲設備中另一清潔注射器中，將步驟ニ中電紡得到的由聚丙烯酸酯組成的納米級纖維膜作為接收基底，在注射器金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場。金屬噴絲頭直徑為O. 6mm，施加電壓為25KV。調(diào)整噴絲頭與接收基底之間的距離在20cm之間。制備過程中聚甲基丙烯酸甲酯溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚甲基丙烯酸甲酯的電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，所形成的聚甲基丙烯酸甲酯的微米級纖維膜均勻覆蓋于由聚丙烯酸酯組成的納米級纖維膜構(gòu)成接收基底表面，最終在由聚丙烯酸酯組成的納米級纖維膜的基底上形成無規(guī)排列的由聚甲基丙烯酸甲酯的微米級纖維膜，該纖維膜中聚甲基丙烯酸甲酯的纖維直徑為L O μ m，該纖維膜的厚度為5 μ m,且該纖維膜具有疏水特性，接觸角CA>120°。實施例7本實施例提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜，該纖維膜由緊密結(jié)合無縫連接的具有親疏水差異的兩層結(jié)構(gòu)組成，親水層為由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的納米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，厚度為30 μ m,該纖維膜中醋酸纖維素的纖維直徑為600nm。疏水層為由聚己內(nèi)酯組成的微米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的微米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的 網(wǎng)狀無紡布形貌，該纖維膜的厚度為8 μ m，該纖維膜中聚己內(nèi)酯的纖維直徑為2.4μπι。該復合纖維膜具有親水/疏水差異，具有特殊的單向透水性能，水滴能從復合纖維膜疏水層ー側(cè)向親水層ー側(cè)透過，而從親水ー側(cè)向疏水ー側(cè)不透過的性能。本實施例提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，采用靜電紡絲技術，具體包括以下幾個步驟步驟一、紡絲溶液的制備將分析純的醋酸纖維素在20°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑為分析純的こ醇中，充分攪拌至醋酸纖維素完全溶解，得到醋酸纖維素的電紡溶液，所得溶液含醋酸纖維素的質(zhì)量為20%。將分析純的聚己內(nèi)酯在20°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑為分析純的三氯甲烷中，充分攪拌至聚合物完全溶解，得到聚己內(nèi)酯的電紡溶液，所得溶液含聚己內(nèi)酯的質(zhì)量分數(shù)為30%。步驟ニ、將醋酸纖維素的電紡溶液置于靜電紡絲設備的注射器中，該注射器優(yōu)選為醫(yī)用5mL注射器，加入2mL醋酸纖維素的電紡溶液。在注射器的金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場，該金屬噴絲頭直徑為O. 8mm，接收基底優(yōu)選為平面面積為5cmX5cm、100目鋼絲網(wǎng)，施加的高壓靜電場電壓為25KV。調(diào)整金屬噴絲頭與接收基底之間的距離在20cm之間。施加的高壓靜電場使聚丙烯酰胺的電紡溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚丙烯酰胺電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，在接收基底上得到無規(guī)排列的由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜，該纖維膜均勻覆蓋于接收基底上。該纖維膜中醋酸纖維素的纖維直徑為600nm，醋酸纖維素厚度為30 μ m，并具有親水特性，接觸角CA〈40°。步驟三、將聚己內(nèi)酯的電紡溶液置于靜電紡絲設備中另一清潔注射器中，將步驟ニ中電紡得到的由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜作為接收基底，在注射器金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場。金屬噴絲頭直徑為1.2111111，施加電壓為201^。調(diào)整噴絲頭與接收基底之間的距離在20cm之間。制備過程中聚己內(nèi)酯溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚己內(nèi)酯的電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，所形成的聚己內(nèi)酯的微米級纖維膜均勻覆蓋于由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜構(gòu)成接收基底表面，最終在由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜的基底上形成無規(guī)排列的由聚己內(nèi)酯的微米級纖維膜，該纖維膜中聚己內(nèi)酯的纖維直徑為2. 4 μ m，該纖維膜的厚度為8ym,且該纖維膜具有疏水特性，接觸角CA〉120°。實施例8本實施例提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜，該纖維膜由緊密結(jié)合無縫連接的具有親疏水差異的兩層結(jié)構(gòu)組成，親水層為由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的納米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，厚度為35 μ m,該纖維膜中醋酸纖維素的纖維直徑為200nm。疏水層為由聚己內(nèi)酯組成的微米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的微米級纖維交錯構(gòu)成，呈典型的網(wǎng)狀無紡布形貌，該纖維膜的厚度為IOym,該纖維膜中聚己內(nèi)酯的纖維直徑為1.5μπι。該復合纖維膜具有親水/疏水差異，具有特殊的單向透水性能，水滴能從復合纖維膜疏水層ー側(cè)向親水層ー側(cè)透過，而從親水ー側(cè)向疏水ー側(cè)不透過的性能。本實施例提出的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，采用靜電紡絲技術，具體包括以下幾個步驟步驟一、紡絲溶液的制備將分析純的醋酸纖維素在20°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑こ醇中，充分攪拌至醋酸纖維素完全溶解，得到醋酸纖維素的電紡溶液，所得溶液含醋酸纖維素的質(zhì)量為10%。將分析純的聚己內(nèi)酯在20°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑三氯甲烷中，充分攪拌至聚合物完全溶解，得到聚己內(nèi)酯的電紡溶液，所得溶液含聚己內(nèi)酯的質(zhì)量分數(shù)為20%。 步驟ニ、將醋酸纖維素的電紡溶液置于靜電紡絲設備的注射器中，該注射器優(yōu)選為醫(yī)用5mL注射器，加入2mL醋酸纖維素的電紡溶液。在注射器的金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場，該金屬噴絲頭直徑為O. 6mm，接收基底優(yōu)選為平面面積為5cmX5cm、20目鋼絲網(wǎng)，施加的高壓靜電場電壓為25KV。調(diào)整金屬噴絲頭與接收基底之間的距離在25cm之間。施加的高壓靜電場使聚丙烯酰胺的電紡溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚丙烯酰胺電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，在接收基底上得到無規(guī)排列的由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜，該纖維膜均勻覆蓋于接收基底上。該纖維膜中醋酸纖維素的纖維直徑為200nm，醋酸纖維素厚度為35 μ m，并具有親水特性，接觸角CA〈40°。步驟三、將聚己內(nèi)酯的電紡溶液置于靜電紡絲設備中另一清潔注射器中，將步驟ニ中電紡得到的由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜作為接收基底，在注射器金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場。金屬噴絲頭直徑為1.2111111，施加電壓為201^。調(diào)整噴絲頭與接收基底之間的距離在20cm之間。制備過程中聚己內(nèi)酯溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，當電場カ高于聚己內(nèi)酯的電紡溶液的表面張カ時，溶液被拉伸細化，下落過程中隨著溶劑的揮發(fā)，所形成的聚己內(nèi)酯的微米級纖維膜均勻覆蓋于由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜構(gòu)成接收基底表面，最終在由醋酸纖維素組成的納米級纖維膜的基底上形成無規(guī)排列的由聚己內(nèi)酯的微米級纖維膜，該纖維膜中聚己內(nèi)酯的纖維直徑為I. 5 μ m，該纖維膜的厚度為
10μ m,且該纖維膜具有疏水特性，接觸角CA>120°。
權利要求
1.ー種具有單向透水性能的復合纖維膜，其特征在于該纖維膜由緊密結(jié)合無縫連接的具有親疏水差異的兩層結(jié)構(gòu)組成，親水層為由親水性聚合物A組成的納米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的納米級纖維交錯構(gòu)成；該纖維膜疏水層為由疏水性聚合物B組成的微米級纖維膜，纖維膜由無規(guī)排列的微米級纖維交錯構(gòu)成；所述聚合物A為聚こ烯醇、醋酸纖維素或聚丙烯酸酷；聚合物B為聚氨酷、聚苯こ烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚己內(nèi)酷。
2.根據(jù)權利要求I所述的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜，其特征在于所述的聚合物A組成的納米級纖維膜的厚度為25 μ πΓ35 μ m,由聚合物B組成的微米級纖維膜的厚度為5 μ m 10 μ m。
3.根據(jù)權利要求I所述的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜，其特征在于所述的聚合物A組成的納米級纖維膜聚合物A組成的納米級纖維膜中聚合物A的纖維直徑為10(T800nm ；由聚合物B組成的微米級纖維膜中聚合物B的纖維直徑為I. (Γ3. Oym0
4.根據(jù)權利要求I所述的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜，其特征在于所述的復合纖維膜具有親水、疏水性能，水滴從復合纖維膜疏水層ー側(cè)向親水層一側(cè)透過，從親水ー側(cè)向疏水ー側(cè)不透過的性能。
5.ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，其特征在于采用靜電紡絲技術，具體包括以下幾個步驟 步驟一、紡絲溶液的制備將分析純的聚合物A在20 25°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑A中，充分攪拌至聚合物A完全溶解，得到聚合物A的電紡溶液，所得溶液含聚合物A的質(zhì)量為1(Γ30% ;將分析純的聚合物B在20 25°C室溫環(huán)境中溶解于溶劑B中，充分攪拌至聚合物完全溶解，得到聚合物B的電紡溶液，所得溶液含聚合物B的質(zhì)量分數(shù)為1(Γ35% ； 所述聚合物A為聚こ烯醇、醋酸纖維素或聚丙烯酸酯；聚合物B為聚氨酷、聚苯こ烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚己內(nèi)酷； 所述的溶劑A為水、分析純丙酮或無水こ醇；溶解聚合物B的溶劑為分析純的N，N- ニ甲基甲酰胺、分析純的四氫呋喃或分析純的三氯甲烷中的ー種溶劑或兩種溶劑形成的混合溶劑； 當聚合物A選取為聚こ烯醇，在制備聚合物A的聚こ烯醇電紡溶液時，需要先向溶劑A中加入戊ニ醛，然后再將聚こ烯醇溶解于戊ニ醛和溶液A的混合溶液中，戊ニ醛的添加比例滿足由聚こ烯醇制備的聚合物A的電紡溶液中戊ニ醛與聚こ烯醇的質(zhì)量比滿足I : 3 I : 2 ; 步驟ニ、將聚合物A的電紡溶液置于靜電紡絲設備的注射器中，；在注射器的金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場，高壓靜電場電壓為1(T35KV，調(diào)整金屬噴絲頭與接收基底之間的距離為l(T30cm，施加的高壓靜電場使聚合物A的電紡溶液在靜電作用下產(chǎn)生射流，在接收基底上得到無規(guī)排列的由聚合物A組成的納米級纖維膜，纖維膜A厚度為25μ πΓ35 μ m,該纖維膜均勻覆蓋于接收基底上； 步驟三、將聚合物B的電紡溶液置于靜電紡絲設備中另一清潔注射器中，將步驟ニ中電紡得到的由聚合物A組成的納米級纖維膜作為接收基底，在注射器金屬噴絲頭與接收基底之間施加高壓靜電場，高壓靜電場的電壓為1(T25KV，調(diào)整噴絲頭與接收基底之間的距離為l(T25cm，形成的由聚合物B組成的微米級纖維膜均勻覆蓋于由聚合物A組成的納米級纖維膜構(gòu)成接收基底表面，最終在由聚合物A組成的納米級纖維膜的基底上形成無規(guī)排列的由聚合物B的微米級纖維膜，該纖維膜的厚度為I. (Γ3. O μ m。
6.根據(jù)權利要求5所述的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，其特征在干當聚合物A選擇聚こ烯醇制備復合纖維膜時，在步驟三完成后還需要進行ー個附加步驟，即將步驟三中制備得到的由聚合物A和聚合物B組成的兩層纖維膜置于氣氛濃度為O.05mol/cm3"O. I Omo I/cm3的鹽酸蒸氣中進行化學交聯(lián)處理,使由聚合物A組成的納米級纖維膜中的聚こ烯醇與戊ニ醛進行化學交聯(lián)，處理5 10min后取出，得到最終的復合纖維膜。
7.根據(jù)權利要求5所述的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，其特征在于步驟ニ中金屬噴絲頭的直徑為O. 4mnTl. 6mm,接收基底為平面面積為5cmX 5cm、400 20目鋼絲網(wǎng)。
8.根據(jù)權利要求5所述的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，其特征在于步驟三中金屬噴絲頭的直徑為O. 6mnTl. 6mm。
9.根據(jù)權利要求5所述的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，其特征在于步驟ニ中形成的由聚合物A組成的納米級纖維膜中聚合物A的纖維直徑通過調(diào)整聚合物A的電紡溶液、施加的電場電壓以及金屬噴絲頭與接收基底距離來調(diào)控。
10.根據(jù)權利要求5所述的ー種具有單向透水性能的復合纖維膜的制備方法，其特征在于步驟三中形成由聚合物B組成的微米級纖維膜中聚合物B的纖維直徑通過調(diào)整聚合物B的電紡溶液、施加的電場電壓和金屬噴絲頭與接收基底之間的距離來調(diào)控。
全文摘要
本發(fā)明提出一種具有單向透水性能的復合纖維膜及其制備方法，屬于功能性微納米復合纖維材料領域。該復合纖維膜由兩層結(jié)構(gòu)組成，親水層為由聚乙烯醇、醋酸纖維素、聚丙烯酸酯等親水性聚合物組成的納米級纖維膜，纖維直徑為100~800nm，厚度為25μm~35μm，疏水層為由聚氨酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚己內(nèi)酯等疏水性聚合物組成的微米級纖維膜，厚度為5μm~10μm，纖維直徑為1.0~3.0μm。該復合纖維膜能夠通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)來控制，具有親水/疏水差異，具有優(yōu)良的單向透水性能，其制備方法簡單、能耗低、效率高，廣泛用于排汗防水衣料、燃料電池電解質(zhì)膜及單向液體傳輸和分離等領域。
文檔編號D04H1/4382GK102691175SQ20121014115
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權日2012年5月7日
發(fā)明者吳晶, 江雷, 王女, 趙勇 申請人:北京航空航天大學