除塵富氧復(fù)合膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及除塵富氧復(fù)合膜的制備方法，可有效解決在實(shí)現(xiàn)空氣凈化的同時(shí)，也將空氣中的氧富集，能夠提供清潔富氧空氣的問題，方法是，將聚合物溶于溶劑中，再加入聚乙二醇400或γ?內(nèi)丁酯，攪拌均勻，得聚合物紡絲溶液；將聚合物紡絲溶液注入靜電紡絲設(shè)備的紡絲注射器內(nèi)，制備空氣凈化膜；將靜電紡絲制備的空氣凈化膜用去離子水進(jìn)行清洗，在40~90℃下置干；以重量百分比計(jì)：端羥基聚合物6%~30%、催化劑0.2%~0.8%、交聯(lián)劑5%~35%和溶劑50%~70%混勻，在60~70℃下攪拌反應(yīng)10h制成硅橡膠液；將硅橡膠液涂覆在空氣凈化膜上，室溫下固化1~20min，再50~80℃下固化20~45min，即成，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，易于操作，適合工業(yè)化應(yīng)用，有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【專利說明】
除塵富氧復(fù)合膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及膜分離技術(shù)及空氣凈化技術(shù)，特別是一種除塵富氧復(fù)合膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國大氣污染已經(jīng)從上世紀(jì)煤煙型污染演變?yōu)閰^(qū)域性、復(fù)合型大氣污染，成為全球氣溶膠污染最為嚴(yán)重的地區(qū)，其中以京津冀、長(zhǎng)三角、成渝、中原地區(qū)等為全球污染之最，PM2.5年均濃度已超過70ug/m3，超過國家標(biāo)準(zhǔn)的2倍以上。另外由于房屋裝修、室內(nèi)通風(fēng)不好，引起室內(nèi)環(huán)境空氣中的有害物質(zhì)的數(shù)量和種量的不斷增加，造成嚴(yán)重的室內(nèi)空氣污染。室內(nèi)空氣環(huán)境加劇惡化，人們普遍出現(xiàn)頭昏、鼻塞、喉干、胸悶、精神不佳等癥狀，所以室內(nèi)空氣凈化越來越受到人們的重視。以超細(xì)玻璃纖維、聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚丙烯等纖維作為濾料的原料，采用的是濕法、針刺法、紡粘法、熔噴法等加工技術(shù)，制造高性能過濾材料，對(duì)空氣中的PM2.5等細(xì)小固體顆粒物進(jìn)行捕集，凈化空氣。
[0003]大氣中的氧氮分離是最受關(guān)注和最具有應(yīng)用前景的膜技術(shù)之一，通常人們把氧氣的體積分?jǐn)?shù)超過20.93%的空氣稱為“富氧”空氣，富氧膜除具備普通空氣的助燃、呼吸和工業(yè)氧化等重要作用外，在節(jié)能環(huán)保、醫(yī)療和生物制品等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。增加室內(nèi)氧氣濃度，有效解決了由于密閉空間氧氣過低而引起的疲勞、困倦、大腦供養(yǎng)不足、皮膚缺氧老化等問題。氧療和氧保健能夠促進(jìn)全面身心健康，精力充沛，承受緊張、壓力的能力強(qiáng);增強(qiáng)自信心和進(jìn)取精神;延長(zhǎng)青春，延緩衰老進(jìn)程的能力;提高機(jī)體抗病能力，減少疾病發(fā)生;一旦發(fā)生疾病，提高減輕癥狀、較快康復(fù)和避免后遺癥的能力。
[0004]那么如何采用空氣凈化與富氧功能于一體，用于除塵富氧的復(fù)合膜至今未見有公于Fi艮& ο

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種除塵富氧復(fù)合膜的制備方法，可有效解決在實(shí)現(xiàn)空氣凈化的同時(shí)，也將空氣中的氧富集，能夠提供清潔富氧空氣的問題。
[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，包括以下步驟:
(I)、制備聚合物紡絲溶液:
將聚合物溶于溶劑中，再加入聚乙二醇400或γ -內(nèi)丁酯，攪拌均勻，得重量濃度為5-60%的聚合物紡絲溶液(或稱聚合物紡絲熔體)，聚乙二醇400或γ -內(nèi)丁酯的加入量為聚合物重量5-14%;
所述的聚合物為聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚醚酰亞胺和聚丙烯中的一種；
所述的溶劑為溶解親聚合物的溶劑Ν，Ν-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、正庚烷、二氯甲烷、三氯甲烷、三氟乙酸、甲苯、四氫呋喃、丙酮、二甲基亞砜、甘油、乙二醇、聚乙二醇、二甲基亞砜、三乙醇胺、乙醇銨鹽、甲酸或乙酸中的一種或兩種以上的組合物； (2)、將聚合物紡絲溶液注入靜電紡絲設(shè)備的紡絲注射器內(nèi)，采用靜電紡絲設(shè)備制備空氣凈化膜(層)，靜電紡絲設(shè)備的工作電壓為20?90KV，紡絲注射器到靜電紡絲設(shè)備的收集器的距離為5?40cm;
(3)、將靜電紡絲制備的空氣凈化膜用去離子水進(jìn)行清洗，在40?90°C下置干(即放置在40?90°C的環(huán)境內(nèi)干燥處理)；
(4)、制備硅橡膠液:硅橡膠液是由以重量百分比計(jì)的:端羥基聚合物6%?30%、催化劑0.2%~0.8%、交聯(lián)劑5%?35%和溶劑50%?70%混勻，在60?70°C下攪拌反應(yīng)1h制成；
所述端羥基聚合物為端羥基聚二甲基硅氧烷；
所述溶劑為甲苯、四氫呋喃、氯仿、乙酸乙酯和乙酸異丙酯中的一種或兩種以上的組合物；
所述催化劑為二丁基二月桂酸錫、單丁基氧化錫或二丁基氧化錫中的一種或兩種以上的組合物；
所述交聯(lián)劑為甲基含氫硅油或正硅酸乙酯；
(5 )、涂覆:將硅橡膠液涂覆在空氣凈化膜上，室溫下固化I?20min，再50?80 °C下固化20?45min，S卩成除塵富氧復(fù)合膜。
[0007]本發(fā)明將空氣凈化膜與富氧膜結(jié)合，得到一種集凈化富氧于一體的復(fù)合膜，該復(fù)合膜在實(shí)現(xiàn)空氣凈化的同時(shí)也將空氣中的氧富集，能夠提供清潔富氧的空氣，能夠有效隔離室外空氣中的細(xì)菌和灰塵等，使得病毒不因?yàn)槭覂?nèi)外空氣的交換而產(chǎn)生交叉感染和繁衍，又能富集氧氣，營(yíng)造一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的潔凈富氧的健康環(huán)境。本發(fā)明提供的一種除塵與富氧功能集成的復(fù)合膜的制備方法，其工藝簡(jiǎn)單，易于操作，適合工業(yè)化應(yīng)用，有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0008]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。
[0009]實(shí)施例1
本發(fā)明在具體實(shí)施中，包括以下步驟:
(1)、制備聚合物紡絲溶液:
將聚四氟乙烯20g溶于N，N-二甲基甲酰胺(DMAc)200ml中，加入Ig聚乙二醇400，攪拌均勻，得聚合物紡絲溶液；
(2)、將聚合物紡絲溶液注入靜電紡絲設(shè)備的紡絲注射器內(nèi)，采用靜電紡絲設(shè)備制備空氣凈化膜(層)，靜電紡絲設(shè)備的工作電壓為20?90KV，紡絲注射器到靜電紡絲設(shè)備的收集器的距離為8cm;
(3 )、將靜電紡絲制備的空氣凈化膜用去離子水進(jìn)行清洗20 s，在40 °C下置干；
(4)、制備硅橡膠液:硅橡膠液是由以重量百分比計(jì)的:端羥基聚二甲基硅氧烷Ilg溶于IlOml四氫呋喃中，與6g甲基含氫硅油混合，再加入2g二丁基氧化錫，在60°C下攪拌反應(yīng)I Oh，得硅橡膠液；
(5 )、涂覆:將硅橡膠液涂覆在空氣凈化膜上，室溫下固化I?20min，再50?80 °C下固化20-45min，即成除塵富氧復(fù)合膜，該復(fù)合膜空氣中PM2.5的去除率在98%以上，氧富集濃度30%。
[0010]實(shí)施例2 本發(fā)明在具體實(shí)施中，包括以下步驟:
(1)、制備聚合物紡絲溶液:
將聚四氟乙烯20g溶于N，N-二甲基乙酰胺200ml中，加入Ig聚乙二醇400，攪拌均勻，得聚合物紡絲溶液；
(2)、將聚合物紡絲溶液注入靜電紡絲設(shè)備的紡絲注射器內(nèi)，采用靜電紡絲設(shè)備制備空氣凈化膜(層)，靜電紡絲設(shè)備的工作電壓為20?90KV，紡絲注射器到靜電紡絲設(shè)備的收集器的距離為8cm;
(3 )、將靜電紡絲制備的空氣凈化膜用去離子水進(jìn)行清洗20 s，在50 °C下置干；
(4)、制備硅橡膠液:硅橡膠液是由以重量百分比計(jì)的:端羥基聚合物Ilg溶于氯仿I 1ml中，與正硅酸乙酯6g混合，再加入單丁基氧化錫2g，在70 °C下攪拌反應(yīng)1h，成硅橡膠液；
(5 )、涂覆:將硅橡膠液涂覆在空氣凈化膜上，室溫下固化I?20min，再50?80 °C下固化20-45min，即成除塵富氧復(fù)合膜，該復(fù)合膜空氣中PM2.5的去除率在98%以上，氧富集濃度30%。
[0011]實(shí)施例3
本發(fā)明在具體實(shí)施中，包括以下步驟:
(1)、制備聚合物紡絲溶液:
將聚醚酰亞胺15g溶于N-甲基吡咯烷酮10ml中，再加入γ -內(nèi)丁酯2g，得聚合物紡絲溶液；
(2)、將聚合物紡絲溶液注入靜電紡絲設(shè)備的紡絲注射器內(nèi)，采用靜電紡絲設(shè)備制備空氣凈化膜(層)，靜電紡絲設(shè)備的工作電壓為20?90KV，紡絲注射器到靜電紡絲設(shè)備的收集器的距離為1cm;
(3 )、將靜電紡絲制備的空氣凈化膜用去離子水進(jìn)行清洗20 s，在60 °C下置干；
(4)、制備硅橡膠液:硅橡膠液是由以重量百分比計(jì)的:端羥基聚合物Ilg溶于乙酸乙酯
I1ml中，與甲基含氫硅油6g混合，再加入二丁基二月桂酸錫2g，在60°C下攪拌反應(yīng)1h，成硅橡膠液；
(5 )、涂覆:將硅橡膠液涂覆在空氣凈化膜上，室溫下固化I?20min，再50?80 °C下固化20-45min，即成除塵富氧復(fù)合膜，該復(fù)合膜空氣中PM2.5的去除率在98%以上，氧富集濃度30%。
[0012]實(shí)施例4
本發(fā)明在具體實(shí)施中，包括以下步驟:
(1)、制備聚合物紡絲溶液:
將聚丙烯15g溶于四氫呋喃10ml中，再加入γ -內(nèi)丁酯2g，得聚合物紡絲溶液；
(2)、將聚合物紡絲溶液注入靜電紡絲設(shè)備的紡絲注射器內(nèi)，采用靜電紡絲設(shè)備制備空氣凈化膜(層)，靜電紡絲設(shè)備的工作電壓為20?90KV，紡絲注射器到靜電紡絲設(shè)備的收集器的距離為1cm;
(3 )、將靜電紡絲制備的空氣凈化膜用去離子水進(jìn)行清洗20 s，在90 °C下置干；
(4)、制備硅橡膠液:硅橡膠液是由以重量百分比計(jì)的:端羥基聚二甲基硅氧烷Ilg溶于四氫呋喃I(xiàn) 1ml中，與甲基含氫硅油6g混合，再加入二丁基二月桂酸錫2g，在60°C下攪拌反應(yīng)1h，成硅橡膠液；
(5 )、涂覆:將硅橡膠液涂覆在空氣凈化膜上，室溫下固化I?20min，再50?80 °C下固化20-45min，即成除塵富氧復(fù)合膜，該復(fù)合膜空氣中PM2.5的去除率在98%以上，氧富集濃度30%。
[0013]本發(fā)明經(jīng)實(shí)地應(yīng)用和測(cè)試，采用靜電紡絲工藝制備的空氣凈化層具有較大的孔隙率，阻力小，氣體通量大，該復(fù)合膜實(shí)現(xiàn)空氣凈化的同時(shí)也將空氣中的氧富集，對(duì)空氣中PM2.5的去除率在98%以上，氧富集濃度30%，產(chǎn)品質(zhì)量好，集除塵富氧于一體，能夠有效隔離室外空氣中的細(xì)菌和灰塵等，使得病毒不因?yàn)槭覂?nèi)外空氣的交換而產(chǎn)生交叉感染和繁衍，又能富集氧氣，營(yíng)造一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的潔凈富氧的健康環(huán)境，具有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和商業(yè)價(jià)值，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種除塵富氧復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、制備聚合物紡絲溶液: 將聚合物溶于溶劑中，再加入聚乙二醇400或γ-內(nèi)丁酯，攪拌均勻，得重量濃度為5-60%的聚合物紡絲溶液，聚乙二醇400或γ -內(nèi)丁酯的加入量為聚合物重量5-14%; (2)、將聚合物紡絲溶液注入靜電紡絲設(shè)備的紡絲注射器內(nèi)，采用靜電紡絲設(shè)備制備空氣凈化膜，靜電紡絲設(shè)備的工作電壓為20?90KV，紡絲注射器到靜電紡絲設(shè)備的收集器的距離為5?40cm; (3 )、將靜電紡絲制備的空氣凈化膜用去離子水進(jìn)行清洗，在40?90 °C下置干； (4)、制備硅橡膠液:硅橡膠液是由以重量百分比計(jì)的:端羥基聚合物6%?30%、催化劑0.2%~0.8%、交聯(lián)劑5%?35%和溶劑50%?70%混勻，在60?70°C下攪拌反應(yīng)1h制成； (5 )、涂覆:將硅橡膠液涂覆在空氣凈化膜上，室溫下固化I?20min，再50?80 °C下固化20?45min，S卩成除塵富氧復(fù)合膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除塵富氧復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，所述的聚合物為聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚醚酰亞胺和聚丙烯中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除塵富氧復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述的溶劑為溶解親聚合物的溶劑N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、正庚烷、二氯甲烷、三氯甲烷、三氟乙酸、甲苯、四氫呋喃、丙酮、二甲基亞砜、甘油、乙二醇、聚乙二醇、二甲基亞砜、三乙醇胺、乙醇銨鹽、甲酸或乙酸中的一種或兩種以上的組合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除塵富氧復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述端羥基聚合物為端羥基聚二甲基硅氧烷。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除塵富氧復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述溶劑為甲苯、四氫呋喃、氯仿、乙酸乙酯和乙酸異丙酯中的一種或兩種以上的組合物。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除塵富氧復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述催化劑為二丁基二月桂酸錫、單丁基氧化錫或二丁基氧化錫中的一種或兩種以上的組合物。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除塵富氧復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述交聯(lián)劑為甲基含氫硅油或正硅酸乙酯。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除塵富氧復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、制備聚合物紡絲溶液: 將聚四氟乙烯20g溶于N，N-二甲基甲酰胺200ml中，加入Ig聚乙二醇400，攪拌均勻，得聚合物紡絲溶液； (2)、將聚合物紡絲溶液注入靜電紡絲設(shè)備的紡絲注射器內(nèi)，采用靜電紡絲設(shè)備制備空氣凈化膜，靜電紡絲設(shè)備的工作電壓為20?90KV，紡絲注射器到靜電紡絲設(shè)備的收集器的距離為8cm; (3)、將靜電紡絲制備的空氣凈化膜用去離子水進(jìn)行清洗20s，在400C下置干； (4)、制備硅橡膠液:硅橡膠液是由以重量百分比計(jì)的:端羥基聚二甲基硅氧烷Ilg溶于IlOml四氫呋喃中，與6g甲基含氫硅油混合，再加入2g二丁基氧化錫，在60°C下攪拌反應(yīng)I Oh，得硅橡膠液； (5 )、涂覆:將硅橡膠液涂覆在空氣凈化膜上，室溫下固化I?20min，再50?80 °C下固化20?45min，S卩成除塵富氧復(fù)合膜。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除塵富氧復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、制備聚合物紡絲溶液: 將聚四氟乙烯20g溶于N，N-二甲基乙酰胺200ml中，加入Ig聚乙二醇400，攪拌均勻，得聚合物紡絲溶液； (2)、將聚合物紡絲溶液注入靜電紡絲設(shè)備的紡絲注射器內(nèi)，采用靜電紡絲設(shè)備制備空氣凈化膜，靜電紡絲設(shè)備的工作電壓為20?90KV，紡絲注射器到靜電紡絲設(shè)備的收集器的距離為8cm; (3 )、將靜電紡絲制備的空氣凈化膜用去離子水進(jìn)行清洗20 s，在50 °C下置干； (4)、制備硅橡膠液:硅橡膠液是由以重量百分比計(jì)的:端羥基聚合物Ilg溶于氯仿I 1ml中，與正硅酸乙酯6g混合，再加入單丁基氧化錫2g，在70 °C下攪拌反應(yīng)1h，成硅橡膠液； (5 )、涂覆:將硅橡膠液涂覆在空氣凈化膜上，室溫下固化I?20min，再50?80 °C下固化20?45min，S卩成除塵富氧復(fù)合膜。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除塵富氧復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、制備聚合物紡絲溶液: 將聚醚酰亞胺15g溶于N-甲基吡咯烷酮10ml中，再加入γ -內(nèi)丁酯2g，得聚合物紡絲溶液； (2)、將聚合物紡絲溶液注入靜電紡絲設(shè)備的紡絲注射器內(nèi)，采用靜電紡絲設(shè)備制備空氣凈化膜，靜電紡絲設(shè)備的工作電壓為20?90KV，紡絲注射器到靜電紡絲設(shè)備的收集器的距離為1cm; (3)、將靜電紡絲制備的空氣凈化膜用去離子水進(jìn)行清洗20s，在600C下置干； (4)、制備硅橡膠液:硅橡膠液是由以重量百分比計(jì)的:端羥基聚合物Ilg溶于乙酸乙酯I 1ml中，與甲基含氫硅油6g混合，再加入二丁基二月桂酸錫2g，在60°C下攪拌反應(yīng)1h，成硅橡膠液； (5 )、涂覆:將硅橡膠液涂覆在空氣凈化膜上，室溫下固化I?20min，再50?80 °C下固化20?45min，S卩成除塵富氧復(fù)合膜。
【文檔編號(hào)】B01D71/64GK105854645SQ201610484999
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】劉潔, 邢陽, 齊靜, 李升軍
【申請(qǐng)人】北京中科奧倍超聲波技術(shù)研究院