1.一种利用SiO2颗粒改性聚氨酯表面制备超疏水微孔膜的方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1)配置聚氨酯(PU)的乙酸丁酯/二甲基甲酰胺溶液,经磁力搅拌12小时获得聚氨酯前驱体纺丝液(1);在静电纺丝装置中处理聚氨酯前驱体纺丝液(1)纺丝得到微米级纤维膜(8):将聚氨酯前驱体纺丝液(1)装入纺丝槽(2)中,在金属丝电极(3)和接收装置(4)间施加高电压(5),聚氨酯前驱体纺丝液(1)在电场作用下克服自身表面张力形成喷射细流喷射至接收装置(4),由装载滑块(6)控制纺丝速率,随着溶剂挥发,喷射细流在接收装置(4)表面固化形成微米级纤维膜(8),且以无序状态直接收集在接收装置(4)上,将微米级纤维膜(8)干燥后备用;
步骤2)将多异氰酸酯溶解在甲苯溶液中,三乙胺或二月桂酸二丁基锡作为催化剂混于三口瓶中,加入步骤1)的微米级纤维膜(8),在氮气保护下,利用恒温加热装置维持60℃的水浴;反应结束后,利用甲苯清洗产物,得到表面异氰酸酯化的PU-NCO膜;
步骤3)将步骤2)制备的PU-NCO膜静置于溶有γ-氨丙基硅烷的甲苯溶液中,室温条件下反应4~12小时;
步骤4)按2:4:1的体积比,在反应器中依次加入水、无水乙醇、正硅酸乙酯,搅拌3~5分钟,加入1.2mmol/L的十二烷基苯磺酸钠,超声3~5分钟,加入数滴氨水,调节pH至9后得到混合溶液,将混合溶液与步骤3)γ-氨丙基硅烷处理过的PU-NCO膜置于聚四氟乙烯内胆中,利用不锈钢反应釜在60℃的烘箱中反应2~4小时,加入十六烷基三甲氧基硅烷,在不锈钢反应釜中继续反应1~3小时,取出后用水和乙醇淋洗,烘干后获得超疏水聚氨酯微孔膜。
2.根据权利要求1所述的利用SiO2颗粒改性聚氨酯表面制备超疏水微孔膜的方法,其特征在于,所述步骤1)中超疏水聚氨酯的质量百分含量为16wt%,乙酸丁酯/二甲基甲酰胺的体积比v/v为6:4。
3.根据权利要求1所述的利用SiO2颗粒改性聚氨酯表面制备超疏水微孔膜的方法,其特征在于,所述步骤1)中的静电纺丝装置包括纺丝槽(2)、金属丝电极(3)、接收装置(4)、高电压(5)、装载滑块(6)和滑轨(7),装载滑块6安装于滑轨(7)上,装载滑块(6)上表面固定有两个纺丝槽(2),滑轨正上方架设有金属丝电极(3),金属丝电极(3)穿过两个纺丝槽(2)之间的凹槽,两个纺丝槽(2)内的聚氨酯前驱体纺丝液(1)从两侧流入位于凹槽内的金属丝电极(3);金属丝电极(3)上方设有接收装置(4),接收装置(4)与金属丝电极(3)之间接有高电压(5)。
4.根据权利要求3所述的利用SiO2颗粒改性聚氨酯表面制备超疏水微孔膜的方法,其特征在于,所述步骤1)中金属丝电极(3)与接收装置(4)之间的距离为15~25cm,高电压(5)为
30~70kV,装载滑块(6)的移动速率为150~350mm/s;接收装置(4)表面覆盖有锡箔纸。
5.根据权利要求1所述的利用SiO2颗粒改性聚氨酯表面制备超疏水微孔膜的方法,其特征在于,所述步骤2)中的多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种,多异氰酸酯的质量体积比w/v为0.05~0.5%;采用的催化剂质量体积比w/v为0.1~0.5%;水浴时间为1~4小时。
6.根据权利要求1所述的利用SiO2颗粒改性聚氨酯表面制备超疏水微孔膜的方法,其特征在于,所述步骤3)中γ-氨丙基硅烷选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的任意一种,γ-氨丙基硅烷的摩尔质量为0.01~
0.05mol;室温条件为25±5℃。
7.根据权利要求1所述的利用SiO2颗粒改性聚氨酯表面制备超疏水微孔膜的方法,其特征在于,所述步骤4)中HDTMS与TEOS的摩尔比为1:40~3:40。
8.根据权利要求1所述的利用SiO2颗粒改性聚氨酯表面制备超疏水微孔膜的方法,其特征在于,所述步骤4)中混合溶液在60℃的烘箱中反应2~4小时后,在PU-NCO膜表面生成SiO2颗粒。
9.根据权利要求1所述的利用SiO2颗粒改性聚氨酯表面制备超疏水微孔膜的方法,其特征在于,所述超疏水聚氨酯微孔膜具有微米多孔结构,其中超疏水聚氨酯微孔膜的平均孔径约1~2μm,同时所述超疏水聚氨酯微孔膜的静态水接触角为150~160°,滚动角为2~
10°,透气率为2~4mm/s,透湿率为8~9kg·m-2·d-1。