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专利号: 2023102326809
申请人: 盐城工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种聚氨酯纤维膜接枝SiO2制备超亲水多孔膜的方法,其特征在于:制备超亲水多孔膜的装置包括静电纺丝装置(100)和等离子处理装置(200);

所述静电纺丝装置(100)包括微型注射泵(6)以及与微型注射泵连接的塑料针筒(2),且塑料针筒(2)前端设置有金属平口针头(3),所述金属平口针头(3)前端设置有接受装置(4),且在金属平口针头(3)与接受装置(4)之间加直流电压(5);其中,所述塑料针筒(2)内存储的PU纺丝液(1)自金属平口针头(3)前端射出在电场作用下克服自身表面张力形成射流喷射至接受装置(4)形成微米级的多孔膜(7);

所述等离子处理装置(200)包括真空箱(8),所述真空箱(8)上设置有真空泵(11)、射频源(13)以及外接气源,所述多孔膜(7)置于真空箱(8)进行接枝处理;

制备所述超亲水多孔膜的方法包括以下步骤:

步骤1:配制聚氨酯PU的N,N‑二甲基甲酰胺/乙酸丁酯DMF/BuAc溶液,在室温条件下搅拌6 h制得PU纺丝液(1);将PU纺丝液(1)注入塑料针筒(2),开启微型注射泵(6)和直流电压(5),PU纺丝液在电场作用下喷射至接收装置,并在接收装置表面形成纤维直径为微米级的多孔膜(7),将多孔膜(7)干燥后备用;

步骤2:将步骤1中获得的多孔膜(7)放置在真空箱(8)内,同时关闭真空箱(8)外接气源的第一进气阀(10)和第二进气阀(14),并开启真空泵(11),将真空箱(8)内真空度降至40 Pa以下;打开气瓶(12)的第二进气阀(14),调节引入气体的流率,待真空箱(8)内真空度再次降至40 Pa以下;开启射频源(13)并设定射频功率和时间,射频源辉光放电对引入气体进行电离产生等离子体,具有较高化学活性的等离子体在多孔膜(7)纤维表面活化形成接枝活性基团;

步骤3:将步骤2中表面活化的多孔膜(7)置于乙醇和氨基硅烷的混合溶液中,在室温条件下超声处理20 30 min,并逐滴加入水;超声处理结束后,将多孔膜取出晾干备用;

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步骤4:将步骤3中氨基硅烷处理的多孔膜置于乙醇、水和正硅酸乙酯的混合溶液中,在室温条件下超声处理20 30 min,并逐滴加入氨水,调节溶液体系的pH值;超声处理结束后,~将多孔膜(7)取出晾干后,即可获得超亲水多孔膜。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯纤维膜接枝SiO2制备超亲水多孔膜的方法,其特征在于,所述金属平口针头(3)与接受装置(4)之间距离为15‑25cm;所述接受装置(4)表面覆盖有锡箔纸。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯纤维膜表面接枝SiO2制备超亲水多孔膜的方法,其特征在于,步骤1中所述直流电压(5)为8‑14 kV;所述微型注射泵(6)推进速率为0.6~1.0 mL/h。

4.根据权利要求1所述的聚氨酯纤维膜接枝SiO2制备超亲水多孔膜的方法,其特征在于,步骤1中PU纺丝液(1)的质量分数为:18 22 wt%,N,N‑二甲基甲酰胺/乙酸丁酯的体积比~为(5 9) : (5 1)。

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5.根据权利要求1所述的聚氨酯纤维膜接枝SiO2制备超亲水多孔膜的方法,其特征在于,步骤2中气瓶(12)选用氧气、氮气、氨气中的任意一种,控制气瓶(12)的气体流率为300~

1000 sccm。

6.根据权利要求1所述的聚氨酯纤维膜接枝SiO2制备超亲水多孔膜的方法,其特征在于,步骤2中所述射频源(13)的射频功率为50 300 W,射频时间为30 180 s。

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7.根据权利要求1所述的聚氨酯纤维膜接枝SiO2制备超亲水多孔膜的方法,其特征在于,步骤3中氨基硅烷为 (3‑氨丙基)三乙氧基硅烷、(3‑氨丙基)三甲氧基硅烷、N‑(β‑氨乙基)‑3‑氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种;氨基硅烷的摩尔质量为0.01 0.03 mol,乙醇的~体积为6 18 mL,乙醇与水的体积比为1: (1 3),室温条件为25±5 ℃。

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8.根据权利要求1所述的聚氨酯纤维膜接枝SiO2制备超亲水多孔膜的方法,其特征在于,步骤4中正硅酸乙酯的摩尔质量为0.01 0.03 mol,乙醇的体积为20 60 mL,乙醇与水~ ~(C2H5OH/H2O)的体积比为2:1,氨水调节溶液体系的pH值范围为9~12,室温条件为25±5℃。

9.根据权利要求1所述的聚氨酯纤维膜接枝SiO2制备超亲水多孔膜的方法,其特征在于,所述超亲水多孔膜具有微米多孔结构;其中,超亲水微孔膜的孔径分布在0.75 2.50 μ~m,吸水率为 150 300 %,水蒸发速率(Ev)为0.3 0.4 g/h;超亲水多孔膜的水下油接触角为~ ~

155 165 °,水下油滚动角为3 8 °。

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