實(shí)施例4
[0071] 在溶液濃度為42wt%，電壓10kV，流速0.7mL *h \噴頭與接收物間的距離為12cm 電紡條件下進(jìn)行靜電紡，得到的納米纖維無紡布的纖維直徑為I. 748um，平均直徑方差是 0. 050〇
[0072] 實(shí)施例5
[0073] 在溶液濃度為42wt%，電壓12kV，流速1.0 mL *h \噴頭與接收物間的距離為14cm 電紡條件下進(jìn)行靜電紡，得到的納米纖維無紡布的纖維直徑為2. 084um，平均直徑方差是 0. 048 〇
[0074] 實(shí)施例6
[0075] 在溶液濃度為42wt%，電壓14kV，流速I. 3mL *h \噴頭與接收物間的距離為16cm 電紡條件下進(jìn)行靜電紡，得到的納米纖維無紡布的纖維直徑為2. 394um，平均直徑方差是 0. 130〇
[0076] 實(shí)施例7
[0077] 在溶液濃度為44wt%，電壓10kV，流速1.0 mL *h \噴頭與接收物間的距離為16cm 電紡條件下進(jìn)行靜電紡，得到的納米纖維無紡布的纖維直徑為2. 352um，平均直徑方差是 0. 048 〇
[0078] 實(shí)施例8
[0079] 在溶液濃度為44wt%，電壓12kV，流速I. 3mL *h \噴頭與接收物間的距離為12cm 電紡條件下進(jìn)行靜電紡，得到的納米纖維無紡布的纖維直徑為2. 752um，平均直徑方差是 0. 072〇
[0080] 實(shí)施例9
[0081] 在溶液濃度為44wt%，電壓14kV，流速0. 7mL *h \噴頭與接收物間的距離為14cm 電紡條件下進(jìn)行靜電紡，得到的納米纖維無紡布的纖維直徑為2. 223um，平均直徑方差是 0. 095。
[0082] 實(shí)施例10
[0083] 在溶液濃度為46wt%，電壓10kV，流速I. 3mL *h \噴頭與接收物間的距離為14cm 電紡條件下進(jìn)行靜電紡，得到的納米纖維無紡布的纖維直徑為2. 437um，平均直徑方差是 0. 077〇
[0084] 實(shí)施例11
[0085] 在溶液濃度為46wt%，電壓12kV，流速0. 7mL *h \噴頭與接收物間的距離為16cm 電紡條件下進(jìn)行靜電紡，得到的納米纖維無紡布的纖維直徑為2. 929um，平均直徑方差是 0. 077〇
[0086] 實(shí)施例12
[0087] 在溶液濃度為46wt%，電壓14kV，流速1.0 mL *h \噴頭與接收物間的距離為12cm 電紡條件下進(jìn)行靜電紡，得到的納米纖維無紡布的纖維直徑為2. 962um，平均直徑方差是 0.076。
[0088] 實(shí)施例13
[0089] 精確稱取一定質(zhì)量的不同交聯(lián)時(shí)間的陰離子交換膜，將其浸泡在去離子水中2 天。取出膜后，將膜表面的水用過濾紙擦干后精確稱量其重量。用公式計(jì)算不同交聯(lián)時(shí)間 的膜的含水量，如圖4所示，從圖中可以得到，隨著交聯(lián)時(shí)間由20h增加到32h，膜的含水率 從最初的75. 7%減小到30. 4%。目的是確定膜的含水率隨時(shí)間變化的規(guī)律。
[0090] 實(shí)施例14
[0091] 選擇透過性反映膜對不同離子的選擇透過能力，本發(fā)明用膜的選擇透過度來表 示。在25°C下，用膜電位的方法來測量不同離子的選擇透過度，得到的結(jié)果列于下表。目的 是確定不同離子對所制備的陰離子交換膜的選擇透過度的大小。
[0092]
[0093] 根據(jù)實(shí)施例4-12,通過對纖維直徑的測量和對其圖表的分析，綜合考慮纖維直徑 和纖維直徑均勻度兩者因素，得出在濃度為42wt% ;電壓為IOkV ;流量為1.0 mL ? h %距離 為14cm條件下得到的纖維直徑較小且均勻度較好。對于其它條件下電紡得到的陰離子交 換膜在水含量、機(jī)械強(qiáng)度、離子選擇透過度都具有相同規(guī)律，只是沒有最優(yōu)電紡條件下得到 的陰離子交換膜效果好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高壓靜電紡絲法制備陰離子交換膜的方法，其特征在于：包括如下步驟： 1) 制備共聚物 將含胺基聚合單元和含羥基聚合單元兩種單體分別減壓蒸餾，除去阻聚劑； 將含胺基聚合單元、含羥基聚合單元和甲醇加入三頸燒瓶中制備共聚物； 2) 配制紡絲液 將共聚物加入溶劑中機(jī)械攪拌配制得到紡絲液，配制的紡絲液濃度為10~50wt% ;靜電 紡參數(shù)為電壓為l~15kV，溶液流速為0. 1~1. 5 mL ? h \噴頭與接收物間的距離為l~20cm ; 3) 制備陰離子交換膜 將步驟2)中得到的紡絲液電紡得到納米纖維無紡布，將納米纖維無紡布的胺基進(jìn)行季 胺化的同時(shí)進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)后，再對其羥基進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)得到致密的陰離子交換膜。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓靜電紡絲法制備陰離子交換膜的方法，其特征在于：步 驟1)中，所述的含胺基聚合單元是指甲基丙烯酸二甲氨乙酯、丙烯酸二甲氨乙酯、甲基丙烯 酸乙基三甲基氯化銨、2-二甲基丙烯酸乙酯、丙烯酰胺中的任意一種；所述的含羥基聚合 單元是指甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸羥丙酯、2-羥甲基丙烯酸乙酯中的 任意一種；所述的含胺基聚合單元和含羥基聚合單元通過自由基聚合生成無規(guī)共聚物或活 性自由基聚合生成嵌段共聚物。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓靜電紡絲法制備陰離子交換膜的方法，其特征在于：步 驟1)中，所述的含胺基聚合單元為甲基丙烯酸二甲氨乙酯，所述的含羥基聚合單元為甲基 丙烯酸羥乙酯；將甲基丙烯酸二甲氨乙酯和甲基丙烯酸羥乙酯兩種單體分別減壓蒸餾，除 去阻聚劑；將摩爾比為1 :4的甲基丙烯酸二甲氨乙酯和甲基丙烯酸羥乙酯兩種單體和50mL 甲醇加入三頸燒瓶中制備共聚物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓靜電紡絲法制備陰離子交換膜的方法，其特征在于：步 驟2)中，所述的溶劑為甲醇、丙酮、乙酸、四氫呋喃和N，N二甲基甲酰胺中的任意一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓靜電紡絲法制備陰離子交換膜的方法，其特征在于：步 驟2 )中，所述的溶劑為N，N二甲基甲酰胺。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓靜電紡絲法制備陰離子交換膜的方法，其特征在于：步 驟2)中，所述的靜電紡參數(shù)為施加的電壓為10kV，溶液流速為I. 0 mL ? h \噴頭與接收物 間的距離為14cm ;所述的紡絲液濃度為42wt%。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓靜電紡絲法制備陰離子交換膜的方法，其特征在于：步 驟3)中，在靜電紡參數(shù)為電壓為l~15kV ;溶液流速為0. 1~1. 5 mL *h %噴頭與接收物間的 距離為l~20cm條件下電紡30min得到納米纖維無紡布，將納米纖維無紡布放在真空干燥箱 中干燥2h除去表面殘余的溶劑后；在80° C環(huán)境下，用二鹵代烷對膜結(jié)構(gòu)材料中的胺基進(jìn)行 季胺化的同時(shí)對納米纖維無紡布進(jìn)行12h化學(xué)交聯(lián)；再將其放在60°C的醛蒸汽中交聯(lián)24h 對其羥基進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)得到致密的陰離子交換膜。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓靜電紡絲法制備陰離子交換膜的方法，其特征在于：步 驟3)中，所述的納米纖維無紡布的纖維直徑為100~300nm，直徑的方差為0. 01~0. 15,孔徑 為 80~500nm。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓靜電紡絲法制備陰離子交換膜的方法，其特征在于：步 驟3)中，所述的二鹵代烷為二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、1，4-二氯丁烷和1，4-二溴丁烷等中
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高壓靜電紡絲法制備陰離子交換膜的方法，屬于膜分離材料技術(shù)領(lǐng)域，其包括如下步驟：1）制備共聚物；2）配制紡絲液，將共聚物加入溶劑中機(jī)械攪拌配制得到紡絲液，配制的紡絲液濃度為10~50wt%；靜電紡參數(shù)為電壓為1~15kV，溶液流速為0.1~1.5mL·h-1，噴頭與接收物間的距離為1~20cm；3）制備陰離子交換膜，將步驟2）中得到的紡絲液電紡得到納米纖維無紡布，將納米纖維無紡布的胺基進(jìn)行季胺化的同時(shí)進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)后，再對其羥基進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)得到致密的陰離子交換膜。本發(fā)明的高壓靜電紡絲法制備陰離子交換膜的方法簡單易行，數(shù)據(jù)范圍考慮全面，保證獲得的纖維直徑較小，分布比較均勻的納米纖維無紡布，進(jìn)一步制備致密的陰離子交換膜。
【IPC分類】B01D69/02, B01D67/00, B01D71/06
【公開號】CN105126633
【申請?zhí)枴緾N201510601298
【發(fā)明人】倪恨美, 楊亞冬, 陳奕炫, 吳敏
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月18日