用于室内空气调湿的静电纺丝多层纳米纤维膜的制备方法及产品和应用与流程

本发明涉及室内调湿的技术领域，特别涉及一种用于室内空气调湿的静电纺丝多层纳米纤维膜的制备方法及产品和应用。

背景技术：

静电纺丝是利用高压电场实现纺丝的一种技术，它是近年来发展起来的一种简单而有效的制备有机、无机以及杂化纳米纤维材料的加工技术，即聚合物或者复合材料直接通过溶液纺丝的方法制备成无纺布形式的连续纤维。该技术具有设备简单、制备过程易控的特点，可以通过调控纺丝液种类、纺丝液浓度、纺丝环境以及其他纺丝参数制备得到各种纳米纤维以及由这些纳米纤维组成的三维结构纳米纤维膜。由于所得到的纳米纤维膜具有比表面积大、孔隙率高、质轻等特点，在过滤吸附、废水处理、组织工程、伤口敷料、防护织物和纳米电子元件等众多领域存在潜在的应用价值。

室内空气湿度对人们工作生活的舒适性、工业生产产品质量、设备的精度及维护都有直接的影响，因此控制湿度在适合的范围内极其重要。现如今常用的除湿方法为冷却除湿，即将湿空气与低于露点温度的盘管接触使水蒸气凝结降低湿度。此方法虽然效果较好、费用低，但其缺点也十分突出，需要耗费大量的能量，尤其是气体的露点温度较低时无法使用，且运行中大量水蒸气凝结于管道表面，易滋生细菌使室内空气质量下降，不符合当今绿色节能的观念，所以需要对可应用于除湿的材料进行研究，找到效率较高且能耗、成本较低的除湿方法。溶液除湿是近来一种新兴的除湿技术手段，它利用溶液表面蒸汽压与空气中水蒸气分压之差进行除湿，并且除湿溶液易再生，可循环利用，环保健康，是一种有前途的室内空气除湿方法。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种用于室内空气调湿的静电纺丝多层纳米纤维膜的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的用于室内空气调湿的静电纺丝多层纳米纤维膜产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种适用于室内空气调湿的静电纺丝多层纳米纤维膜的制备方法，以聚酰胺和柠檬酸为原料、无纺布为基底，采用静电纺丝为技术手段制备出了一种静电纺丝多层纳米纤维膜，包括以下步骤：

第一步，聚酰胺/柠檬酸（pa/ca）复合纺丝液的制备：

先将将柠檬酸在溶剂中充分搅拌至完全溶解后加入聚酰胺，使聚酰胺与柠檬酸的质量比为1：2，磁力搅拌24小时，充分溶胀后制成均匀透明的复合纺丝液；

第二步，静电纺丝多层纳米纤维膜的制备：

采用纳米无纺布作为基底接收pa/ca纳米纤维膜，利用静电纺丝技术进行纳米多层纤维膜的制备，其中，纺丝液的温度保持在35±5℃，室内空气湿度保持在40%，纺丝速度0.5~2ml/h，接收距离20cm；纺丝电压控制为10~30kv；在静电纺丝的同时，纳米纤维膜的表面覆盖一层纳米无纺布，形成纳米无纺布、纳米纤维膜、纳米无纺布的夹心结构多层纳米纤维膜产品。

本发明公开了一种适用于室内空气调湿的静电纺丝多层纳米纤维膜的制备方法，即采用无纺布作为基底，利用静电纺丝工艺制备聚酰胺/柠檬酸（pa/ca）纳米纤维膜，同时覆盖一层无纺布，得到静电纺丝三层纳米纤维膜产品。本发明通过利用无纺布作为基底收卷，采用静电纺丝工艺制备聚酰胺/柠檬酸（pa/ca）纳米纤维膜，同时覆盖一层无纺布，得到具有高比表面积和小孔径的静电纺丝三层纳米纤维膜产品。

其中，优选的溶剂为甲酸。

优选的，所述的纺丝液按下述步骤制备：先将100g柠檬酸加入到1000g甲酸溶剂中，在磁力搅拌下完全溶解后加入50g聚酰胺，磁力搅拌24小时，充分溶胀后制成均匀透明的复合纺丝液。

优选的，所述的静电纺丝中，纺丝速度控制为1ml/h。

优选的，静电纺丝电压为20~30kv范围。

最佳的，所述的静电纺丝电压为20kv。

进一步的，所述的静电纺丝电压为20kv。

本发明提供了一种适用于室内空气调湿的静电纺丝多层纳米纤维膜，采用上述方法制备得到，该纳米纤维膜为三层夹心结构，其中，夹心层的pa/ca纳米纤维膜层具有较高的比表面积，传质效率高、孔径小，有利于水蒸气的凝结及脱除。

本发明也提供了一种上述静电纺丝多层纳米纤维膜在室内空气调湿的应用。

静电纺丝制备的纤维膜产品表面光滑，纳米纤维之间相互交错形成较为均匀的空隙，对空气中的水分子具有良好的拦截性能；同时纤维之间的结构较为松散，具有良好的气体通透性，因而在室温除湿领域具有较强的应用前景。所述的纳米纤维膜的吸湿性能较好，有望在溶液调湿材料中得到开发和应用。

调湿性能测试：将复合纤维膜产品置于80℃的真空干燥箱中干燥24h后称重，记作m1，接着浸泡在质量分数30%的氯化锂溶液中24h后取出称重，记为m2。然后将膜放入高低温试验箱进行吸湿实验，每8h称重一次，记为m3。

吸湿率计算公式为：η1=（m3-m2）/m2×100%

将达到最大吸湿量的纤维膜称重，记作mmax。温度不变的情况下，再将样品放入相对湿度为40%的高低温试验箱中进行放湿实验，每8h取出样品进行称重并记录为m4，再迅速放回到高低温试验箱中进行放湿。

放湿率的计算公式为：η2=（mmax-m4）/mmax×100%。

本发明与现有技术手段相比，特点是：以聚酰胺和柠檬酸为原料、无纺布为基底，采用静电纺丝为技术手段制备出了一种适用于室内空气调湿的静电纺丝多层纳米纤维膜，该纳米纤维膜为三层夹心结构，具有较高的比表面积，传质效率高、孔径小，有利于水蒸气的凝结。除湿性能显示，在45℃的条件下，吸湿率最大可以达到151%，放湿率达到最大值71%，显示了良好的应用前景。

附图说明

图1为实施例1所制备的静电纺丝多层纳米纤维膜的结构图；

图2为实施例1所制备的静电纺丝多层纳米纤维膜的tem图；

图3为实施例1所制备的静电纺丝多层纳米纤维膜的除放湿度效果。

具体实施方式

本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

一种适用于室内空气调湿的静电纺丝多层纳米纤维膜，以聚酰胺和柠檬酸为原料、无纺布为基底，采用静电纺丝为技术手段制备出了一种静电纺丝多层纳米纤维膜，按以下步骤制备：

第一步，聚酰胺/柠檬酸（pa/ca）复合纺丝液的制备：

将100g柠檬酸加入到1000g甲酸溶剂中，在磁力搅拌下完全溶解后加入50g聚酰胺，磁力搅拌24小时，充分溶胀后制成均匀透明的复合纺丝液。

第二步，静电纺丝多层纳米纤维膜的制备：

采用纳米无纺布作为基底接收pa/ca纳米纤维膜，利用静电纺丝技术进行纳米多层纤维膜的制备。纺丝液的温度保持在35℃，室内空气湿度保持在40%，纺丝速度1.0ml/h，接收距离20cm；纺丝电压控制为20kv。在静电纺丝的同时，纳米纤维膜的表面覆盖一层纳米无纺布，形成具有夹心结构的多层纳米纤维膜产品。该结构为图1所示，为夹心的三层结构，中间为静电纺丝聚酰胺/柠檬酸纳米纤维层，上下两层为无纺布层。

静电纺丝多层纳米纤维膜的tem图如图2所示，显示纤维表面光滑，纳米纤维之间相互交错形成较为均匀的空隙。

经过吸放湿性能测试，该材料能够显示良好的吸放湿性能。静电纺丝多层纳米纤维膜的除放湿度效果如图3所示，其中，图a显示在相对湿度为95%的高湿度下，纤维的吸湿率随温度的升高显著上升，在48h时达到最大吸湿率。在相对湿度95%，45℃的条件下，吸湿率达到最大值151%,图b显示在相对温度40%，45℃的条件下，放湿率在8h内达到最大值71%，显示了良好的吸、放湿性能。

实施例2：

一种适用于室内空气调湿的静电纺丝多层纳米纤维膜，按以下步骤制备：

第一步，同实施例1。

第二步，静电纺丝多层纳米纤维膜的制备，其具体步骤为：

采用纳米无纺布作为基底接收pa/ca纳米纤维膜，利用静电纺丝技术进行纳米多层纤维膜的制备。纺丝液的温度保持在35℃，室内空气湿度保持在40%，纺丝速度1.0ml/h，接收距离20cm；纺丝电压控制为30kv；在静电纺丝的同时，纳米纤维膜的表面覆盖一层纳米无纺布，形成具有夹心结构的多层纳米纤维膜产品。经过吸放湿性能测试，该材料能够显示良好的吸放湿性能。

实施例3：

一种适用于室内空气调湿的静电纺丝多层纳米纤维膜，按以下步骤制备：

第一步，同实施例1。

第二步，静电纺丝多层纳米纤维膜的制备，其具体步骤为：

采用纳米无纺布作为基底接收pa/ca纳米纤维膜，利用静电纺丝技术进行纳米多层纤维膜的制备。纺丝液的温度保持在35℃，室内空气湿度保持在40%，纺丝速度2.0ml/h，接收距离20cm；纺丝电压控制为20kv。在静电纺丝的同时，纳米纤维膜的表面覆盖一层纳米无纺布，形成具有夹心结构的多层纳米纤维膜产品。经过吸放湿性能测试，该材料能够显示良好的吸放湿性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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