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如何通過改性提升納米纖維濾膜的親水性?

2025-01-28 14:04:14
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  納米纖維濾膜因其獨特的納米級孔徑和高比表面積,在眾多領域展現出巨大應用潛力。然而,部分納米纖維濾膜本身親水性不佳,限制了其在如液體過濾、生物醫學等領域的進一步應用。因此,通過改性提升其親水性至關重要,以下為幾種常見的改性方法。

  化學接枝改性:這是一種較為常用的方法。通過化學反應,在納米纖維表面引入親水性基團,如羥基(-OH)、羧基(-COOH)、氨基(-NH?)等。例如利用等離子體處理,使納米纖維表面產生活性位點,然后與含有親水性基團的單體發生接枝聚合反應。以聚丙烯腈納米纖維濾膜為例,經過等離子體處理后,再與丙烯酸單體接枝,成功引入羧基,顯著提高了濾膜的親水性,接觸角大幅降低,在水過濾應用中通量明顯提升。

納米纖維濾膜

  表面涂層改性:在納米纖維濾膜表面涂覆一層親水性材料。如使用聚乙二醇(PEG),它具有良好的親水性和生物相容性。將 PEG 溶液通過浸涂、噴涂等方式涂覆在納米纖維濾膜表面,形成一層均勻的親水性涂層。這種方法操作相對簡單,能快速賦予濾膜親水性。而且 PEG 涂層還能降低濾膜表面的蛋白質吸附,在生物醫學檢測應用中,可有效避免因蛋白質吸附導致的檢測誤差,提高檢測靈敏度和準確性。

  共混改性:將親水性聚合物與納米纖維的基體聚合物進行共混紡絲。比如將親水性的聚乙烯醇(PVA)與疏水性的聚偏氟乙烯(PVDF)共混制備納米纖維濾膜。PVA 的加入不僅提升了濾膜的親水性,還改善了其機械性能。通過調整 PVA 與 PVDF 的比例,可以準確控制濾膜的親水性和其他性能,以滿足不同應用場景的需求,在油水分離領域,這種共混改性的濾膜能有效分離油水混合物,對水的選擇性透過率大幅提高。

  納米粒子改性:在納米纖維制備過程中引入親水性納米粒子,如二氧化硅納米粒子。這些納米粒子分散在納米纖維中,其表面豐富的羥基能增強濾膜的親水性。同時,納米粒子還能起到增強作用,提高濾膜的機械強度和穩定性。在空氣過濾應用中,負載二氧化硅納米粒子的納米纖維濾膜,不僅能有效過濾空氣中的顆粒物,還能利用其親水性吸附空氣中的水汽,避免因水汽凝結導致的濾膜堵塞,延長濾膜使用壽命 。


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納米纖維濾膜
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