具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法及应用

1.本发明涉及功能性膜材料技术领域，尤其涉及一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法及应用。


背景技术：

2.现阶段，环境治理、废液处理回收以及水循环利用对于生态发展具有重要意义。不论是工业废液还是生活污水，其中的油污成为污水治理的难题。近年来，纳米纤维膜因为分离效率高、成本低、操作简单、环境友好成为处理油水乳液的有效方法；因此，可用于污水处理的乳液分离膜材料成为领域内的一大研究热点。
3.目前，发明专利(申请号为cn 202011306936.9)公开了一种用于油水乳液分离的玻璃纤维膜及其制备方法，先采用kh550对玻璃纤维膜的表面进行改性处理，再将改性后的玻璃纤维膜在kh560改性后的改性二氧化硅粒子的有机溶剂分散液中浸泡后，最后将玻璃纤维膜在丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯的无规共聚物溶液中浸泡，即得用于油水乳液分离的玻璃纤维膜；该方法工艺步骤复杂，且多次采用浸泡法进行处理，若用于工业中，会产生大量化学废液，环境友好性差。
4.现有技术中，shahabadi s s m等人采用静电喷雾技术将碳纳米颗粒喷涂在聚偏二氟乙烯-共六氟丙烯(pvdf-hfp)纳米纤维支撑膜表面，采用层间复合法构造出具有多级粗糙表面的超疏水/超亲油复合纳米纤维膜(bio-inspired superhydrophobic and superoleophilic nanofibrous membranesfor non-aqueous solvent and oil separation from water.separation andpurification technology，2019，210：587-599.)；但是，上述方法均依赖于传统静电纺丝工艺来制备膜材料，存在纳米材料易团聚且难分散的问题，从而影响到纳米纤维膜的结构均匀性，且在乳液分离过程中往往会存在油污堆积在膜表面降低过滤性能的问题。
5.现有技术中，纳米纤维膜的自清洁主要采用光催化的方法来实现，wenxuan cao等采用电纺银/b-环糊精/聚丙烯腈(ag/b-cd/pan)纳米纤维与原位生长氧化锌(zno)复合制备了具有防污和可见光诱导自清洁性能的分级结构超亲水/水下超疏油纳米纤维膜(multifunctional nanofibrous membraneswith sunlight-driven self-cleaning performance for complex oily wastewaterremediation.j colloid interface sci 2022,608(pt1),164-174)，但由于光的能量转化效率较低，该纤维膜存在自清洁效率低的问题。
6.有鉴于此，有必要设计一种改进的具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法及应用，以解决上述问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法及应用，将液氮冷冻的聚合物纳米纤维与多壁碳管置于密闭容器中，在高速剪切力作用下
实现纳米纤维的定向筛选并对两者施加离心力，使其粘附在容器内壁的基材上，最后在材料表面喷涂导电金属膜，制备出具有取向结构的聚合物纳米纤维/多壁碳管复合膜；该复合膜可用于乳液分离，且将其接入直流电路中，可进行自清洁过程，具有多次循环利用的优点。
8.为实现上述发明目的，本发明提供了一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，包括以下步骤：
9.s1、将聚合物纳米纤维进行预处理，并用液氮冷冻15～20min；
10.s2、将经步骤s1处理后的所述聚合物纳米纤维、多壁碳管置于内壁贴有基材的密闭容器中，进行高速旋转，时间为100～180s；所述聚合物纳米纤维与所述多壁碳管的质量比为(18～22):1；
11.所述密闭容器内部设有旋转组件，用于将所述聚合物纳米纤维破碎，并对所述聚合物纳米纤维、所述多壁碳管施加离心力；
12.s3、将所述密闭容器内壁上的基材取下，其表面复合取向的聚合物纳米纤维与多壁碳管；
13.s4、将步骤s3得到的材料表面喷涂导电金属，即得具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜。
14.作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，所述密闭容器在高速旋转过程中，保持其内部温度低于-10℃，以维持其内部的所述聚合物纳米纤维的冷冻状态。
15.作为本发明的进一步改进，所述多壁碳管为长纤维状结构，其直径为30～100nm，长径比为(10～20):1；所述聚合物纳米纤维的直径为100nm～6μm，优选为200～300nm。
16.作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，将聚合物纳米纤维进行预处理的方式为：将所述聚合物纳米纤维表面接枝苯环结构的小分子物质；所述苯环结构的小分子物质包括均苯四甲酸酐。
17.作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，所述基材的表面粗糙度为10～100nm；所述高速旋转的转速大于30000rpm，优先为35000rpm。
18.作为本发明的进一步改进，在步骤s4中，在材料表面喷涂导电金属的时间为100～150s，喷涂金属后所述材料表面的电阻小于600ω。
19.作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，所述旋转组件包括至少一层平面旋转叶片和至少一层斜面旋转叶片；单层所述斜面旋转叶片的叶片数量为1～3片，倾斜角度为20
°
～60
°
；所述平面旋转叶片和所述斜面旋转叶片的厚度为0.5～3.0μm，优选为2.0μm。
20.作为本发明的进一步改进，所述聚合物纳米纤维包括聚乙烯醇-聚乙烯共聚物、尼龙及其衍生物、聚丙烯纳米纤维中的一种或多种。
21.作为本发明的进一步改进，所述基材包括金属膜基材、聚合物膜基材中的一种；所述聚合物膜基材包括聚丙烯膜、聚氨酯膜、聚氯乙烯膜、聚苯乙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜中的一种。
22.本发明还提供了一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的应用，所述取向纳米纤维复合膜上述任一项所述的制备方法制备得到，所述取向纳米纤维复合膜用于乳液分离；所述取向纳米纤维复合膜多次用于乳液分离后，将其接入直流电源的闭合电路中，升温至45～55℃后加入表面活性剂冲洗，进行所述取向纳米纤维复合膜的自清洁过程；所述表
面活性剂为浓度为0.1％的十二烷基硫酸钠的水溶液。
23.本发明的有益效果是：
24.1、本发明的一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，通过先将聚合物纳米纤维采用液氮冷冻，给予其一定的脆性和刚性，然后将其与多壁碳管置于内壁贴有基材的密闭容器中，进行高速旋转；密闭容器内部设有旋转组件，用于将聚合物纳米纤维破碎，并对聚合物纳米纤维和多壁碳管施加离心力；最后将基材取下，并在材料表面喷涂导电金属，得到具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜。该取向纳米纤维复合膜可用于乳液分离，且在多次用于乳液分离后，将复合膜接入直流电源的闭合电路中，升温并加入表面活性剂冲洗，可进行取向纳米纤维复合膜的自清洁，在达到良好过滤性能的同时，进一步实现了自清洁能力，具有可多次循环利用的优点。
25.2、本发明将柔性的聚合物纳米纤维进行冷冻，给予其一定的刚性，使其在高速剪切力作用下实现破碎和定向筛选，并在离心力的作用下使其粘附在器壁的基材上，形成取向结构；同时选用多壁碳管，并限定多壁碳管的形状和长径比，使其可以均匀分散在聚合物纳米纤维中，同时不会造成孔隙的堵塞，影响膜的分离效率。制备的取向纳米纤维复合膜孔隙率高，且孔隙多为细长孔，通量高，大大提高了乳液分离的效率；其中的多壁碳管对乳液中的表面活性剂具有吸附作用，可以破坏水包油结构，促进乳液的分离。在取向结构的聚合物纳米纤维和多壁碳管的协同配合下，本发明的取向纳米纤维复合膜的通量高、乳液分离效率高、可广泛用于环境治理和废水处理领域。
26.3、本发明的取向纳米纤维复合膜表面喷涂导电金属膜，在多次用于乳液分离后，可进行取向纳米纤维复合膜的自清洁；在自清洁过程中，在膜接入电路并升温后，因为油污多吸附在多壁碳管的周围，且多壁碳管为导电导热材料，加热增加油的流动性，同时残留在多壁碳管上的表面活性剂能带动油高效通过膜，可提高复合膜的自清洁效果，清洁后的复合膜仍具有较高的乳液分离功能，实用性高。
27.4、本发明的制备方法简便，装置简单易操作，无需与纺丝设备适配，配合本发明的制备工艺，可以高效制备出不同纤维材料的乳液分离复合膜，克服了传统方法中对静电纺丝工艺的依赖性；且无需引入其他试剂，具有绿色生产的优点，实现了干法成膜的技术，为现有制备乳液分离膜材料提供了新设备和新思路。
附图说明
28.图1为实施例1制备的具有自清洁功能的取向纳米纤维/多壁碳管复合膜的电镜图。
29.图2为实施例1的取向纳米纤维/多壁碳管复合膜的过滤流速值的变化图。
30.图3为实施例1的取向纳米纤维/多壁碳管复合膜每次过滤后以及自清洁后收集的液体紫外光谱图。
31.图4为为本发明制备取向纳米纤维复合膜装置的结构及原理示意图。
32.附图标记
33.1-密闭容器；2-旋转组件；21-平面旋转叶片；22-斜面旋转叶片。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
35.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
36.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
37.一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，包括以下步骤：
38.s1、将聚合物纳米纤维进行预处理，并用液氮冷冻15～20min；聚合物纳米纤维的直径为100nm～6μm，优选为200～300nm；通过调控聚合物纳米纤维的直径，配合旋转叶片的厚度，使得旋转叶片对纳米纤维具有强剪切力，为其取向和复合基材提供足够的动力；
39.s2、将经步骤s1处理后的聚合物纳米纤维、多壁碳管置于内壁贴有基材的密闭容器1中，进行高速旋转，时间为100～180s；聚合物纳米纤维与多壁碳管的质量比为(18～22):1；多壁碳管为长纤维状结构，其直径为30～100nm，长径比为(10～20):1；
40.其中，密闭容器1内部设有旋转组件2，用于将聚合物纳米纤维破碎，并对聚合物纳米纤维、多壁碳管施加离心力；密闭容器1在高速旋转过程中，保持其内部温度低于-10℃，以维持其内部的聚合物纳米纤维的冷冻状态；
41.s3、将密闭容器1内壁上的基材取下，其表面复合取向的聚合物纳米纤维与多壁碳管；
42.s4、将步骤s3得到的材料表面喷涂导电金属，喷涂导电金属的时间为100～150s，喷涂金属后材料表面的电阻小于600ω，即得具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜。
43.本发明中取向纳米纤维膜中的聚合物纳米纤维与基材之间主要通过范德华力结合；另外，取向纳米纤维复合膜从装置取出后，其温度上升，使纳米纤维内部的分子链段处于“解冻”状态，即分子链的运动加强，侧基、官能团的活性提高，与基材以及多壁碳管之间产生相互作用力，进一步提高膜的整体稳定结合，使得取向纳米纤维膜具有优异的力学性能，提高其实用性和应用价值高。
44.具体地，在步骤s1中，将聚合物纳米纤维进行预处理的方式为：将聚合物纳米纤维表面接枝苯环结构的小分子物质；苯环结构的小分子物质包括均苯四甲酸酐。均苯四甲酸酐可以与聚合物纳米纤维表面的羟基发生接枝反应，在制膜过程中，均苯四甲酸酐还可以与多壁碳管发生结合，在多壁碳管和聚合物纳米纤维之间形成连接，提供两者的结合力。
45.在一些具体的实施方式中，基材的表面粗糙度为10～100nm，通过控制基材的粗糙程度来增大其与聚合物纳米纤维之间的结合力，并保证制备的取向纳米纤维复合膜结构的均匀性。
46.在步骤s2中，高速旋转的转速大于30000rpm，优先为35000rpm；通过调控密闭容器1高速旋转的时间和转速来控制纤维在破碎后的长度以及制得的取向纳米纤维膜的厚度和性能，同时避免因处理时间过长，装置过热使纳米纤维无法保持冷冻下刚性状态，进而出现
粘缠叶片、无法获得足够的取向和离心动力、制得纤维膜不均匀的问题。
47.请参阅图4所示，本发明制膜所用的密闭容器1中，旋转组件2包括至少一层平面旋转叶片21和至少一层斜面旋转叶片22；单层斜面旋转叶片22的叶片数量为1～3片，倾斜角度为20
°
～60
°
；平面旋转叶片21和斜面旋转叶片22的厚度为0.5～3.0μm，优选为2.0μm。其中，平面旋转叶片21将团聚细长的聚合物纳米纤维破碎为短纤维，斜面旋转叶片22负责搅拌和筛分纳米纤维，并为破碎后的短纤维提供高速剪切力，使其取向并复合于基材上，得到均匀复合了多壁碳管的取向纳米纤维复合膜。
48.在一些具体的实施方式中，聚合物纳米纤维包括聚乙烯醇-聚乙烯共聚物、尼龙及其衍生物、聚丙烯纳米纤维中的一种或多种。基材包括金属膜基材、聚合物膜基材中的一种；聚合物膜基材包括聚丙烯膜、聚氨酯膜、聚氯乙烯膜、聚苯乙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜中的一种。
49.本发明制备的取向纳米纤维复合膜孔隙率高，且孔隙多为细长孔，因为纤维自身具有一定的弯曲度，所以孔隙间的连接较好，不会产生较大孔径影响乳液分离效果；其中的多壁碳管对乳液中的表面活性剂具有吸附作用，可以破坏水包油结构，促进乳液的分离。在取向结构的聚合物纳米纤维和多壁碳管的协同配合下，本发明的取向纳米纤维复合膜的通量高、乳液分离效率高、可广泛用于环境治理和废水处理领域。
50.具体的，一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的应用，取向纳米纤维复合膜上述任一项的制备方法制备得到，取向纳米纤维复合膜用于乳液分离；取向纳米纤维复合膜多次用于乳液分离后，将其接入30v的直流电源的闭合电路中，升温至45～55℃后加入表面活性剂冲洗，进行取向纳米纤维复合膜的自清洁过程；其中，表面活性剂为浓度为0.1％的十二烷基硫酸钠的水溶液。
51.在取向纳米纤维复合膜多次用于乳液分离后，存在一定的油污堵塞，因为取向纳米纤维复合膜表面喷涂导电金属膜，可将其直接接入电路进行取向自清洁；在自清洁过程中，在升温后，因为油污多吸附在多壁碳管的周围，且多壁碳管为导电导热材料，加热可以增加油的流动性，同时残留在多壁碳管上的表面活性剂能带动油高效通过膜，可提高复合膜的自清洁效果，清洁后的复合膜仍具有较高的乳液分离功能，实用性高。
52.实施例1
53.本实施例提供了一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，包括以下步骤：
54.s1、将聚乙烯醇-聚乙烯共聚物(pva-co-pe)纳米纤维进行预处理，并用液氮冷冻20min；纳米纤维的直径为300nm；
55.s2、对用于制备取向纳米纤维膜的聚氨酯基材进行清洁处理，并将其贴于制备取向纳米纤维膜的装置的密闭容器1内壁上；将经步骤s1处理后的20g聚合物纳米纤维、1g多壁碳管置于内壁贴有基材的密闭容器1中，进行高速旋转，时间为150s；多壁碳管的直径为50nm，长度为600nm；
56.其中，密闭容器1内部设有旋转组件2，用于将聚合物纳米纤维破碎，并对聚合物纳米纤维、多壁碳管施加离心力；密闭容器1在高速旋转过程中，保持其内部温度低于-10℃；
57.s3、将密闭容器1内壁上的基材取下，其表面复合取向的聚合物纳米纤维与多壁碳管；
58.s4、将步骤s3得到的材料表面喷金，喷涂导电金属的时间为120s，喷涂金属后材料表面的电阻小于600ω，即得具有自清洁功能的取向纳米纤维/多壁碳管复合膜。
59.请参阅图1所示，为实施例1制备的具有自清洁功能的取向纳米纤维/多壁碳管复合膜的电镜图。从图中可以看出pva-co-pe纳米纤维的取向效果较好，且未见集中聚集的多壁碳管，说明本方案的技术成功的制备了多壁碳管分散均匀的取向纳米纤维复合膜。
60.请参阅图2所示，图2为将实施例1制备的取向纳米纤维/多壁碳管复合膜进行5次乳液分离，并进行自清洁过程，得到过滤流速值的变化。从图中可以看出，在进行多次乳液分离后，油污会对复合膜造成一定的堵塞，但是在自清洁后，取向纳米纤维/多壁碳管复合膜的过滤流速恢复到原来的值，仍然具有较好的乳液分离功能。
61.请参阅图3所示，为将实施例1制备的取向纳米纤维/多壁碳管复合膜连续过滤5次，每次过滤后以及进行自清洁后收集的液体的紫外光谱图。从图中可以看出，实施例1制备的取向纳米纤维/多壁碳管复合膜过滤效果好，即使在多次过滤影响流速后，其过滤效果仍然保持的较好，说明该取向纳米纤维/多壁碳管复合膜的重复利用性能好，实用性高。
62.对比例1
63.对比例1提供了一种具有自清洁功能的取向纳米纤维膜的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤s2中，未添加多壁碳管，制得取向纳米纤维单成分膜，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
64.实施例2
65.本实施例提供了一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤s2中，多壁碳管的直径为100nm，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
66.实施例3
67.本实施例提供了一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤s2中，多壁碳管的长度为1μm，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
68.实施例4～5
69.实施例4～5提供了一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤s1中，聚合物纳米纤维的长度分别为500nm和2μm，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
70.将实施例1～5和对比例1制备的取向纳米纤维膜进行过滤效率和流速的测试，得到的结果如下表所示。
71.表1 实施例1～5、对比例1纤维膜过滤效率和流速的测试结果
[0072] 过滤效率(％)流速(l/m2·h·
bar)实施例198.6％350实施例296.7％342实施例394.2％330实施例497.2％345实施例595.8％333对比例180.7％500
[0073]
由表1可知，由实施例1～实施例5可知，多壁碳管的直径、长度以及聚合物纳米纤维直径对制得的纤维膜过滤效率和流速均有影响；在一定范围内，选用直径小的纳米纤维可以增加过滤效率。由对比例1可知，在未添加多壁碳管时，制得的纤维膜过滤效率大大降低，且流速过大，可能会对纤维膜的过滤效果造成一定影响；由此可知，添加多壁碳管分散质可以有效增大纤维膜的过滤效率，提高纤维膜的过滤效果。
[0074]
对比例2
[0075]
对比例2提供了一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，未将纳米纤维进行步骤s1的冷冻干燥，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
[0076]
在对比例2的实验过程中，因为未将纳米纤维进行冷冻干燥，纤维之间、纤维与刀片之间缠结严重，并未成功制得具有取向性的纳米纤维复合膜。
[0077]
对比例3
[0078]
对比例3提供了一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤s2中，密闭容器高速旋转的时间为200s，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
[0079]
对比例4
[0080]
对比例4提供了一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤s1中，聚合物纳米纤维的长度分别为8μm，其余大致与实施例1相同，在此不再赘述。
[0081]
在对比例4中，采用直径为8μm的聚合物纳米纤维膜进行取向膜的制备，发现因纤维直径太大而无法制备出取向纤维膜。在对比例3中，在密闭容器1高速旋转的后期，容器开始逐渐发热，而纤维逐渐出现缠结和粘刀现象，无法继续制备取向纳米纤维膜。
[0082]
综上所述，本发明提供了一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法及应用，通过先将聚合物纳米纤维采用液氮冷冻，给予其一定的脆性和刚性，然后将其与多壁碳管置于内壁贴有基材的密闭容器中，进行高速旋转；密闭容器内部设有旋转组件，用于将聚合物纳米纤维破碎，并对聚合物纳米纤维和多壁碳管施加离心力；最后将基材取下，并在材料表面喷涂导电金属，得到具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜。该取向纳米纤维复合膜可用于乳液分离，且在多次用于乳液分离后，将复合膜接入直流电源的闭合电路中，升温并加入表面活性剂冲洗，可进行取向纳米纤维复合膜的自清洁，在达到良好过滤性能的同时，进一步实现了自清洁能力，具有可多次循环利用的优点。本发明的制备方法简便，装置简单易操作，无需与纺丝设备适配，配合本发明的制备工艺，可以高效制备出不同纤维材料的乳液分离复合膜，克服了传统方法中对静电纺丝工艺的依赖性；且无需引入其他试剂，具有绿色生产的优点，实现了干法成膜的技术，为现有制备乳液分离膜材料提供了新设备和新思路。
[0083]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将聚合物纳米纤维进行预处理，并用液氮冷冻15～20min；s2、将经步骤s1处理后的所述聚合物纳米纤维、多壁碳管置于内壁贴有基材的密闭容器中，进行高速旋转，时间为100～180s；所述聚合物纳米纤维与所述多壁碳管的质量比为(18～22):1；所述密闭容器内部设有旋转组件，用于将所述聚合物纳米纤维破碎，并对所述聚合物纳米纤维、所述多壁碳管施加离心力；s3、将所述密闭容器内壁上的基材取下，其表面复合取向的聚合物纳米纤维与多壁碳管；s4、将步骤s3得到的材料表面喷涂导电金属，即得具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜。2.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述密闭容器在高速旋转过程中，保持其内部温度低于-10℃，以维持其内部的所述聚合物纳米纤维的冷冻状态。3.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述多壁碳管为长纤维状结构，其直径为30～100nm，长径比为(10～20):1；所述聚合物纳米纤维的直径为100nm～6μm，优选为200～300nm。4.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，将聚合物纳米纤维进行预处理的方式为：将所述聚合物纳米纤维表面接枝苯环结构的小分子物质；所述苯环结构的小分子物质包括均苯四甲酸酐。5.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述基材的表面粗糙度为10～100nm；所述高速旋转的转速大于30000rpm，优先为35000rpm。6.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，在步骤s4中，在材料表面喷涂导电金属的时间为100～150s，喷涂金属后所述材料表面的电阻小于600ω。7.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述旋转组件包括至少一层平面旋转叶片和至少一层斜面旋转叶片；单层所述斜面旋转叶片的叶片数量为1～3片，倾斜角度为20
°
～60
°
；所述平面旋转叶片和所述斜面旋转叶片的厚度为0.5～3.0μm，优选为2.0μm。8.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物纳米纤维包括聚乙烯醇-聚乙烯共聚物、尼龙及其衍生物、聚丙烯纳米纤维中的一种或多种。9.根据权利要求1所述的具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述基材包括金属膜基材、聚合物膜基材中的一种；所述聚合物膜基材包括聚丙烯膜、聚氨酯膜、聚氯乙烯膜、聚苯乙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜中的一种。10.一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的应用，其特征在于，所述取向纳米纤维复合膜以权利要求1～9任一项所述的制备方法制备得到，所述取向纳米纤维复合膜用于
乳液分离；所述取向纳米纤维复合膜多次用于乳液分离后，将其接入直流电源的闭合电路中，升温至45～55℃后加入表面活性剂冲洗，进行所述取向纳米纤维复合膜的自清洁过程；所述表面活性剂为浓度为0.1％的十二烷基硫酸钠的水溶液。

技术总结
本发明提供了一种具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜的制备方法及应用，先将聚合物纳米纤维液氮冷冻，将其与多壁碳管置于内壁贴有基材的密闭容器中，进行高速旋转，对聚合物纳米纤维和多壁碳管施加离心力；最后将基材取下，并在材料表面喷涂导电金属，得到具有自清洁功能的取向纳米纤维复合膜。该取向纳米纤维复合膜可用于乳液分离，在多次应用后，可将其接入直流电源的闭合电路中，进行自清洁；该取向纳米纤维复合膜在达到良好过滤性能的同时，实现了自清洁能力，具有可多次循环利用的优点。本发明的制备方法简便，装置简单易操作，无需与纺丝设备适配，实现了干法成膜的技术，为现有制备乳液分离膜材料提供了新方法。现有制备乳液分离膜材料提供了新方法。现有制备乳液分离膜材料提供了新方法。


技术研发人员：徐佳 耿阳 王栋 刘轲 王靖 武艺 吴青
受保护的技术使用者：武汉纺织大学
技术研发日：2022.12.02
技术公布日：2023/9/25