CN107469645B - 小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜及其制备方法。所述制备方法为：将细菌纤维素膜机械解离并分散于不溶性溶剂中，通过加入分散剂形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；采用同步超声过滤方法将细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在多孔纤维基材表面形成湿态复合膜；脱除湿态复合膜中的残留溶剂获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜。所述复合膜的表面为细菌纤维素纳米纤维所形成的完全覆盖的连续二维网状结构。本发明同时兼具表面完全覆盖的连续二维网状结构和较高的孔隙率。

Description

小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜及其制备方法，属于纳米纤维复合膜材料技术领域。

背景技术

纤维膜材料因其原料来源广泛、结构可调性强、集合体连续性好等特点成为目前使用最为广泛的一类材料。但由于纤维膜材料的直径多在微米级别使其存在孔径大的问题，严重限制了其在环境治理、生物医学以及清洁能源等领域应用性能的提升。因此，降低纤维膜孔径成为有效提升其在相关领域应用性能的关键。相比于常规微米级纤维材料，静电纺纤维膜的直径相对较细使其孔径得到一定程度的降低，但由于静电纺纤维直径(＞100nm)难以进一步细化使其孔径也难以进一步降低，仍无法实现在相关领域的实际应用。为制备小孔径纤维膜，专利《纳米蛛网/纳米纤维复合型防护材料的制备方法》(CN101564914)和《一种多组分网状纳米纤维膜的制备方法》(CN103806221A)提出了在中低湿环境中通过静电纺丝技术来制备小孔径的纳米蛛网纤维膜的方法，但由于蛛网覆盖面积有限，难以得到结构连续的二维网状材料，同时蛛网层层紧密堆积导致材料孔隙率低。另有专利《高通量高效率纳米纤维膜及其制备方法》(CN102481527A)、文献[Novel nanofibrousscaffolds for water filtration with bacteria and virus removal capability[J].Journal of Electron Microscopy,2011,60(3):201-209]和[Nanofibrousmicrofiltration membrane based on cellulose nanowhiskers[J].Biomacromolecules,2012,13,180-186]提出利用氧化纤维素纳米晶在静电纺纤维膜表面形成非织造结构层进而减小纤维膜孔径，但该方法仅适用于静电纺纤维基材且由于氧化纤维素纳米晶长度多在1μm以下，直径在5～50nm，易发生团聚，难以在静电纺纤维表面形成均匀连续的非织造结构，而渗入到静电纺纤维膜内部的氧化纤维素纳米晶导致纤维膜的连通孔道被堵塞，纤维膜孔隙率降低。因此亟需一种适用范围广且可有效制备兼具完全覆盖的连续二维网状结构和高孔隙率的小孔径纤维膜的方法。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜及其制备方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤1)：将细菌纤维素膜机械解离并分散于不溶性溶剂中，通过加入分散剂形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；

步骤2)：采用同步超声过滤方法将步骤1)制得的细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在多孔纤维基材表面形成湿态复合膜；

步骤3)：脱除步骤2)制得的湿态复合膜中的残留溶剂获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜。

优选地，所述步骤1)中机械解离采用高速搅拌解离、超声解离、高压均质解离、高速研磨解离和冷冻研磨解离中的任意一种或几种的组合。

优选地，所述步骤1)中不溶性溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇、丙酮和丁酮中的任意一种或几种。

优选地，所述步骤1)中分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚氧乙烯胺、聚氧乙烯酰胺、硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、聚硅酸钠、焦磷酸钾、无水碳酸钠、硫代碳酸钠和硼酸钠中的任意一种或几种。

优选地，所述步骤1)中细菌纤维素纳米纤维悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的平均长度为1～300μm，平均直径为10～100nm，纤维的质量百分比为0.0005～1wt％。

优选地，所述步骤2)中同步超声过滤方法为：在过滤的同时采用超声波处理细菌纤维素纳米纤维悬浮液，超声波输出功率为100～1500W，过滤时施加的压力为正压力或负压力，施加的压力范围为0.5～50kPa。

优选地，所述的多孔纤维基材为静电纺纤维膜、非织造布、纤维素滤纸、机织物、针织物中的一种或多种的组合。

优选地，所述步骤2)中多孔纤维基材的孔径为1～300μm。

优选地，所述步骤3)中脱除的具体方法为：真空干燥、鼓风干燥、超临界干燥、冷冻干燥、微波干燥和红外干燥中的任意一种。

本发明还提供了一种采用上述小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法制备的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，其特征在于，所述复合膜的表面为细菌纤维素纳米纤维所形成的完全覆盖的连续二维网状结构，网孔平均孔径为0.01～2μm，复合膜孔隙率为70～98％。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

不同于静电纺丝法所制备的纳米蛛网小孔径纤维膜，本发明所制备的小孔径纤维膜表面为细菌纤维素纳米纤维所形成的完全覆盖的连续二维网状结构层，有效避免了纳米蛛网覆盖面积有限导致二维网状结构不连续以及蛛网层层紧密堆积导致纤维膜孔隙率低的问题。

本发明有别于利用氧化纤维素纳米晶进行涂层的方法，所制备的细菌纤维素纳米纤维长度长，可有效避免短小的纳米晶渗入纤维膜内部导致纤维膜孔道连通性下降、孔隙率降低以及表面非织造结构不连续的问题。此外，所采用的同步超声过滤方法可有效调节细菌纤维素纳米纤维二维网状结构层的网孔均匀性。

本发明所制备的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜同时兼具表面完全覆盖的连续二维网状结构和较高的孔隙率，在环境治理、生物医学以及清洁能源等领域具有广阔的应用前景。

本发明所提供的方法不受环境条件限制且基材种类广泛，同时制备工艺简单、可操作性强且耗时短。

附图说明

图1为同步超声过滤装置的示意图；

图2为实施例12制得的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的电镜照片；图中：a为细菌纤维素纳米纤维；b为多孔纤维接收基材。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例1-15中所采用的同步超声过滤装置如图1所示，在过滤装置4上放置多孔纤维接收基材3，多孔纤维接收基材3上面为细菌纤维素纳米纤维悬浮液1，细菌纤维素纳米纤维悬浮液1周围为超声***2。

实施例1

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用高速搅拌解离的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为300μm，平均直径为100nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在水中，通过加入分散剂烷基酚聚氧乙烯醚形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为0.05wt％；

步骤2：采用同步超声过滤(如图1所示)方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在孔径为300μm的纤维素滤纸表面形成湿态复合膜；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为1000W，过滤时施加的压力为正压力，压力大小为40kPa；

步骤3：采用80℃真空干燥30min脱除所述湿态复合膜中的残留水，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，所述复合膜中网孔平均孔径为2μm，复合膜孔隙率为80％。

实施例2

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用超声解离的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为200μm，平均直径为80nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在甲醇中，通过加入分散剂脂肪醇聚氧乙烯醚形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为0.002wt％；

步骤2：采用同步超声过滤方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在孔径为150μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯纺粘非织造布表面形成湿态复合膜；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为800W，过滤时施加的压力为负压力，压力大小为5kPa；

步骤3：采用50℃鼓风干燥20min脱除所述湿态复合膜中的残留甲醇，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，所述复合膜中网孔平均孔径为1.5μm，复合膜孔隙率为70％。

实施例3

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用高压均质解离的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为100μm，平均直径为50nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在乙醇中，通过加入分散剂硬脂酸钠形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为0.001wt％；

步骤2：采用同步超声过滤方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在孔径为80μm的聚丙烯熔喷非织造表面形成湿态复合膜；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为500W，过滤时施加的压力为正压力，压力大小为30kPa；

步骤3：将上述湿态复合膜在-196℃液氮中进行冷冻处理1min后冷冻干燥脱除残留乙醇，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，所述复合膜中网孔平均孔径为1μm，复合膜孔隙率为85％。

实施例4

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用高速研磨解离的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为80μm，平均直径为80nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在水和丙醇的混合溶剂中，通过加入分散剂十二烷基苯磺酸钠形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为0.005wt％；

步骤2：采用同步超声过滤方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在孔径为50μm的聚砜静电纺纤维膜表面形成湿态复合膜；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为300W，过滤时施加的压力为负压力，压力大小为10kPa；

步骤3：采用超临界干燥方法脱除上述湿态复合膜中残留的水和丙醇，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，所述复合膜中网孔平均孔径为0.8μm，复合膜孔隙率为90％。

实施例5

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用高速搅拌解离和冷冻研磨解离相结合的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为50μm，平均直径为30nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在水和异丙醇的混合溶剂中，通过加入分散剂六偏磷酸钠形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为1wt％；

步骤2：采用同步超声过滤方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在孔径为30μm的二氧化硅静电纺纤维膜表面形成湿态复合膜；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为1500W，过滤时施加的压力为正压力，压力大小为50kPa；

步骤3：采用微波干燥方法脱除上述湿态复合膜中残留的水和异丙醇，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，所述复合膜中网孔平均孔径为0.2μm，复合膜孔隙率为80％。

实施例6

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用高速搅拌解离、超声解离和高压均质解离相结合的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为1μm，平均直径为10nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在水和叔丁醇的混合溶剂中，通过加入分散剂脂肪酸聚氧乙烯酯形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为0.0005wt％；

步骤2：采用同步超声过滤方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在由壳聚糖和明胶经多射流混纺所形成的孔径为1μm的电纺纤维膜表面形成湿态复合膜；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为100W，过滤时施加的压力为负压力，压力大小为0.5kPa；

步骤3：采用红外干燥的方法脱除上述湿态复合膜中残留的水和叔丁醇，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，所述复合膜中网孔平均孔径为0.01μm，复合膜孔隙率为98％。

实施例7

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用超声解离和高压均质解离相结合的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为30μm，平均直径为20nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在水和乙醇的混合溶剂中，通过加入分散剂聚硅酸钠形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为0.003wt％；

步骤2：采用同步超声过滤方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在双层纤维膜表面形成湿态复合膜，所述双层纤维膜的上层为孔径20μm的聚丙烯腈静电纺纤维膜，下层为孔径80μm的聚丙烯熔喷非织造布；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为180W，过滤时施加的压力为正压力，压力大小为5kPa；

步骤3：采用60℃真空干燥15min脱除所述湿态复合膜中的残留水和乙醇，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，所述复合膜中网孔平均孔径为0.2μm，复合膜孔隙率为95％。

实施例8

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用高速搅拌解离的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为20μm，平均直径为30nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在水和甲醇的混合溶剂中，通过加入分散剂焦磷酸钾形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为0.05wt％；

步骤2：采用同步超声过滤方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在双层纤维膜表面形成湿态复合膜，所述双层纤维膜的上层为孔径10μm的聚氨酯静电纺纤维膜，下层为孔径300μm的麻纤维机织物；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为800W，过滤时施加的压力为负压力，压力大小为20kPa；

步骤3：将上述湿态复合膜在-196℃液氮中进行冷冻处理2min后冷冻干燥脱除残留水和甲醇，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，所述复合膜中网孔平均孔径为0.5μm，复合孔隙率为85％。

实施例9

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用冷冻研磨解离和超声解离相结合的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为60μm，平均直径为50nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在水和丙酮的混合溶剂中，通过加入分散剂聚氧乙烯胺形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为0.2wt％；

步骤2：采用同步超声过滤方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在双层纤维膜表面形成湿态复合膜，所述双层纤维膜的上层为聚乳酸和聚己内酯共混纺丝形成的孔径50μm的静电纺纳米纤维，下层为孔径300μm的毛纤维针织物；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为1000W，过滤时施加的压力为正压力，压力大小为30kPa；

步骤3：采用40℃真空干燥60min脱除所述湿态复合膜中的残留水和丙酮，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，所述复合膜中网孔平均孔径为0.2μm，复合膜孔隙率为90％。

实施例10

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用高速搅拌解离的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为80μm，平均直径为80nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在水中，通过加入分散剂脂肪酸甲酯乙氧基化物形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为0.5wt％；

步骤2：采用同步超声过滤方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在双层纤维膜表面形成湿态复合膜，所述双层纤维膜的上层为孔径50μm的醋酸纤维素静电纺纤维膜，下层为孔径100μm的纤维素滤纸；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为1000W，过滤时施加的压力为正压力，压力大小为30kPa；

步骤3：采用80℃鼓风干燥20min脱除所述湿态复合膜中的残留水，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，所述复合膜中网孔平均孔径为0.5μm，复合膜孔隙率为90％。

实施例11

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用高速搅拌解离和冷冻研磨解离相结合的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为10μm，平均直径为50nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在水中，通过加入分散剂无水碳酸钠形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为0.002wt％；

步骤2：采用同步超声过滤方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在双层纤维膜表面形成湿态复合膜，所述双层纤维膜的上层为孔径8μm的聚酰胺6静电纺纤维膜，下层为孔径20μm的聚丙烯腈静电纺纤维膜；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为100W，过滤时施加的压力为负压力，压力大小为10kPa；

步骤3：采用100℃真空干燥10min脱除所述湿态复合膜中的残留水，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，所述复合膜中网孔平均孔径为0.1μm，复合膜孔隙率为90％。

实施例12

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用高速搅拌解离和超声解离相结合的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为5μm，平均直径为20nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在水中，通过加入分散剂六偏磷酸钠和硼酸钠形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为0.005wt％；

步骤2：采用同步超声过滤方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在三层纤维膜表面形成湿态复合膜，所述三层纤维膜的上层为孔径3μm的聚丙烯腈静电纺纤维膜，中间层为孔径10μm的聚砜静电纺纤维，下层为孔径50μm的聚丙烯熔喷非织造布；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为500W，过滤时施加的压力为负压力，压力大小为40kPa；

步骤3：采用60℃鼓风干燥40min脱除所述湿态复合膜中的残留水，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜(如图2所示)，所述复合膜中网孔平均孔径为0.2μm，复合膜孔隙率为80％。

实施例13

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用高压均质解离和超声解离相结合的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为10μm，平均直径为20nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在水和丁酮的混合溶剂中，通过加入分散剂聚氧乙烯酰胺形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为0.05wt％；

步骤2：采用同步超声过滤方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在三层纤维膜表面形成湿态复合膜，所述三层纤维膜的上层为孔径5μm的聚氨酯静电纺纤维膜，中间层为孔径80μm的聚丙烯非织造布，下层为孔径300μm的棉纤维针织物；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为1000W，过滤时施加的压力为正压力，压力大小为30kPa；

步骤3：采用60℃鼓风干燥60min脱除所述湿态复合膜中的残留水和丁酮，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，所述复合膜中网孔平均孔径为0.1μm，复合膜孔隙率为85％。

实施例14

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用超声解离的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为50μm，平均直径为30nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在水中，通过加入分散剂六偏磷酸钠形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为0.001wt％；

步骤2：采用同步超声过滤方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在三层纤维膜表面形成湿态复合膜，所述三层纤维膜的上层为孔径30μm的聚偏氟乙烯电纺纤维膜，中间层为孔径80μm的聚丙烯熔喷非织造布，下层为孔径200μm的聚丙烯腈机织物；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为500W，过滤时施加的压力为负压力，压力大小为20kPa；

步骤3：采用微波干燥方法脱除所述湿态复合膜中的残留水，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，所述复合膜中网孔平均孔径为0.5μm，复合膜孔隙率为90％。

实施例15

一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法：

步骤1：采用高速搅拌解离的方法将细菌纤维素膜机械解离成平均长度为80μm，平均直径为80nm的细菌纤维素纳米纤维并分散在水中，通过加入分散剂焦磷酸钾形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；所述悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的质量百分比为0.1wt％；

步骤2：采用同步超声过滤方法将上述细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在三层纤维膜表面形成湿态复合膜，所述三层纤维膜的上层为孔径50μm的聚丙烯熔喷非织造布，中间层为孔径100μm的毛针织物，下层为孔径300μm的棉机织物；所述同步超声过滤过程中所使用的超声输出功率为1000W，过滤时施加的压力为正压力，压力大小为30kPa；

步骤3：采用50℃真空干燥60min脱除所述湿态复合膜中的残留水，获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，所述复合膜中网孔平均孔径为0.2μm，复合膜孔隙率为80％。

Claims (6)

1.一种小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤1)：将细菌纤维素膜机械解离并分散于不溶性溶剂中，通过加入分散剂形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；

步骤2)：采用同步超声过滤方法将步骤1)制得的细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在多孔纤维基材表面形成湿态复合膜；

步骤3)：脱除步骤2)制得的湿态复合膜中的残留溶剂获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜；

所述步骤1)中不溶性溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇、丙酮和丁酮中的任意一种或几种；

所述步骤1)中分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚氧乙烯胺、聚氧乙烯酰胺、硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、聚硅酸钠、焦磷酸钾、无水碳酸钠、硫代碳酸钠和硼酸钠中的任意一种或几种；

所述步骤1)中细菌纤维素纳米纤维悬浮液中细菌纤维素纳米纤维的平均长度为1～300μm，平均直径为10～100nm，纤维的质量百分比为0.0005～1wt％；

所述步骤2)中多孔纤维基材的孔径为1～300μm。

2.如权利要求1所述的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中机械解离采用高速搅拌解离、超声解离、高压均质解离、高速研磨解离和冷冻研磨解离中的任意一种或几种的组合。

3.如权利要求1所述的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中同步超声过滤方法为：在过滤的同时采用超声波处理细菌纤维素纳米纤维悬浮液，超声波输出功率为100～1500W，过滤时施加的压力为正压力或负压力，施加的压力范围为0.5～50kPa。

4.如权利要求1所述的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述的多孔纤维基材为静电纺纤维膜、非织造布、纤维素滤纸、机织物、针织物中的一种或多种的组合。

5.如权利要求1所述的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中脱除的具体方法为：真空干燥、鼓风干燥、超临界干燥、冷冻干燥、微波干燥和红外干燥中的任意一种。

6.一种采用权利要求1-5任意一项所述的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法制备的小孔径高孔隙率细菌纤维素纳米纤维复合膜，其特征在于，所述复合膜的表面为细菌纤维素纳米纤维所形成的完全覆盖的连续二维网状结构，网孔平均孔径为0.01～2μm，复合膜孔隙率为70～98％。

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