納米纖維濾膜因其獨(dú)特的納米級(jí)孔徑和高比表面積,在眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)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(yī)學(xué)等領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。因此,通過改性提升其親水性至關(guān)重要,以下為幾種常見的改性方法。
化學(xué)接枝改性:這是一種較為常用的方法。通過化學(xué)反應(yīng),在納米纖維表面引入親水性基團(tuán),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(chǎn)生活性位點(diǎn),然后與含有親水性基團(tuán)的單體發(fā)生接枝聚合反應(yīng)。以聚丙烯腈納米纖維濾膜為例,經(jīng)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(yīng)用中通量明顯提升。
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(duì)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(zhì)吸附,在生物醫(yī)學(xué)檢測應(yīng)用中,可有效避免因蛋白質(zhì)吸附導(dǎo)致的檢測誤差,提高檢測靈敏度和準(zhǔn)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(jìn)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(jī)械性能。通過調(diào)整 PVA 與 PVDF 的比例,可以準(zhǔn)確控制濾膜的親水性和其他性能,以滿足不同應(yīng)用場景的需求,在油水分離領(lǐng)域,這種共混改性的濾膜能有效分離油水混合物,對(duì)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(qiáng)濾膜的親水性。同時(shí),納米粒子還能起到增強(qiáng)作用,提高濾膜的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在空氣過濾應(yīng)用中,負(fù)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(jié)導(dǎo)致的濾膜堵塞,延長濾膜使用壽命 。