一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料及其制備方法，屬于空氣過濾材料的制備領(lǐng)域。該高效空氣過濾材料依次包含無紡布支撐層、抗菌纖維與微米纖維混紡的過濾層和納米纖維過濾層。含有細菌病毒的有害氣體經(jīng)過本發(fā)明的過濾材料，可以同時達到抗毒殺菌且對空氣中微小粒子具有高過濾效率的作用，具有抗菌、對空氣中微小粒子過濾效率高以及阻力相對較低的優(yōu)點，對粒徑為0.3微米的油性DOP粒子過濾效率可達99.99%，對0.07-0.2微米的氯化鈉粒子的過濾效率可達99.99%以上。同時在實際應(yīng)用中具有質(zhì)量輕，柔軟等優(yōu)勢，可用于制備口罩，防護面罩以及應(yīng)用防護服等抗菌防護用品。
【專利說明】一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料及其制備方法，該材料同時具有較好的抗菌性能，屬于空氣過濾材料的制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著科技的進步與工業(yè)的不斷發(fā)展，經(jīng)濟增長速度過快使得環(huán)境污染引起的周圍空氣質(zhì)量下降問題日益嚴重。環(huán)境監(jiān)測中心對PMlO (可吸入顆粒，大氣中直徑小于或是等于10微米的顆粒物)以及PM2.5 (可入肺顆粒，大氣中直徑小于或是等于2.5微米的顆粒物)的檢測力度增加，目前國內(nèi)華北、華東等城市地區(qū)，大氣中的PM2.5含量嚴重超標，造成眾所周知的灰霾天氣，嚴重危害人類的健康。PM2.5顆粒物是空氣中有毒、有害物質(zhì)良好的載體，可無阻擋直接進入到人類的肺部，使肺癌等疾病的發(fā)病率極大增加。對PM2.5的控制與防護對于人類的健康和人類社會的和諧發(fā)展至關(guān)重要。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的進步與生態(tài)環(huán)境的惡化，生活中、醫(yī)藥上的細菌、病毒無時不危害著人類的健康。通常病毒的直徑大約在200nm左右，因此采用單純的空氣過濾材料過濾很難達到較理性的目的，因此抗菌殺毒材料的研發(fā)對于解決細菌、病毒對人類的危害也是很有必要。將抗菌劑以特定方法附著在纖維過濾材料上，在過濾過程中，與空氣中的細菌、病毒結(jié)合，起到殺死病菌保護人類健康的目的。
[0004]空氣過濾用品例如口罩、空氣過濾器、防毒面具等在維護人類的綠色生活和身體健康中逐步占領(lǐng)重要地位?？諝鉃V料必須具有將空氣中的固體有害物質(zhì)截留或是與之發(fā)生吸附反應(yīng)等作用，才能達到凈化空氣，保證人類健康的目的。目前市場上的日用、醫(yī)用空氣過濾材料，例如口罩、面罩、防護服等，大多是采用無紡布制成，且多數(shù)沒有較好的抗菌性能。這類材料雖然具有生產(chǎn)工藝簡單、可大量生產(chǎn)等優(yōu)點，但是普遍質(zhì)地較硬、粗糙，且對空氣中較小粒子的過濾效率較低，缺少抗毒殺菌等功能，對于人類日常生活中較難過濾掉的油性物質(zhì)過濾能力較差，嚴重環(huán)境下不能夠很好的保護人類的健康。
[0005]納米材料在各方面的巨大潛力始終是未來人類開發(fā)的熱點。靜電紡絲技術(shù)作為一種生產(chǎn)納米纖維膜簡單有效的方法，逐步走向成熟。通過靜電紡絲生產(chǎn)的納米纖維膜具有聞比表面積、聞孔隙率、聞過濾效率以及質(zhì)量輕等優(yōu)點逐步引起人們的關(guān)注。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料及其制備方法。本發(fā)明的復(fù)合纖維膜材料具有抗毒殺菌、對空氣中微小粒子過濾效率高，同時對空氣中較難過濾的油性物質(zhì)也有較好的過濾能力等優(yōu)點。材料本身制備方法相對簡單，質(zhì)量輕，質(zhì)地柔軟，對人類健康有很好的保護作用。
[0007]—種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料，依次包含無紡布支撐層、抗菌纖維與微米纖維混紡的過濾層和納米纖維過濾層三部分。
[0008]所述的抗菌纖維由聚合物和抗菌劑組成,其質(zhì)量份組成為:聚合物99.9-98份,抗菌劑0.1-2份。
[0009]所述的抗菌劑為含銀、銅或鋅離子的無機粒子或無機沸石粒子，如硝酸銀，硝酸鋅等。無機粒子粒徑范圍為幾納米到幾十納米不等。
[0010]所述的抗菌纖維中的聚合物為聚丙烯腈，聚乳酸，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮等。
[0011]與抗菌纖維混紡的微米纖維由聚合物組成，所述微米纖維中的聚合物為聚醚砜、聚氨酯或聚酯等。
[0012]所述的納米纖維由聚合物組成，所述納米纖維中的聚合物為聚乙烯吡咯烷酮、聚醋酸乙烯酯、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈或尼龍6等。
[0013]所述的抗菌纖維與微米纖維混紡的過濾層中，所述的微米纖維直徑在400_900nm之間，抗菌纖維直徑在200-400nm之間。
[0014]所述的納米纖維過濾層中，在混紡的過濾層上電紡一層超細納米纖維膜，所述的納米纖維直徑在80_200nm之間。
[0015]復(fù)合膜(抗菌纖維與微米纖維混紡的過濾層和納米纖維過濾層)整體厚度為70-150 μ m，其中納米纖維過濾層厚度為0.5 μ m-1 μ m。
[0016]本發(fā)明是一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料，制備方法為直接在無紡布支撐層上，先靜電紡絲抗菌纖維與微米纖維混紡的過濾層，然后在形成的混紡的過濾層上，再靜電紡絲納米纖維過濾層。
[0017]在抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法中，采用滾筒式接收裝置的多噴頭靜電紡絲機。紡出的纖維膜具有較好的均勻性，用于空氣過濾具有很大的優(yōu)勢。
[0018]所述的抗菌纖維與微米纖維混紡的過濾層的制備方法，包括如下步驟:
[0019](I)將抗菌劑溶解在有機溶劑中，然后加入聚合物顆粒，攪拌溶解；
[0020](2)將微米纖維的聚合物顆粒加入到有機溶劑中，攪拌溶解；
[0021](3)將步驟(I)和步驟(2)配置好的兩種紡絲液分別加入到靜電紡絲機的兩個噴絲頭中，控制紡絲條件同時紡絲。
[0022]步驟(I)中，所用的溶劑同時起到溶解和還原抗菌劑中離子的作用，如二甲基甲酰胺DMF、乙醇、二氯甲烷DCM與二甲基甲酰胺DMF的混合溶劑。
[0023]步驟(2)中，所用的有機溶劑可為二甲基甲酰胺DMF，三氟乙酸TFA與二氯甲烷DCM的混合有機溶劑。
[0024]有益效果
[0025](I)本發(fā)明為一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料，在抵抗細菌的同時，對空氣中微小粒子有很好的空氣過濾效率(包括對油性物質(zhì)的過濾)。
[0026](2)所制備的復(fù)合納米材料在流速為14.2cm/s下的加載測試過程中，對0.33微米的DOP油性氣溶膠過濾效率可達99.99%。對0.07-0.2微米的氯化鈉氣溶膠的過濾效率可達99.99%以上。
[0027](3)靜電紡絲抗菌纖維與靜電紡微米纖維混紡的過濾層，采用靜電紡雙噴頭混紡技術(shù)使得兩種纖維互相交織，很大程度上增加了兩種纖維間的粘合力，增加力學(xué)強度的同時降低了過濾膜的阻力。
[0028](4)本發(fā)明所制備的空氣過濾復(fù)合膜制備工藝相對簡單，質(zhì)量輕，過濾效率高，在外界環(huán)境下對人類有很好的保護作用，可用于制作口罩，防護服以及防護面罩等。[0029]下面通過附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護范圍的限制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明的抗菌復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的簡單制備流程。
【具體實施方式】
[0031]如下圖1所示為本發(fā)明所提出的抗菌復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的簡單制備流程。首先將所需的無紡布裝置固定在接收滾筒上，將所需的兩種混紡原料a和b分別裝在兩個注射器中，進行對噴紡絲，得到兩層的復(fù)合纖維膜。然后在上層直接噴涂一層紡絲液c形成納米纖維膜，即得所需的復(fù)合纖維膜。
[0032]按照圖1所示的流程，直接在無紡布支撐層上，采用滾筒式接收裝置的多噴頭靜電紡絲機，靜電紡絲抗菌纖維與微米纖維混紡的過濾層，然后在形成的混紡的過濾層上，再靜電紡絲納米纖維過濾層。
[0033](I)將抗菌劑溶解在有機溶劑中，然后加入聚合物顆粒，攪拌溶解；
[0034](2)將微米纖維的聚合物顆粒加入到有機溶劑中，攪拌溶解；
[0035](3)將步驟(I)和步驟(2)配置好的兩種紡絲液分別加入到靜電紡絲機的兩個噴絲頭中，控制紡絲條件同時紡絲，得到抗菌纖維與微米纖維混紡的過濾層；
[0036](4)將納米纖維聚合物溶解于溶劑中，加入到靜電紡絲機的噴絲頭中，控制紡絲條件，在前面紡出的混紡過濾層上直接電紡，得到納米纖維膜。
[0037]圖1中，I表示無紡布支撐層，2表示抗菌纖維與微米纖維混紡的纖維層，3表示最上層的納米纖維層。a為抗菌纖維的紡絲液，由聚合物和抗菌劑組成，聚合物99.9-98份，抗菌劑0.1-2份?？咕鷦楹y、銅或鋅離子的無機粒子或無機沸石粒子，如硝酸銀，硝酸鋅等；聚合物為聚丙烯腈，聚乳酸，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮等。b為微米纖維的紡絲液，由聚合物聚醚砜、聚氨酯或聚酯等溶解在溶劑中得到。c為納米纖維的紡絲液，由聚合物聚乙烯吡咯烷酮、聚醋酸乙烯酯、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈或尼龍6等溶解在溶劑中得到。實施例中的“份”均指“重量份”。
[0038]實施例1
[0039]一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法:(I)將3g的聚酯切片溶于15ml混合溶劑中(選用三氟乙酸TFA:二氯甲烷DCM為4:1)，攪拌溶解。(2)將I份硝酸銀加入到二甲基甲酰胺DMF溶劑中攪拌溶解，在加入99份聚丙烯腈切片攪拌溶解，聚丙烯腈質(zhì)量分數(shù)為28w% ；(3)將兩種聚合物溶液分別加入到兩個注射器中，采用滾筒式接收裝置，控制紡絲電壓為18KV，擠出速度0.0Olmm/s，接收距離為15cm，紡出交織纖維膜，厚度為100 μ m。交織膜中聚酯電紡纖維直徑900nm左右，含銀聚丙烯腈纖維直徑為300nm左右；
(4)將1.7g尼龍6切片溶解于15ml甲酸中，加入到注射器中，控制紡絲電壓為20KV，接收距離為12cm，在前面紡出的交織纖維膜上直接電紡直徑為IOOnm左右的尼龍6納米纖維膜，電紡時間為40min，納米纖維膜厚度為0.5 μ m ; (5)采用TSI8130自動空氣過濾測試儀，調(diào)節(jié)氣溶膠流速為14.2cm/s,常溫下加載測試。結(jié)果表明材料對0.33微米的DOP油性氣溶膠過濾效率可達99.99%。對0.07-0.2微米的氯化鈉氣溶膠的過濾效率可達99.99%以上。[0040]實施例2
[0041]一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法:(I)將3g的聚酯切片溶于15ml混合溶劑中(選用TFA:DCM為4:1)，攪拌溶解。(2)將I份硝酸銀加入到乙醇溶劑中攪拌溶解，在加入99份聚乙烯吡咯烷酮粉末攪拌溶解，聚乙烯吡咯烷酮體積分數(shù)為25%； (3)將兩種聚合物溶液分別加入到兩個注射器中，采用滾筒式接收裝置，控制紡絲電壓為18KV，擠出速度0.0Olmm/s，接收距離為15cm，紡出交織纖維膜，厚度為100 μ m。交織膜中聚酯電紡纖維直徑900nm左右，含銀聚乙烯吡咯烷酮纖維直徑為200nm左右；(4)將
1.7g尼龍6切片溶解于15ml甲酸中，加入到注射器中，控制紡絲電壓為20KV，接收距離為12cm，在前面紡出的交織纖維膜上直接電紡直徑為IOOnm左右的尼龍6納米纖維，電紡時間為40min，納米纖維膜厚度為0.5μ m ; (5)采用TSI8130自動空氣過濾測試儀，調(diào)節(jié)氣溶膠流速為14.2cm/s,常溫下加載測試。結(jié)果表明材料對0.33微米的DOP油性氣溶膠過濾效率可達99.99%。對0.07-0.2微米的氯化鈉氣溶膠的過濾效率可達99.99%以上。
[0042]實施例3
[0043]一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法:(I)將3g的聚酯切片溶于15ml混合溶劑中(選用TFA =DCM為4:1)，攪拌溶解。(2)將I份硝酸銀加入到二氯甲烷與DMF的混合溶劑中(體積比為DCM =DMF為4:1)溶劑中攪拌溶解，在加入99份聚乳酸切片攪拌溶解，聚乳酸質(zhì)量分數(shù)為8w% ；(3)將兩種聚合物溶液分別加入到兩個注射器中，采用滾筒式接收裝置，控制紡絲電壓為18KV，擠出速度0.0Olmm/s，接收距離為15cm，紡出交織纖維膜，厚度為ΙΟΟμπι。交織膜中聚酯電紡纖維直徑900nm左右，含銀纖維聚乳酸直徑為400nm左右；(4)將1.7g尼龍6切片溶解于15ml甲酸中，加入到注射器中，控制紡絲電壓為20KV，接收距離為12cm，在前面紡出的交織纖維膜上直接電紡直徑為IOOnm左右的尼龍6納米纖維膜，電紡時間為40min，納米纖維膜厚度為0.5μπι ;(5)采用TSI8130自動空氣過濾測試儀，調(diào)節(jié)氣溶膠流速為14.2cm/s,常溫下加載測試。結(jié)果表明材料對0.33微米的DOP油性氣溶膠過濾效率可達99.99%。對0.07-0.2微米的氯化鈉氣溶膠的過濾效率可達99.99%以上。
[0044]實施例4
[0045]一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法:(I)將3g的聚酯切片溶于15ml混合溶劑中(選用TFA =DCM為4:1)，攪拌溶解。(2)將I份硝酸銀加入到乙醇溶劑中攪拌溶解，在加入99份聚乙烯醇切片攪拌溶解，聚乙烯醇質(zhì)量分數(shù)為7w% ；(3)將兩種聚合物溶液分別加入到兩個注射器中，采用滾筒式接收裝置，控制紡絲電壓為18KV，擠出速度
0.0Olmm/s，接收距離為15cm，紡出交織纖維膜，厚度為ΙΟΟμπι。交織膜中聚酯電紡纖維直徑900nm左右，含銀聚乙烯醇纖維直徑為400nm左右；(4)將1.7g尼龍6切片溶解于15ml甲酸中，加入到注射器中，控制紡絲電壓為20KV，接收距離為12cm，在前面紡出的交織纖維膜上直接電紡直徑為IOOnm左右的尼龍6納米纖維膜，電紡時間為40min，納米纖維膜厚度為0.5μπι ;(5)采用TSI8130自動空氣過濾測試儀，調(diào)節(jié)氣溶膠流速為14.2cm/s，常溫下加載測試。結(jié)果表明材料對0.33微米的DOP油性氣溶膠過濾效率可達99.99%。對0.07-0.2微米的氯化鈉氣溶膠的過濾效率可達99.99%以上。
[0046]實施例5
[0047]一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法:(I)將3g的聚酯切片溶于15ml混合溶劑中(選用TFA =DCM為4:1)，攪拌溶解。(2)將0.1份硝酸銀加入到DMF溶劑中攪拌溶解，在加入99.9份聚丙烯腈切片攪拌溶解，聚丙烯腈質(zhì)量分數(shù)為28w% ; (3)將兩種聚合物溶液分別加入到兩個注射器中，采用滾筒式接收裝置，控制紡絲電壓為18KV，擠出速度0.0Olmm/s，接收距離為15cm，紡出交織纖維膜，厚度為100 μ m。交織膜中聚酯電紡纖維直徑900nm左右，含銀聚丙烯腈纖維直徑為300nm左右；(4)將4g聚乙烯吡咯烷酮溶解于15ml無水乙醇中，加入到注射器中，控制紡絲電壓為19KV，接收距離為12cm，在前面紡出的交織纖維膜上直接電紡直徑為150nm左右的聚乙烯吡咯烷酮納米纖維膜。電紡時間為40min，納米纖維膜厚度為0.7μπι ;(5)采用TSI8130自動空氣過濾測試儀，調(diào)節(jié)氣溶膠流速為14.2cm/s，常溫下加載測試。結(jié)果表明材料對0.33微米的DOP油性氣溶膠過濾效率可達99.99%。對0.07-0.2微米的氯化鈉氣溶膠的過濾效率可達99.99%以上。
[0048]實施例6
[0049]一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法:(I)將3.6g的聚醚砜粉末溶于IOml DMF溶劑中，攪拌溶解。(2)將2份硝酸銀加入到DMF溶劑中攪拌溶解，在加入98份聚丙烯腈切片攪拌溶解，聚丙烯腈質(zhì)量分數(shù)為28w% ；(3)將兩種聚合物溶液分別加入到兩個注射器中，采用滾筒式接收裝置，控制紡絲電壓為18KV，擠出速度0.0Olmm/s，接收距離為15cm，紡出交織纖維膜；厚度為ΙΟΟμπι。交織膜中聚醚砜電紡纖維直徑600nm左右，含銀聚丙烯腈纖維直徑為300nm左右；(4)將1.7g尼龍6切片溶解于15ml甲酸中，加入到注射器中，控制紡絲電壓為20KV，接收距離為12cm，在前面紡出的交織纖維膜上直接電紡直徑為IOOnm左右的尼龍6納米纖維膜。電紡時間為40min，納米纖維膜厚度為0.5 μ m ;(5)采用TSI8130自動空氣過濾測試儀，調(diào)節(jié)氣溶膠流速為14.2cm/s，常溫下加載測試。結(jié)果表明材料對0.33微米的DOP油性氣溶膠過濾效率可達99.99%。對0.07-0.2微米的氯化鈉氣溶膠的過濾效率可達99.99%以上。
[0050]實施例7
[0051]一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法:(I)將3.6g的聚醚砜粉末溶于IOmlDMF溶劑中，攪拌溶解。(2)將1.5份硝酸銀加入到DMF溶劑中攪拌溶解，在加入98.5份聚丙烯腈切片攪拌溶解，聚丙烯腈質(zhì)量分數(shù)為28w% ；(3)將兩種聚合物溶液分別加入到兩個注射器中，采用滾筒式接收裝置，控制紡絲電壓為18KV，擠出速度0.001mm/s,接收距離為15cm，紡出交織纖維膜；厚度為100
[0052]μ m。交織膜中聚醚砜電紡纖維直徑600nm左右，含銀聚丙烯腈纖維直徑為300nm左右；(4)將1.7g尼龍6切片溶解于15ml甲酸中，加入到注射器中，控制紡絲電壓為20KV，接收距離為12cm，在前面紡出的交織纖維膜上直接電紡直徑為IOOnm左右的尼龍6納米纖維膜。電紡時間為40min，納米纖維膜厚度為0.5 μ m ; (5)采用TSI 8130自動空氣過濾測試儀，調(diào)節(jié)氣溶膠流速為14.2cm/s,常溫下加載測試。結(jié)果表明材料對0.33微米的DOP油性氣溶膠過濾效率可達99.99%。對0.07-0.2微米的氯化鈉氣溶膠的過濾效率可達99.99%以上。
[0053]實施例8
[0054]一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法:(I)將2.5g的聚氨酯粉末溶于IOml DMF溶劑中，攪拌溶解。(2)將1.5份硝酸鋅加入到DMF溶劑中攪拌溶解，在加入98.5份聚丙烯腈切片攪拌溶解，聚丙烯腈質(zhì)量分數(shù)為28w% ；(3)將兩種聚合物溶液分別加入到兩個注射器中，采用滾筒式接收裝置，控制紡絲電壓為18KV，擠出速度0.0Olmm/s,接收距離為15cm，紡出交織纖維膜；厚度為145 μ m。交織膜中聚氨酯電紡纖維直徑700nm左右，含鋅聚丙烯腈纖維直徑為300nm左右；(4)將1.7g尼龍6切片溶解于15ml甲酸中，加入到注射器中，控制紡絲電壓為20KV，接收距離為12cm，在前面紡出的交織纖維膜上直接電紡直徑為IOOnm左右的尼龍6納米纖維膜。電紡時間為40min，納米纖維膜厚度為0.5 μ m ;
(5)采用TSI 8130自動空氣過濾測試儀，調(diào)節(jié)氣溶膠流速為14.2cm/s，常溫下加載測試。結(jié)果表明材料對0.33微米的DOP油性氣溶膠過濾效率可達99.99%。對0.07-0.2微米的氯化鈉氣溶膠的過濾效率可達99.99%以上。
[0055]實施例9
[0056]一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法:(I)將3.6g的聚醚砜粉末溶于IOml DMF溶劑中，攪拌溶解。(2)將2份硝酸銀加入到DMF溶劑中攪拌溶解，在加入98份聚丙烯腈切片攪拌溶解，聚丙烯腈質(zhì)量分數(shù)為28w% ；(3)將兩種聚合物溶液分別加入到兩個注射器中，采用滾筒式接收裝置，控制紡絲電壓為18KV，擠出速度0.0Olmm/s，接收距離為15cm，紡出交織纖維膜；厚度為70 μ m。交織膜中聚醚砜電紡纖維直徑600nm左右，含銀聚丙烯腈纖維直徑為300nm左右；(4)將4.0g聚乙烯吡咯烷酮溶解于15ml無水乙醇中，加入到注射器中，控制紡絲電壓為20KV，接收距離為12cm，在前面紡出的交織纖維膜上直接電紡直徑為150nm左右的聚乙烯吡咯烷酮納米纖維膜。電紡時間為40min，納米纖維膜厚度為0.7μπι ;(5)采用TSI8130自動空氣過濾測試儀，調(diào)節(jié)氣溶膠流速為14.2cm/s,常溫下加載測試。結(jié)果表明材料對0.33微米的DOP油性氣溶膠過濾效率可達99.99%。對
0.07-0.2微米的氯化鈉氣溶膠的過濾效率可達99.99%以上。
[0057]實施例10
[0058]一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法:(I)將3g的聚酯切片溶于15ml混合溶劑中(選用TFA =DCM為4:1)，攪拌溶解。(2)將0.1份硝酸銀加入到乙醇溶劑中攪拌溶解，在加入99.9份聚乙烯醇切片攪拌溶解，聚乙烯醇質(zhì)量分數(shù)為7w% ；(3)將兩種聚合物溶液分別加入到兩個注射器中，采用滾筒式接收裝置，控制紡絲電壓為18KV，擠出速度0.0Olmm/s，接收距離為15cm，紡出交織纖維膜，厚度為ΙΟΟμπι。交織膜中聚酯電紡纖維直徑900nm左右，含銀聚乙烯醇纖維直徑為400nm左右；(4)將1.2g聚乳酸切片溶解于15ml六氟異丙醇中，加入到注射器中，控制紡絲電壓為20KV，接收距離為12cm，在前面紡出的交織纖維膜上直接電紡直徑為300nm左右的聚乳酸納米纖維膜。電紡時間為40min，納米纖維膜厚度為0.6 μ m ; (5)采用TSI8130自動空氣過濾測試儀，調(diào)節(jié)氣溶膠流速為14.2cm/s，常溫下加載測試。結(jié)果表明材料對0.33微米的DOP油性氣溶膠過濾效率可達99.99%。對0.07-0.2微米的氯化鈉氣溶膠的過濾效率可達99.99%以上。
[0059]實施例11
[0060]一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法:(I)將3g的聚酯切片溶于15ml混合溶劑中(選用TFA =DCM為4:1)，攪拌溶解。(2)將I份硝酸鋅加入到乙醇溶劑中攪拌溶解，在加入99份聚乙烯醇切片攪拌溶解，聚乙烯醇質(zhì)量分數(shù)為7w% ；(3)將兩種聚合物溶液分別加入到兩個注射器中，采用滾筒式接收裝置，控制紡絲電壓為18KV，擠出速度0.0Olmm/s，接收距離為15cm，紡出交織纖維膜，厚度為ΙΟΟμπι。交織膜中聚酯電紡纖維直徑900nm左右，含鋅聚乙烯醇纖維直徑為400nm左右；(4)將5.4g聚丙烯腈切片溶解于15mlDMF中，加入到注射器中，控制紡絲電壓為20KV，接收距離為12cm，在前面紡出的交織纖維膜上直接電紡直徑為250nm左右的聚丙烯腈納米纖維膜。電紡時間為40min，納米纖維膜厚度為lym;(5)采用TSI8130自動空氣過濾測試儀，調(diào)節(jié)氣溶膠流速為14.2cm/s,常溫下加載測試。結(jié)果表明材料對0.33微米的DOP油性氣溶膠過濾效率可達99.99%。對
0.07-0.2微米的氯化鈉氣溶膠的過濾效率可達99.99%以上。
[0061]含有細菌病毒的有害氣體經(jīng)過上述復(fù)合過濾膜，可以將氣體中顆粒粒徑較小的粒子過濾掉，然后抗菌層與其中的病毒、細菌吸附結(jié)合，達到抗毒殺菌且對空氣中微小粒子具有高過濾效率的作用。采用抗菌纖維層銀離子的負載采用一步還原法，即將抗菌劑與聚合物顆粒以一定比例加入到有機溶劑中進行靜電紡絲。該方法制備的復(fù)合抗菌纖維材料具有抗菌、對空氣中微小粒子過濾效率高以及阻力相對較低的優(yōu)點，對粒徑為0.3微米的油性DOP粒子過濾效率可達99.99%，對0.07-0.2微米的氯化鈉粒子的過濾效率可達99.99%以上。同時在實際應(yīng)用中具有質(zhì)量輕，柔軟等優(yōu)勢，可用于制備口罩，防護面罩以及應(yīng)用防護服等抗菌防護用品。
【權(quán)利要求】
1.一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料，其特征在于:依次包含無紡布支撐層、抗菌纖維與微米纖維混紡的過濾層和納米纖維過濾層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料，其特征在于:所述的抗菌纖維由聚合物和抗菌劑組成，其質(zhì)量份組成為:聚合物99.9-98份，抗菌劑0.1-2份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料，其特征在于:所述的抗菌纖維中，所述的抗菌劑為含銀、銅或鋅離子的無機粒子或無機沸石粒子，所述的聚合物為聚丙烯腈、聚乳酸、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料，其特征在于:所述的微米纖維由聚合物組成，所述的聚合物為聚醚砜、聚氨酯或聚酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料，其特征在于:所述的納米纖維由聚合物組成，所述的聚合物為聚乙烯吡咯烷酮、聚醋酸乙烯酯、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈或尼龍6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料，其特征在于:所述的微米纖維直徑為400-900nm，抗菌纖維直徑為200_400nm ;所述的納米纖維直徑為80_200nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料，其特征在于:所述的抗菌纖維與微米纖維混紡的過濾層和納米纖維過濾層的整體厚度為70-150 μ m，其中納米纖維過濾層厚度為0.5 μ m-1 μ m。
8.權(quán)利要求1-7中任一項所述的抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法，其特征在于:直接在無紡布支撐層上，靜電紡絲抗菌纖維與微米纖維混紡的過濾層，然后再靜電紡絲納米纖維過濾層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法，其特征在于:所述的靜電紡絲采用滾筒式接收裝置的多噴頭靜電紡絲機。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的抗菌的復(fù)合納米纖維高效空氣過濾材料的制備方法，其特征在于:靜電紡絲抗菌纖維與微米纖維混紡的過濾層，包括如下步驟: (1)將抗菌劑溶解在有機溶劑中，然后加入聚合物顆粒，攪拌溶解； (2)將另一種微米纖維的聚合物顆粒加入到混合有機溶劑中，攪拌溶解； (3)將步驟(I)和步驟(2)配置好的兩種紡絲液分別加入到靜電紡絲機的兩個噴絲頭中，控制紡絲條件同時紡絲。
【文檔編號】B32B27/18GK103520999SQ201210233875
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月6日
【發(fā)明者】李從舉, 王嬌娜, 李麗 申請人:北京服裝學(xué)院