[发明专利]一种功能型空气过滤材料

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，特别地，涉及一种功能型空气过滤材料。

背景技术

近年来,我国的工业化发展迅速,城镇化速度不断加快,各种污染问题纷至沓来,其 中空气污染己成为当下环境污染的一个主要问题。工厂废气、汽车尾气、建筑粉尘、 居民生活等排放了大量的烟尘颗粒,而这些颗粒物也为细菌提供了生长繁殖的载体。这 些不单单会严重威胁人们的身体健康,同时也会对自然气候产生不良影响,破坏动物、 植物赖以生存的自然环境。2014年1月4日,国家减灾办、民政部通报2013年自然灾 情,首次将雾霾天气纳入。因此,设计和制备出能有效阻挡空气中细微粉尘颗粒物并具 有优良抗菌性能的口罩滤布材料是摆在人类面前的、关乎人类身体健康的重大课题。 对于尺寸在微米级以上的颗粒,传统非织造口罩滤布可以具有较好的过滤性能,但对于 尺寸在亚微米甚至纳米级的颗粒物质或细菌,传统非织造口罩滤布对其过滤性能较差, 而且具有抗菌功能化的空气过滤材料更是少之又少。

但是现有技术中，用于口罩的抗菌型空气过滤材料大多添加的抗菌剂为有机抗菌 剂或无机抗菌剂，环保性存在一定风险，因此，开发一种高效实用的无毒性的抗菌型 的空气净化材料是十分必要的。

发明内容

本发明目的在于提供一种功能型空气过滤材料，通过静电纺丝制备工艺，将添加 生物抗菌剂的纺丝液纺到基材上。本申请的空气过滤材料具有柔韧性好、纤维直径小、 孔隙率高、孔径分布均匀、质量轻、透气性好、环保性好、过滤效果明显的优势。

为实现上述目的，本发明提供了一种功能型空气过滤材料，所述功能型空气过滤 材料由基材和抗菌型静电纺丝纳米纤维层复合而成，所述抗菌型静电纺丝纳米纤维层 中的抗菌剂为生物抗菌剂；

进一步地，所述基材为无纺布、碳纤维；

进一步地，所述生物抗菌剂为倍半萜类生物碱、胆甾烷类生物碱、多糖抗菌肽、 木质素、诃子、白花酸藤子、松萝酸中的一种或几种组合，白花酸藤子和松萝酸配合 使用时，能够有效的对白色念珠菌的细胞质凝聚，从而导致细菌死亡；倍半萜类生物 碱、胆甾烷类生物碱可以直接将大肠杆菌、金黄色葡萄球菌溶解，导致病毒死亡；多 糖抗菌肽能够将金黄色葡萄球菌的细胞壁破坏，增强细胞膜通透性，从而导致细胞内 生命物质外泄，损害细菌酶系统，导致金黄色葡萄球菌病毒死亡；诃子、木质素可以 快速渗入大肠杆菌的细胞膜内致使大肠杆菌病毒失去活性，导致大肠杆菌病毒死亡；

进一步地，静电纺丝所用的聚合物为聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈中的一 种；

所述的功能型空气过滤材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)纺丝液的制备：将聚合物、抗菌剂、添加剂和溶剂按比例通过熔融或溶解共 混，经充分搅拌、超声分散形成均一溶液；

(2)静电纺丝：在18～35℃，相对湿度20～60％条件下，以0.1～10mL/h的灌注 速度将静电纺丝液、固化催化剂溶液输送到各自喷丝口，在纺丝电压为10～100kV， 将纺丝液纺到基材上；

进一步地，所述抗菌剂与聚合物的质量比为1～10:80～120；

进一步地，所述添加剂为大豆油、棕榈油、蓖麻油、亚麻油中的任意一种，所述 添加剂的用量为总量的1～5wt％，所述添加剂的加入能有效的调节溶剂体系的溶度参 数，有利于纤维膜结构的形成，增大孔隙率，从而增强透气性；

进一步地，所述溶剂为水和任意浓度的水和任意浓度的乙醇、正丙醇、异丙醇、 正戊醇、丁醇、丙二醇乙醚、丙醚、甲乙酮、环已酮、二氯甲烷、乙酸甲酯、乙酸乙 酯、乙酸丁酯、乙酸中的任意一种，所述溶剂的用量为总量的20～50wt％；

进一步地，所述固化剂是二乙撑三胺、2-乙基4-甲基咪唑、顺丁烯二酸酐、苯酚、 二氨基氨苯基甲烷中的一种，所述固化剂的用量为总量的0.1～6wt％；

进一步地，所述所得的抗菌空气过滤膜的纳米纤维层的克重为15～80克/平方米， 纳米纤维直径30nm～1μm。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明目的在于提供一种功能型空气过滤材料，通过静电纺丝制备工艺，将 添加生物抗菌剂的纺丝液纺到基材上，空气过滤材料具有柔韧性好、纤维直径小、孔 隙率高、孔径分布均匀、质量轻、透气性好、环保性好、过滤效果明显的优势。