[发明专利]一种空气净化用复合抗菌膜及制备方法

说明书

本发明提供一种空气净化用复合抗菌膜及制备方法，将纳米二氧化钛、氧化石墨烯、抗菌剂、分散剂、高分子聚合物、电气石纳米颗粒、竹醋液原浆和溶剂按一定比例配制成纺丝液，然后通过静电纺丝将该混合液纺到无纺布表面，即得空气净化用复合抗菌膜。本发明提供上述方法克服了现有空气净化过滤材料不具备高效抗菌的功能，采用静电纺丝技术制成的空气净化复合滤膜，抗菌剂中不含银、铜等贵重金属材料，采用的是廉价的有机材料和生物材料，抗菌效果好，制备成本低。本发明工艺简单，仅需配置好纺丝液，静电纺丝即可，既可用于空气净化器也可用于空调滤芯部件、口罩部件等产品中，适合大规模批量化生产。

技术领域

本发明涉及空气净化材料领域，特别是涉及一种空气净化用复合抗菌膜及制备方法。

背景技术

经济水平的提高使人们有能力去提升生活环境的品质。随着人们对于空气质量的认识的逐步提升，很多家庭开始使用空气过滤设备，对进入室内的空气进行过滤，以改善居住环境。随着人们对大气环境和室内空气质量的日益重视，空气净化器得到快速发展，对空调设施中空气过滤效率的要求也显得更为苛刻，对其核心部件滤芯材料的要求也越来越严格。

室内空气污染物按照形态可分为气态污染物包括氮氧化物、臭氧、甲醛以及一些挥发性有机化合物等和颗粒状污染物包括石棉、植物、动物纤维、花粉、细菌、霉菌和尘螨等。大部分挥发性有机化合物等可进行氧化还原，去除空气中污染物采用多相催化氧化法。通常采用TiO₂等光催化剂，在室温下利用空气中的水蒸气和氧进行光催化降解去除污染物，其与需要在较高温度下进行、操作步骤复杂的其他多相催化氧化法相比较，具有显著的优越性。纤维过滤材料是空气净化过滤用的主要材料，可以过滤粉尘等颗粒状污染物。纤维过滤材料的过滤机理可以分为惯性碰撞、直接拦截、布朗扩散和静电效应等。惯性碰撞是指当颗粒物的惯性达到具有足够的动量，能使其挣脱空气流线和冲击纤维时，产生惯性碰撞效应。质量或颗粒越大，惯性碰撞效率越显著。直接拦截是指当颗粒质量不够大，其惯性不足以脱离流体流线，颗粒直径撞击纤维，从而产生截留效应。布朗扩散是指非常小的颗粒不受流体影响，做布朗扩散运动，最终被纤维捕捉。颗粒物的质量越小，布朗扩散运动越剧烈，越容易被纤维捕集。静电效应指如果气溶胶颗粒物或者纤维带有静电时，颗粒物由于静电吸引被吸附到纤维表面。

目前市场上大部分采用光催化剂和纤维过滤材料作为空气净化产品能够有效除去空气中的挥发性有机物，粉尘离子等，但空气中还存在大量的致病细菌和病毒，传统过滤材料截留效率最低的粒径也是100~300纳米附近，而病毒通常直径为200纳米左右，因此病毒的过滤通常是很困难的。另外，空气净化器中的过滤材料在使用一段时间后，也容易滋生细菌和病毒，会造成二次污染，传统的过滤材料无法保持对细菌和病毒进行截留和灭杀。

专利公开号CN101293107公开了一种广谱生物杀菌性空气过滤材料及其制备方法，由生物抗菌剂和玻璃纤维滤纸组成，通过硅烷化、醛基化、缩合反应和去除物理吸附的抗菌剂而制得生物杀菌性空气过滤材料，该发明杀菌率高，对细菌、芽孢、病毒杀灭率大部分在99%以上，真菌被抑制不能生长，然而生物抗菌剂活性对环境敏感，抗菌效果难以长效保持。专利公开号CN107413160A公开了一种空气净化材料及其制备方法，将炭粉、负离子粉、钠米银、钠米二氧化钛、纳米蒙脱石等混合并搅拌粘结剂，将所述混合物烧结压缩成型，再浸入亚甲基双硫氰酸酯、薄荷提取液、生姜提取液和天然植物精油，得到空气净化材料。虽然纳米银、薄荷提取液、生姜提取液等成分增强了杀菌抑菌的效果，可抑制空气中的流感病毒和细菌，然而抗菌剂中含纳米银粒子等贵重金属材料，制备成本较高。

现有的方案虽然对空气中致病细菌和病毒有一定的截留和杀灭效果，然而其中抗菌剂对抗菌和病毒效果难以长效保证，进而难以满足人们对空净产品过滤效果日益增长的要求。此外，制备成本较高，不利于进行大规模批量化生产。

发明内容

针对现有空气净化过滤材料不具备高效抗菌的功能，本发明采用静电纺丝的方法提供一种空气净化用复合抗菌膜，抗菌杀毒效果优异，生产工艺简单，成本低廉，适合规模化生产。