[发明专利]用于烟雾过滤的蚕丝蛋白基多功能纳米纤维膜及制备方法

说明书

本发明公开了用于烟雾过滤的蚕丝蛋白基多功能纳米纤维膜及制备方法，其具体操作步骤如下：将功能性纳米颗粒掺杂到蚕丝蛋白纺丝液中，通过静电纺丝得到蚕丝蛋白基多功能纳米纤维复合膜，将静电纺丝得到的蚕丝蛋白多功能纳米纤维复合膜在乙醇溶液中浸泡30min以上，压制干燥后得到蚕丝蛋白基多功能纳米纤维复合膜。该纳米纤维复合膜过滤效率高、生物相容性好、可降解性能好，同时具有压电性能和热释电性能，能够增强对烟雾的过滤效果。

技术领域

本发明涉及空气过滤材料，特指一种蚕丝蛋白基多功能纳米纤维膜的制备方法及其应用。

背景技术

随着我国社会经济持续高速发展，环境污染的负担也不断加重，向大气中持续排放的物质数量越来越多，引起大气成分发生急剧的变化，致使区域性污染事件(霾污染、光化学烟雾等)频发，严重威胁居民的身体健康。作为造成严重雾霾天气和室内污染的罪魁祸首，PM_2.5对人体健康和大气环境质量的影响更大，与较粗的大气颗粒物相比，细颗粒物粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远。由于PM_2.5不能被人体直接拦截，导致其深入到细支气管和肺泡后，被肺泡巨噬细胞吞噬后进入淋巴系统，引发心血管疾病。大量研究表明颗粒物污染己成为危害人类健康的“隐形杀手”，也成为全世界各国共同关注的问题。根据中国环境空气质量标准GB 3095-2012，PM_2.5颗粒物平均二级浓度在24小时的限值为75μg/cm³，超出该限制时应该佩戴口罩或其它过滤设备以避免颗粒物的危害。目前，市场上商用比较广泛的空气过滤材料主要是高分子聚合物等纤维过滤材料，且其纤维直径一般在微米级，虽然可以对微米级以上颗粒有较好的过滤效率，但对亚微米颗粒却难以实现有效过滤。且该类高分子聚合物存在毒理性不确定、长期接触对人体有害、废弃后难以降解等问题。

蚕丝是一种来源丰富、可食用、生物相容性好及环境友好的可再生天然材料。蚕丝由蚕丝蛋白和丝胶蛋白组成，其中蚕丝蛋白占蚕丝总质量的70-80％。将蚕丝脱胶后得到蚕丝蛋白，通过静电纺丝技术制备纤维直径可控的纳米级纤维用于空气过滤材料具有较大的市场价值。如现有技术公开的以蚕丝为主要原料通过静电纺丝制备的丝蛋白纳米纤维膜，膜的结构稳定可控、生物相容性好，但是膜的力学性质差，自支撑性能差，不能直接用于空气过滤。如现有技术公开了一种蚕丝蛋白纤维空气过滤材料，对污染的空气具有防护功能，但是其再生蚕丝蛋白的制备方法是将蚕丝蛋白溶解到分子尺度，破坏了蚕丝蛋白原有的天然结构，使得制备得到的蚕丝蛋白纳米纤维膜的结构不同于天然的蚕丝蛋白结构，导致纳米纤维膜的力学性质不高，蚕丝蛋白纳米纤维层需要沉积在支撑基底上，自支撑力学性质差，且只能通过纤维层的物理阻挡对污染空气进行过滤，功能单一。

因此，需要发明一种具有自支撑、力学性质好、佩戴舒适、过滤效率高、生物相容性好，降解性能优异的多功能的蚕丝蛋白基空气过滤材料。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种可降解蚕丝蛋白基多功能纳米纤维复合膜及其应用。

本发明的目的之二是提供一种可降解蚕丝蛋白基多功能纳米纤维复合膜的制备方法。

为了达到上述的目的之一，本发明采用的技术方案如下，一种可降解蚕丝蛋白基多功能纳米纤维复合膜，将功能性纳米颗粒掺杂到蚕丝蛋白纺丝液中，通过静电纺丝得到蚕丝蛋白基多功能纳米纤维复合膜，将静电纺丝得到的蚕丝蛋白多功能纳米纤维复合膜在乙醇溶液中浸泡30min以上，优选30-60min，干燥后得到蚕丝蛋白基多功能纳米纤维复合膜。