[发明专利]一种聚乳酸纳米纤维滤芯膜的制备方法及滤芯膜和应用

说明书

本发明提供了一种聚乳酸纳米纤维滤芯膜的制备方法，包括将聚乳酸制成纺丝液，通过静电纺丝技术直接在基材表面制备纳米纤维膜，再与聚乳酸无纺布复合，得到最终产物。通过在纺丝液中增加低沸点溶剂，及在高湿度下进行纺丝，能够增加聚乳酸纳米纤维表面的孔隙率。所述方法能耗低，量产方便。得到的纳米纤维滤芯膜可重复使用、可降解，将其作为口罩滤芯使用能够减少口罩的更换频率，降低废弃一次性口罩对环境的影响。本发明还提供了该滤芯膜作为口罩滤芯的应用。

技术领域

本发明涉及纤维制造技术领域，具体涉及一种聚乳酸纳米纤维滤芯膜的制备方法，以及该方法制备得到的滤芯膜和将其作为口罩滤芯的应用。

背景技术

2019年底新型冠状病毒肺炎疫情全球肆虐，对于口罩这一公共安全卫生用品的需求激增，大量未妥善处理的废弃口罩对生态环境造成的损害也成为新的难题。据报道，2020年共有15亿个废弃口罩流入海洋，大部分是一次性口罩，会在自然环境中存在几百年。目前全球疫情尚未得到有效控制，同时可预测在疫情之后，人们对于口罩的使用可能会成为常态，废弃口罩的处理问题亟待解决。

聚乳酸(PLA)是一种新型的生物降解材料，使用可再生的植物资源(如玉米)所提取出的淀粉原料制成。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，这对保护环境非常有利，是公认的环境友好材料。

静电纺丝不同于传统的纺丝加工技术，它主要是借助于高压静电场使聚合物溶液或熔体带电并产生形变，在末端处形成悬垂的锥状液滴；液滴在电场力的牵引作用下，喷射牵引成纤维。此时电场作用下溶剂挥发、溶质固化，射流喷射到接收板上，获得纳米超细纤维。静电纺丝技术为纳米材料科学的发展起到了不可替代的作用，制备方法的不同可以得到不同结构的纳米纤维。然而目前没有以聚乳酸为原料通过静电纺丝技术制备口罩滤芯的方法。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种聚乳酸纳米纤维滤芯膜的制备方法。

本发明的第二目的在于提供上述方法制备得到的滤芯膜和应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种聚乳酸纳米纤维滤芯膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)纺丝液的制备：将聚乳酸固体、助剂和溶剂加入容器内，搅拌得到纺丝液；

优选地，所述聚乳酸的重均分子量Mw为50000～250000，聚乳酸在纺丝液中的质量百分含量为8％～15％。

优选地，所述溶剂包括第一溶剂和第二溶剂，所述第一溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)中的至少一种；所述第二溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、丙酮中的至少一种。所述第一溶剂与第二溶剂的体积比为(3～4):1。

优选地，所述助剂选自十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、甜菜碱型两性表面活性剂、辛基酚聚氧乙烯醚、失水山梨糖醇脂肪酸酯中的至少一种。所述助剂在纺丝液中的质量百分含量为0.1％～0.4％。

优选地，所述搅拌温度为60～80℃，时间为5～10h。

(2)滤芯膜的制备：以聚乳酸纺粘无纺布或聚乳酸熔喷布为基材，通过静电纺丝在基材表面覆盖一层纳米纤维膜，再在所述纳米纤维膜表面增加一层聚乳酸无纺布进行复合，得到所述滤芯膜。

优选地，纺丝机参数为：如采用多针头电极设备，纺丝电压为15kV～25kV，电极间距为10～15cm；如采用无针头钢丝电极设备，纺丝电压为55kV～85kV，电极间距为15～19cm。

优选地，纺丝温度为20～24℃，纺丝相对湿度为60％～70％。