[发明专利]一种高透抗菌聚酰亚胺/壳聚糖复合纳米纤维空气过滤膜的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了一种高透抗菌聚酰亚胺/壳聚糖复合纳米纤维空气过滤膜的制备方法及其产品和应用，属于新材料技术领域；包括以下步骤：以聚酰胺酸作为前驱体溶液进行静电纺丝，经热亚胺化形成聚酰亚胺纳米纤维膜，再次通过静电纺丝在聚酰亚胺纳米纤维膜表面负载一层壳聚糖复合纳米纤维，所述壳聚糖复合纳米纤维所用的壳聚糖是经过酶降解的改性壳聚糖；本发明在引入抗菌性的同时提升过滤性能，并且降低了聚氧化乙烯的使用量，提高了该空气过滤膜的抗菌性能。

技术领域

本发明涉及新材料领域，特别是涉及一种高透抗菌聚酰亚胺/壳聚糖复合纳米纤维空气过滤膜的制备方法及其产品和应用。

背景技术

近年来，由于大气问题污染情况严重，大气中污染物颗粒的去除显得愈发重要。颗粒污染的种类包括粉尘、烟雾等，其中以PM_0.3、PM_2.5、PM₁₀等可吸入颗粒的危害最为严重。PM颗粒尺寸较小，且携带大量的细菌病毒会伴随着呼吸进入人体循环系统，在日常工作生活中长时间处于空气质量较差的环境会对人民群众的身体健康造成巨大影响。

为保障人体健康，提供清洁舒适的工作生活环境，制备一种高效过滤同时具备抗菌性能的材料显得至关重要。随着人们生活质量的提高以及科技的发展，市场对过滤材料的需求大幅提高，不论是制药工程行业、食品安全行业、建筑行业亦或是汽车行业都需要空气过滤材料来优化环境。

聚酰亚胺(PI)是酰亚胺单体的聚合物，具有良好的耐化学性、优异的机械性能，突出的光学透明性以及在高温下具有极好的热稳定性。同时，由于其高偶极矩(6.2D)的特性使其为PM颗粒的吸附提供了大量的吸附位点。自从聚酰亚胺作为空气过滤材料应用以来，研究人员提出多种改性方法以提高其过滤效率。壳聚糖作为一种天然高分子化合物，具有价格低廉，生物相容性好，抑菌性能优异等优点。有研究表明壳聚糖(CTS)具有的官能团使其被应用于增强过滤性能，但是壳聚糖可纺丝性能较差，需要引入其他材料来共纺。聚氧化乙烯(PEO)可溶解于水性溶液常被用于电纺超细纤维，其作为生物相容性聚合物有多糖的性质，具有线性结构并可与其他聚合物形成氢键。因此常被用于提高壳聚糖的可纺性。但聚氧化乙烯往往需要添加到较高的比例(如PEO/CTS质量比为7:3)，才能提高喷射流分化能力,从而降低纤维直径,并实现各成分均匀分布。而较高的聚氧化乙烯添加比例将导致空气过滤材料中壳聚糖的有效含量降低，从而影响该材料的抑菌性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种高透抗菌聚酰亚胺/壳聚糖复合纳米纤维空气过滤膜的制备方法及其产品和应用，以聚酰胺酸(PAA)作为前驱体溶液进行静电纺丝，经热亚胺化形成聚酰亚胺，再次静电纺丝，在聚酰亚胺纳米纤维膜表面负载一层改性壳聚糖复合纳米纤维，从而引入抗菌性的同时提升过滤性能，并且降低了聚氧化乙烯的使用量，提高了该空气过滤膜的抗菌性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种高透抗菌聚酰亚胺/壳聚糖复合纳米纤维空气过滤膜的制备方法，包括以下步骤：以聚酰胺酸作为前驱体溶液进行静电纺丝，经热亚胺化形成聚酰亚胺纳米纤维膜，再次通过静电纺丝在聚酰亚胺纳米纤维膜表面负载一层壳聚糖复合纳米纤维，所述壳聚糖复合纳米纤维所用的壳聚糖是经过酶降解的改性壳聚糖。

进一步地，所述再次静电纺丝的过程是所述改性壳聚糖与聚氧化乙烯共纺。

进一步地，所述壳聚糖与聚氧化乙烯的质量比为8:3。

进一步地，所述酶降解使用的酶为木瓜蛋白酶、纤维素酶、溶菌酶和胃蛋白酶中的至少一种。

进一步地，所述酶降解使用的酶为纤维素酶与溶菌酶按照质量比1:1组成的复合酶。

进一步地，所述再次静电纺丝的纺丝液还包括二甲基亚砜和Triton X-100TM。

进一步地，所述酶降解的工艺参数为：温度40℃,时间2h，酶底物质量比1:10，pH7.0。