[发明专利]一种具有抗菌性能的高效空气过滤用纳米纤维Murray膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有抗菌性能的高效空气过滤用纳米纤维Murray膜的制备方法，所述的纳米纤维Murray膜是由不同纤维直径的聚苯乙烯纤维膜、聚偏氟乙烯串珠纳米纤维膜、银掺杂尼龙6多尺度纳米纤维膜组成。所述的制备方法包括纺丝液配置和静电纺丝两个步骤。本发明所述的纳米纤维Murray膜具有梯度孔结构，可在提高过滤效率的同时大大降低过滤阻力，且具有抗菌性能，在空气过滤方面有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种纳米纤维的制备方法技术领域，具体涉及静电纺丝技术生产具有梯度孔结构的纳米纤维Murray膜的制备方法，属于功能性高分子纤维技术领域。

背景技术

静电纺空气滤料的研究始于上世纪80年代初，且到目前为止，静电纺空气滤料的研究已包括汽车内空气过滤器、一次性呼吸器、室内空气过滤系统、工业气体过滤设备等。其原料也覆盖广泛，合成纤维如聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、醋酸纤维素、聚酰胺(尼龙66、尼龙6)等、天然可降解纤维如木质素、壳聚糖等聚合物都可以通过静电纺丝技术来制备纳米纤维过滤膜。此外，关于静电纺丝纤维膜的表面改性或多层复合等方式来获得功能性纳滤膜的研究不在少数。通过对纳米材料的表面改性或物理复合等方式可以获得具有抗菌、抗氧化、耐高温等特殊功能性材料，可用于特定行业如拒油、阻燃、清除有害气体等，是近年来兴起的空气过滤材料研究领域的一个热点。

异形静电纺丝纤维用作过滤材料已有不少前人进行研究。相比于驻极熔喷材料过滤能力主要依赖于驻极后带有的静电吸附效果，且存在过滤效率随着呼吸及潮湿环境而衰减、过滤性能稳定性较差、甚至对超细颗粒无效、质量因数低等缺陷，并且现有驻极熔喷滤布不具备抑菌功能，病菌在滤布表面可长时间存活。异形静电纺丝纤维具有超细结构、高孔隙和大比表面积特性赋予了极高的表面吸附和过滤阻隔性能，高的孔隙率赋予其较低的过滤阻力，是良好的病毒防护材料。ZHANG等将不同直径的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)纤维作为PA6纳米纤维静电纺的接收层，通过调整PET纤维的直径和间隙，制备出了具有蛛网结构的过滤材料，针对300～500nm的空气中的颗粒，其过滤效率高达99.996％。(ZhangShichao，Liu Hui，Zuo Fenglei，Yin Xia，Yu Jianyong，Ding Bin.A Controlled Designof Ripple-Like Polyamide-6 Nanofiber/Nets Membrane for High-Efficiency AirFilter.[J].Small(Weinheim an der Bergstrasse，Germany)，2017，13(10).)然而，利用静电纺丝技术开发出的具有长期抗菌性能的空气过滤器，同时可以实现高效、低空气阻力的研究还很缺乏。

发明内容

本发明涉及一种具有抗菌性能的高效过滤纳米纤维Murray膜的制备方法。通过将静电纺丝聚苯乙烯纤维膜(PS MM)、聚偏氟乙烯串珠纳米纤维膜(PVDF NM)、掺杂有银纳米粒子AgNPs的多级尼龙6纳米纤维膜(PA6Ag MSNMs)层层复合构建出Murray膜。本发明Murray膜具有梯度孔结构，且PA6分支纳米纤维具有纳米级孔径，赋予其高过滤效率的同时大大降低过滤阻力，另外，PS纤维优良的吸油特性也使得其对油性粒子的过滤效率大大提高，在空气过滤方面有广阔的应用前景。

本发明所述的具有抗菌性能的高效过滤纳米纤维Murray膜的制备方法，其特征在于静电纺丝PS纤维膜、PVDF串珠纳米纤维膜、掺杂有银纳米粒子AgNPs的多级PA6层层复合。

本发明所述的PA6纺丝液溶剂为甲酸，PA6溶液浓度为16％～24％，其静电纺丝时间在20～40min。

本发明所述的PVDF纺丝液溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮的混合溶液，DMF与丙酮的体积比在7∶3到9∶1之间，PVDF溶液浓度为18％～22％，其静电纺丝时间在20～60min。

本发明所述的PS纺丝液溶剂为DMF，PS溶液浓度为20％～26％，其静电纺丝时间在20～60min。