抗菌纳米纤维膜的制备方法技术

本发明专利技术为一种抗菌纳米纤维膜的制备方法，包括纳米纤维膜的制备、杀菌剂溶液的制备及杀菌剂溶液修饰纳米纤维膜，其特征在于：所述抗菌纳米纤维膜是将纳米纤维膜浸泡在不同浓度的杀菌剂溶液中制得，所述的纳米纤维膜在有机单体或有机单体和无机杀菌剂溶液中通过聚合反应成膜，或在高分子溶液或高分子和无机混合溶液的杀菌剂溶液中直接浸泡成膜，所述的制备方法包括以下步骤：步骤（1）制备杀菌剂溶液；步骤（2）配制聚合物静电纺丝溶液及制备纳米纤维膜；步骤（3）杀菌剂溶液修饰纳米纤维膜，得到的核壳结构的多级孔纳米纤维交联结构薄膜为抗菌纳米纤维膜成品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纤维膜的制备方法，特别是公开一种，应用在医学，空气过滤，水处理等需要具备抗菌功能的领域。
技术介绍
21世纪的今天，科学技术的发展给人类的生存与发展做出了卓越的贡献，但是人类忽略了科技发展与环境问题的协同作用。自然界的生态环境遭受严重的破坏，人类的健康受到极大的威胁。2003年的非典，后期的各种禽流感以及细菌病毒肆意恒生使人类面临着前所未有的灾难。因此人们开始在吃喝住行、抗菌纺织品等方面上对抗菌具有极高的要求。传统的纳米纤维膜由于其纤维直径小，孔径小，孔隙率高，比表面积大等特点，使其在空气过滤，水处理，催化，医药等领域具有广泛的应用。但是，通过在纺丝液中添加各种小分子纳米颗粒不仅仅增加了纺丝工艺的难度，同时也大大降低了功能材料的活性点，其成本大大增加。传统的纳米纤维膜通过其表面修饰的多孔纳米纤维使其成形成壳核结构薄膜，且同时可以固定一些其它的纳米颗粒，金属颗粒如金属银，铜，锌，金属盐溶液如硝酸银，硝酸铜，硝酸锌，金属氧化物如氧化铜，氧化锌，氧化铁，氧化锆等，无机纳米颗粒如二氧化钛，电气石，勃姆石等其中的一种或多种，纳米纤维膜具有抗菌效果的同时固定了纳米颗粒，增加了其表面积和与细菌接触的范围，且具有不易脱落的特点，从而加强了抗菌效果。纳米纤维膜不仅具有优异的抗菌性能，还具有耐酸、耐水洗、无毒等特点，因此，制备有机无机杂化纳米抗菌剂对功能纳米纤维膜的修饰具有重大的实用意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了增强现有的纳米纤维膜的抗菌性能，克服其纳米纤维力学性能差、不耐搓和抗污染性能差等缺点，公开一种。本专利技术是这样实现的:一种，包括纳米纤维膜的制备、杀菌剂溶液的制备及杀菌剂溶液修饰纳米纤维膜，其特征在于:所述抗菌纳米纤维膜是将纳米纤维膜浸泡在不同浓度的杀菌剂溶液中制得，所述的纳米纤维膜在有机单体或有机单体和无机杀菌剂溶液中通过聚合反应成膜，或在高分子溶液或高分子和无机混合溶液的杀菌剂溶液中直接浸泡成膜，所述的制备方法包括以下步骤: A、步骤(I)制备杀菌剂溶液: (a)将0.1?20重量份的杀菌剂粉末或杀菌剂溶液溶解或分散在水中，温度控制在20?50°C，搅拌I?3小时； (b)在20?50°C水浴温度条件下，加入抗菌纳米颗粒或者盐溶液，然后采用超声波震荡或磁力搅拌子搅拌10?60分钟； B、步骤(2)配制聚合物静电纺丝溶液及制备纳米纤维膜: (a)将聚合物或以聚合物为模板的无机盐与聚合物混合溶液在磁力搅拌子的作用下溶解在溶剂中，搅拌10?24小时，直至呈现为均一澄清的聚合物纺丝液； (b)配置好的聚合物纺丝液装入喷丝头，在湿度20?50%，温度20?50°C下在无纺布基底上进行纺丝，纺丝工艺参数为:纺丝距离10?30cm，纺丝速度0.1?5ml/h，得到纳米纤维膜，然后将其置于真空烘箱中，在温度为50?100°C下，时间为2?12小时，去除残留的有机溶剂； C、步骤(3)杀菌剂溶液修饰纳米纤维膜:将步骤(2)中制备的纳米纤维膜浸泡在质量分数为0.1?20wt%的杀菌剂溶液中，在磁力搅拌子的作用下搅拌I分钟到24小时，静置10?30秒后放置于烘箱，烘干温度为50?100°C，时间为120?600分钟，得到的核壳结构的多级孔纳米纤维交联结构薄膜为抗菌纳米纤维膜成品。所述步骤(2)中的制备纳米纤维膜包括采用溶剂型聚合物、水溶性或环境友好型聚合物、天然高分子聚合物及以高分子为模板的无机盐溶液制备无机纳米纤维材料；所述的溶剂型聚合物包括溶剂型聚醚酰亚胺，聚氨酯，聚酰亚胺，聚砜，聚丙烯腈，聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚偏二氟乙烯中的一种或几种的混合物，所述的水溶性或环境友好型聚合物包括以乙醇或水为溶剂的高分子聚合物，包括聚乙烯醇，聚环氧乙烷，聚丙烯酸，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯亚胺，聚丙烯酰胺，聚乳酸中的一种或几种的混合物，所述的天然高分子聚合物包括纤维素，醋酸纤维素，乙基纤维素，甲壳素中的一种或几种的混合物，所述的以高分子为模板的无机盐溶液是以聚乙烯醇为模板的无机盐溶液，所制备的无机纳米纤维包括二氧化硅、氧化锆、氧化铝或氧化钛。采用水溶性聚合物制得的纳米纤维膜首先通过戊二醛处理或高温反应进行交联反应，在处理后成为非水溶性的纳米纤维膜。所述步骤(2)中的溶剂为水、四氢呋喃、三氟乙酸、三氯甲烷、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺的一种或几种的任意比例的混合物。所述将纳米纤维膜直接浸泡在有机溶液中成膜或将纳米颗粒均匀分散在有机混合溶液中成复合杂化膜，其中所述的纳米颗粒为金属纳米颗粒或无机纳米颗粒，颗粒直径在5?200纳米，所述的金属颗粒为金属银、铜、锌、氧化铜和氧化锌中的一种或几种，所述的无机纳米颗粒为二氧化钛、电气石和勃姆石中的一种或几种。所述与纳米纤维膜进行聚合反应的有机单体包括以水为溶剂的多巴胺在水浴为三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐溶液中成膜，所述的三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐溶液为5?50 mM，pH值8.0?9.0 ;所述将纳米纤维膜直接浸泡成膜的高分子溶液包括以水和乙醇为溶剂的有机硅季铵盐和以醋酸为溶剂的甲壳素中的一种或两种。将所述纳米颗粒均匀分散在多巴胺溶液或有机硅季铵盐的醇溶液或水溶液及甲壳素醋酸溶液中的一种或多种溶液中，然后将纳米纤维膜浸泡在无机混合溶液中，所述无机混合溶液的浓度为0.1?10wt%，反应时间控制在120?600分钟，在浸泡成膜后将纳米纤维膜置于真空烘箱中烘干，其温度在50?100°C。将所述无机混合溶液中的颗粒经过超声波震荡分散10分钟到I小时，分散后无机混合溶液的质量分数为进行交联反应制膜的水溶性高分子聚合物溶液的0.1?10wt%。所述的步骤(3)制得的抗菌纳米纤维膜的克重为I?100 g/m2，纤维直径在0.05?10微米之间。采用交联反应制得的非水溶性纳米纤维膜的力学性能大大提高，其强度在10?30MPa。本专利技术的有益效果是:与传统的纳米纤维膜的制备方法相比，本专利技术具有操作简单，成膜均一性好，价格低廉且易工业化等优点，使其修饰的功能化纳米纤维膜在医学，空气过滤，水处理等需要具备抗菌功能的领域具有广泛的应用。本专利技术增强了现有的纳米纤维膜的抗菌性能，克服了其纳米纤维力学性能差、不耐搓和抗污染性能差等缺点。【具体实施方式】本专利技术一种包括纳米纤维膜的制备、杀菌剂溶液的制备及杀菌剂溶液修饰纳米纤维膜，所述抗菌纳米纤维膜是将纳米纤维膜浸泡在不同浓度的杀菌剂溶液中制得，所述的纳米纤维膜在有机单体或有机单体和无机杀菌剂溶液中通过聚合反应成膜，或在高分子溶液或高分子和无机混合溶液的杀菌剂溶液中直接浸泡成膜，所述的制备方法包括以下步骤: A、步骤(I)制备杀菌剂溶液: (a)将0.1?20重量份的杀菌剂粉末或杀菌剂溶液溶解或分散在水中，温度控制在20?50°C，搅拌I?3小时； (b)在20?50°C水浴温度条件下，加入抗菌纳米颗粒或者盐溶液，然后采用超声波震荡或磁力搅拌子搅拌10?60分钟； B、步骤(2)配制聚合物静电纺丝溶液及制备纳米纤维膜: (a)将聚合物或以聚合物为模板的无机盐与聚合物混合溶液在磁力搅拌子的作用下溶解在溶剂中，搅拌10?24小时，直至呈现为均一澄清的聚合物纺丝液； (b)配置好的聚合物纺丝液装入喷丝头，在湿度20?50%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌纳米纤维膜的制备方法，包括纳米纤维膜的制备、杀菌剂溶液的制备及杀菌剂溶液修饰纳米纤维膜，其特征在于：所述抗菌纳米纤维膜是将纳米纤维膜浸泡在不同浓度的杀菌剂溶液中制得，所述的纳米纤维膜在有机单体或有机单体和无机杀菌剂溶液中通过聚合反应成膜，或在高分子溶液或高分子和无机混合溶液的杀菌剂溶液中直接浸泡成膜，所述的制备方法包括以下步骤：A、步骤（1）制备杀菌剂溶液：（a）将0.1～20重量份的杀菌剂粉末或杀菌剂溶液溶解或分散在水中，温度控制在20～50℃，搅拌1～3小时；（b）在20～50℃水浴温度条件下，加入抗菌纳米颗粒或者盐溶液，然后采用超声波震荡或磁力搅拌子搅拌10～60分钟；B、步骤（2）配制聚合物静电纺丝溶液及制备纳米纤维膜：（a）将聚合物或以聚合物为模板的无机盐与聚合物混合溶液在磁力搅拌子的作用下溶解在溶剂中，搅拌10～24小时，直至呈现为均一澄清的聚合物纺丝液；（b）配置好的聚合物纺丝液装入喷丝头，在湿度20～50%，温度20～50℃下在无纺布基底上进行纺丝，纺丝工艺参数为：纺丝距离10～30cm，纺丝速度0.1～5ml/h，得到纳米纤维膜，然后将其置于真空烘箱中，在温度为50～100℃下，时间为2～12小时，去除残留的有机溶剂；C、步骤（3）杀菌剂溶液修饰纳米纤维膜：将步骤（2）中制备的纳米纤维膜浸泡在质量分数为0.1～20wt%的杀菌剂溶液中，在磁力搅拌子的作用下搅拌1分钟到24小时，静置10～30秒后放置于烘箱，烘干温度为50～100℃，时间为120～600分钟，得到的核壳结构的多级孔纳米纤维交联结构薄膜为抗菌纳米纤维膜成品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀芳，赵炯心，朱志高，柴明飞，
申请(专利权)人：上海洁晟环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31