一种具有PM2.5阻挡功能的纱窗制作方法技术

本发明专利技术公开了一种具有PM2.5阻挡功能的纱窗制作方法。制备氧化适宜的纤维素混合溶液，将纤维素混合溶液进行稀释，然后通过过滤辅助凝胶化成膜的方法在基底上得到纤维多孔薄膜；将制备得到的纤维多孔薄膜倒扣在装有PDMS溶液的培养皿顶端上，纤维多孔薄膜和PDMS溶液不接触，置于烘箱中，升温至50℃后加热4h，得到表面疏水的纤维多孔薄膜；以表面疏水的纤维多孔薄膜作为纱窗上的用于阻挡PM2.5的阻挡层，进而制造获得具有阻挡PM2.5透光及透气的纱窗。本发明专利技术用于PM2.5的空气过滤，实验操作简单、快速高效、常温制备和环境友好。

Screen window making method with PM2.5 blocking function

The invention discloses a screen window manufacturing method with PM2.5 blocking function. Preparation of cellulose mixed solution for oxidation of cellulose, the mixed solution is diluted, and then obtain the fiber porous thin film on the substrate by means of filtration membrane assisted gel formation; the fiber porous films prepared by inverted on top of the Petri dish with PDMS solution, fiber porous film and PDMS solution with an oven that is heated to 50 DEG C after heating 4H fiber porous film surface hydrophobicity; fiber porous film as the hydrophobic surface of the barrier layer on the barrier for the screen of PM2.5, thus creating a PM2.5 transparent and breathable with barrier screens. The invention is used for air filtration of PM2.5, and has simple operation, rapid and high efficiency, preparation at ambient temperature and friendly environment.

【技术实现步骤摘要】
一种具有PM2.5阻挡功能的纱窗制作方法
本专利技术涉及纤维素多孔薄膜的制备方法，具体涉及了利用植物纤维构筑的具有PM2.5阻挡性能多孔纱窗的制备。
技术介绍
天然纤维素是地球上最丰富的生物质资源，纳米纤维素具有纤维素的基本结构、性能以及纳米颗粒的典型特性，是一种新型的高分子功能材料，纤维素纳米纤维具有高结晶度、高强度及高比表面积等特性，加之具有轻质、生物相容性及可降解性，其在造纸、建筑、食品、电子产品、医学等众多领域具有极大的应用前景。常见纤维素纳米纤维制备方法有机械法，化学法及生物处理法等。随着工业社会的发展，环境污染日益严重，空气的污染也日益严峻，严重威胁到人们的身体健康，尤其是近几年来我国的空气污染非常严重，雾霾天气越来越多，而且PM2.5指数经常超量程。要完全解决雾霾天气的可能还需要10-20年时间，怎样在有雾霾的天气条件下能呼吸到新鲜空气就需要将含雾霾空气净化过滤。目前市场上用的最多的是空气净化器以及口罩，但性能良莠不齐，经测试及媒体曝光很多产品性能完全没有阻挡PM2.5的功能。净化器价格昂贵能耗较高，运行成本高。由于空气净化器只是在周边小范围内进行空气交换难以达到整个室内空气的净化。另外一种就是新风过滤系统，其效果有待评估，且运行成本也非常高，且更换维护比较麻烦。如果能够将原来用于阻挡蚊子苍蝇的纱窗做成可阻挡PM2.5的防雾霾功能丝网，且兼具透光和透气的功能，将具有非常广泛的市场。因为这种丝网可以用于任意封闭的建筑物(住宅、办公楼等)、交通工具(汽车、火车、动车高铁等)，市场前景非常大。目前市场仅有的一款具有该功能的由清华大学开发的核孔膜，一款利用核技术制备的多孔膜已在小范围销售，但是由于其制备需要用到高能离子束，受设备限制，大面积工业化制备成本高昂，所以市场推广难以为继。因此开发一种低成本、具有透光、防水自清洁、透气、杀菌、防PM2.5雾霾的丝网将会极具投资价值和广阔的市场。目前，制备纳米纤维素多使用TEPMO法，TEMPO/NaBr/NaClO催化氧化体系是一种有效的天然纤维素选择性氧化体系，纤维素经TEMPO氧化后再加以温和的机械均质处理便可制得纳米纤维素。该纳米纤维素制备方法反应条件温和、能耗低、污染小、纳米纤维素得率高且尺寸均一，此外，目前只有TEMPO法可以制成长度大且能够在水中稳定分散的纳米纤维素，因此TEMPO法被越来越多地用于纳米纤维素的制备。目前，纳米纤维制备的薄膜多用于水溶液中纳米颗粒的分离，水污染的处理，或是纳米纤维作为一种增强材料进行添加复合。而将纳米纤维用于空气过滤的多孔薄膜多采用静电纺丝法制备，能耗高、制备复杂、参数难以调控、纺丝过程中加入有机溶剂存在一定的污染，限制了其产业化的应用。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种凝胶化在300目不锈钢筛网基底上制备微/纳米纤维多孔薄膜的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是包括如下步骤，如图1所示：1)通过氧化2-8天制备纤维素混合溶液，将制得的纤维素混合溶液进行稀释，然后通过过滤辅助凝胶化成膜的方法在基底上得到纤维多孔薄膜；2)将制备得到的纤维多孔薄膜倒扣在装有PDMS溶液的培养皿顶端上，纤维多孔薄膜和PDMS溶液不接触，置于烘箱中，升温至50℃后加热4h，得到表面疏水的纤维多孔薄膜；倒扣指的是将纤维多孔薄膜朝向PDMS溶液，基底朝向外侧。3)以步骤2)得到的表面疏水的纤维多孔薄膜作为纱窗上的用于阻挡PM2.5的阻挡层，进而制造获得纱窗。所述的纤维素混合溶液的配制是以去离子水作为溶剂，加入0.1-20mM的TEMPO、15mL-20mLNaClO溶液和纤维素在常温下机械搅拌获得，获得的纤维素混合溶液中，纤维素质量含量为0.5-2wt％，TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物)的质量含量为0.016-3.200g/100mL，NaClO的质量体积分数为15-20mL/100mL。所述的纤维素为微/纳米纤维溶液。所述步骤1)在稀释后溶液中的纤维素的质量体积分数为0.5％-0.65％w/v。所述步骤1)通过过滤辅助凝胶化成膜的方法在基底上得到纤维多孔薄膜具体是将稀释后的纤维素混合溶液倒在基底上通过真空泵进行抽滤成膜，基底为两层，下层采用聚偏氟乙烯材料制成的膜(PVDF)，上层为300目不锈钢筛网，稀释后的纤维素混合溶液具体是倒在上层为300目不锈钢筛网上，聚偏氟乙烯材料制成的膜的孔径大小为50nm-4000nm，具体实施中聚偏氟乙烯材料制成的膜的孔径为200nm。本专利技术采用特定的300目的不锈钢筛网，对于300目的不锈钢筛网现有技术的情况是通过编织，碰焊，拉伸，冲孔等方式获得。所述的PDMS溶液采用道康宁SYLGARD184硅橡胶，通过PDMS溶液加热后挥发对纤维素进行表面改性。所述步骤2)通过PDMS溶液对纤维素表面进行表面改性后，纤维多孔薄膜的表面从超亲水变为疏水，薄膜表面含微/纳米孔。本专利技术能够阻挡过滤空气中PM2.5颗粒，有效净化空气。本专利技术通过物理搅拌和化学反应，在水溶液中选择性氧化纤维素伯醇羟基，天然纤维素的氧化发生在微纤维表面，能引入羧基、醛基而不改变纤维形态和结晶度，氧化纤维素经持续温和的均质处理便能制得具有微米纳米孔径的纤维素多孔薄膜。本专利技术实现了操作简便、常温条件下简单方便地制备微/纳米纤维素，并通过过滤辅助凝胶化的方法快速制备微/纳纤维多孔薄膜，通过表面疏水改性，使其能够用于具有PM2.5过滤功能的纱窗上的应用。在机械搅拌条件下，加入TEMPO和NaClO来氧化纤维素制备微/纳米纤维多孔薄膜的方法，操作简单、常温制备。本专利技术通过对薄膜厚度的调节可获得不同大小孔径的微/纳米纤维多孔薄膜，从而能用于不同的过滤，而纤维素表面含有大量官能团，可以对其进行改性，从而获得想要的性能可用于空气过滤，使得最终的纱窗过滤层具有强度高、刚性好、重量轻、比表面积大以及可生物降解等优点。本专利技术的其一目的在于制备获得微米纳米孔径的纤维素薄膜，快速简便，常温制备，成本低廉。本专利技术的另一目的在于通过对薄膜孔径大小的调节，可以达到不同的截留性能，从而用于环境污染的处理。本专利技术的另一目的在于，通过对纤维素氧化程度的调控，制备出应用于空气过滤的纤维素多孔薄膜，实现PM2.5的阻挡，分离膜材料无污染可降解，从而实现环境友好材料的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：本专利技术通过添加氧化体系，在常温机械搅拌条件下，利用对纤维素氧化程度的不同从而制备出不用孔径大小的纤维素薄膜，通过对纤维素薄膜的改性，可以使其表面疏水，应用于空气过滤。本专利技术操作简便，常温即可，快速高效，薄膜可降解。附图说明图1为实施例1中的用于空气过滤的微/纳米纤维多孔薄膜的制备流程图；图2为实施例1中制备的微/纳米纤维多孔空气过滤薄膜的表面SEM照片；图3为实施例1中制备的微/纳米纤维多孔空气过滤薄膜的断面SEM照片；图4为实施例1中制备的改性后的微/纳米纤维多孔空气过滤薄膜的表面SEM照片；图5为实施例1中制备的未改性及改性后的微/纳米纤维多孔空气过滤薄膜的接触角测试图片；图6为实施例2中制备的微/纳米纤维多孔空气过滤薄膜的表面SEM照片；图7为实施例3中制备的微/纳米纤维多孔空气过滤薄膜的表面SEM照片；具体实施方式下面结合附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有PM2.5阻挡功能的纱窗制作方法，其特征在于包括如下步骤：1)制备氧化适宜的纤维素混合溶液，将纤维素混合溶液进行稀释，然后通过过滤辅助凝胶化成膜的方法在基底上得到纤维多孔薄膜；2)将制备得到的纤维多孔薄膜倒扣在装有PDMS溶液的培养皿顶端上，纤维多孔薄膜和PDMS溶液不接触，置于烘箱中，升温至50℃后加热4h，得到表面疏水的纤维多孔薄膜；3)以步骤2)得到的表面疏水的纤维多孔薄膜作为纱窗上的用于阻挡PM2.5的阻挡层，进而制造能阻挡PM2.5、透光及透气的纱窗。

【技术特征摘要】
1.一种具有PM2.5阻挡功能的纱窗制作方法，其特征在于包括如下步骤：1)制备氧化适宜的纤维素混合溶液，将纤维素混合溶液进行稀释，然后通过过滤辅助凝胶化成膜的方法在基底上得到纤维多孔薄膜；2)将制备得到的纤维多孔薄膜倒扣在装有PDMS溶液的培养皿顶端上，纤维多孔薄膜和PDMS溶液不接触，置于烘箱中，升温至50℃后加热4h，得到表面疏水的纤维多孔薄膜；3)以步骤2)得到的表面疏水的纤维多孔薄膜作为纱窗上的用于阻挡PM2.5的阻挡层，进而制造能阻挡PM2.5、透光及透气的纱窗。2.根据权利要求1所述的一种具有PM2.5阻挡功能的纱窗制作方法，其特征在于：所述的纤维素混合溶液的配制是以去离子水作为溶剂，加入TEMPO、NaClO溶液和纤维素在常温下机械搅拌获得，获得的纤维素混合溶液中，纤维素质量含量为0.5-2wt％，纤维素混合溶液中的TEMPO的质量含量为0.016-3.200g/100mL，NaClO的质量含量为15-20mL/100mL。3.根据权利要求1或2所述的一种具有PM2.5阻挡功能的纱窗制作方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭新生，陈丽萍，叶志镇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33