一种纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于空气过滤材料及其制备领域，公开了一种纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料及其制备方法。本发明专利技术首先将聚氨酯颗粒加入溶剂中，得聚氨酯溶液，再加入表面活性剂、硝酸银颗粒，制备得静电纺丝液；然后利用静电喷丝装置将静电纺丝液喷射覆盖到聚丙烯熔喷非织造布的表面得到一面为纳米蛛网纤维膜的复合空气过滤材料；最后经过紫外光辐照，在纳米蛛网纤维膜中原位产生纳米银。本发明专利技术空气过滤材料为纤维间无粘连且蓬松的三维网状互通结构，包括基材层与含纳米银的纳米蛛网纤维膜层，基材层为聚丙烯熔喷非织造布，纳米蛛网纤维膜层为二维超细蛛网纤维和一维纳米纤维相互复合形成；具有过滤效率高、阻力压降低的优良过滤性能，还具有良好的抗菌性能。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料及其制备方法
本专利技术属于空气过滤材料及其制备领域，特别涉及一种纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料及其制备方法。
技术介绍
目前，我国工业大量使用的空气过滤材料是基于玻璃纤维或熔喷非织造布进行制造的，其对尺寸在微米级以上的颗粒物具有较好的过滤效果，但对亚微米甚至纳米级颗粒物的过滤效率较差，并且存在过滤阻力大、容尘量小、使用寿命短等问题，因此，急需开发一种新型高效低阻空气过滤材料。静电纺丝技术制备的纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高、内部孔隙连通性好等特点，对1～2μm的颗粒有过滤作用，甚至高效的空气过滤膜能过滤1μm以下的固体颗粒，是制备高性能滤膜的理想材料。然而常规静电纺丝制得的纤维直径大多分布在100nm～500nm之间，只属于纳米级纤维，并不是真正的纳米材料，依然存在过滤效率偏低、阻力压降大、使用寿命短等问题，难以满足精细过滤的需求。纳米级蛛网是通过静电喷网技术获得的一种新颖纤维结构，其以静电纺纤维为支架，形成了类似于蜘蛛网形态的二维网状纤维膜材料，网中纤维的平均直径可达50nm以下，比普通静电纺纤维低一个数量级，在空气过滤领域具有极大的应用潜力。然而，目前纳米级蛛网的成形机制尚未完全清晰，实际纺丝过程中稳定蛛网结构的形成仍存在较大偶然性。另外，空气过滤膜在使用中，很容易受到悬浮在空中的细菌、真菌、霉菌等微生物的侵扰，当微生物依附于空气无污染物并沉积到纳米纤维膜上，随即会迅速繁殖，不仅影响空气净化效果，还会降低纳米纤维膜的使用寿命，因此对于空气过滤膜抗菌性能的提升也成为重要研究课题，但这方面的现有技术较少。公布号为CN109603915A的中国专利公开了一种用于空气净化的光催化抗菌纳米纤维膜的制备方法，通过在静电纺丝液中添加苦参提取液提高纳米纤维膜的抗菌性能。但是该专利中使用的苦参提取液成本较高，不适用于工业生产。由上可知，含有蛛网形态纳米纤维、具有抗菌性能、可以低成本生产的复合型空气过滤材料，在空气过滤领域中具有良好的应用前景。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料及其制备方法，本专利技术提供的空气过滤材料具有过滤效率高、阻力压降低的优良过滤性能，另外，还具有良好的抗菌性能。为实现以上目的，本专利技术提供了一种纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料的制备方法，包括以下步骤：S1.将聚氨酯颗粒加入到溶剂中，磁力搅拌，得浓度为5～10wt％的聚氨酯溶液；S2.向所述聚氨酯溶液中加入表面活性剂，磁力搅拌，然后加入硝酸银，继续磁力搅拌2～6h，获得静电纺丝液；所述静电纺丝液中硝酸银的质量百分比为0.1～0.9％；S3.将所述静电纺丝液注入到静电喷丝装置中，通过所述静电喷丝装置将所述静电纺丝液喷射覆盖到聚丙烯熔喷非织造布的表面得到一面为纳米蛛网纤维膜的复合空气过滤材料；S4.将步骤S3得到的复合空气过滤材料中的纳米蛛网纤维膜进行紫外光辐照10～40min，在所述纳米蛛网纤维膜中原位产生纳米银，得到所述纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料。优选的，步骤S1中，所述溶剂为甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、二氯乙烷和醋酸丁酯中的一种或多种。优选的，步骤S1中，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。优选的，步骤S1中，所述磁力搅拌的温度为30～90℃，时间为10～24h。优选的，步骤S2中，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠。优选的，步骤S2中，所述磁力搅拌的温度为20～50℃。优选的，所述静电喷丝装置的运行条件为：温度0～60℃，相对湿度15～80％，静电纺丝液推进速度0.1～10mL/h，纺丝电压15～40kV，接受距离5～30cm。本专利技术还提供了一种根据上述制备方法制得的纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料，所述纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料为纤维间无粘连且蓬松的三维网状互通结构，包括基材层与含纳米银的纳米蛛网纤维膜层；所述基材层为聚丙烯熔喷非织造布，其纤维直径为0.5～15μm，孔径尺寸为0.2～20μm；所述含纳米银的纳米蛛网纤维膜层为二维超细蛛网纤维和一维纳米纤维相互复合形成；所述二维超细蛛网纤维具有类似蜘蛛网的网孔形态，网中纤维的直径为5～50nm，蛛网覆盖率为95～100％；所述一维纳米纤维具有均匀圆柱形态，纤维平均直径为200～700nm。与现有技术相比，本专利技术选择对细小微粒具有强粘滞性的聚氨酯为静电纺丝溶质，并加入硝酸盐代替现有技术中常用的二价无机盐，配制成静电纺丝溶液，并将静电纺丝液喷射覆盖到聚丙烯熔喷非织造布的表面得到一面为纳米蛛网纤维膜的复合空气过滤材料，一方面，本专利技术加入的硝酸银可以促使静电纺丝溶液更稳定地形成蛛网型纳米纤维膜层，另一方面通过较短时间的紫外线辐照在纳米纤维膜层就能原位产生具有杀菌作用的纳米银，制备得到的空气过滤材料不仅具有过滤效率高、阻力压降低的优良过滤性能，还具有良好的抗菌性能。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料中的含纳米银的纳米蛛网纤维膜层的扫描电镜图；图2为本专利技术实施例2提供的纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料中的含纳米银的纳米蛛网纤维膜层的扫描电镜图；图3本专利技术实施例3提供的纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料中的含纳米银的纳米蛛网纤维膜层的扫描电镜图；图4本专利技术实施例4提供的纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料中的含纳米银的纳米蛛网纤维膜层的扫描电镜图；图5为本专利技术对比例提供的空气过滤材料中亚微米纤维膜层的扫描电镜图；图6为本专利技术对比例1提供的空气过滤材料的抗菌效果图；图7为本专利技术实施例1提供的纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料的抗菌效果图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术提供了一种纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料的制备方法，包括以下步骤：S1.将聚氨酯颗粒加入到溶剂中，磁力搅拌，得浓度为5～10wt％的聚氨酯溶液；S2.向所述聚氨酯溶液中加入表面活性剂，磁力搅拌，然后加入硝酸银，继续磁力搅拌2～6h，获得静电纺丝液；所述静电纺丝液中硝酸银的质量百分比为0.1～0.9％；S3.将所述静电纺丝液注入到静电喷丝装置中，通过所述静电喷丝装置将所述静电纺丝液喷射覆盖到聚丙烯熔喷非织造布的表面得到一面为纳米蛛网纤维膜的复合空气过滤材料；S4.将步骤S3得到的复合空气过滤材料中的纳米蛛网纤维膜进行紫外光辐照10～40min，在所述纳米蛛网纤维膜中原位产生纳米银，得到所述纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料。具体的，首先将聚氨酯颗粒加入到溶剂中，采用磁力搅拌均匀后得到聚氨酯溶液，聚氨酯溶液的浓度为5～1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.将聚氨酯颗粒加入到溶剂中，磁力搅拌，得浓度为5～10wt％的聚氨酯溶液；/nS2.向所述聚氨酯溶液中加入表面活性剂，磁力搅拌，然后加入硝酸银，继续磁力搅拌2～6h，获得静电纺丝液；所述静电纺丝液中硝酸银的质量百分比为0.1～0.9％；/nS3.将所述静电纺丝液注入到静电喷丝装置中，通过所述静电喷丝装置将所述静电纺丝液喷射覆盖到聚丙烯熔喷非织造布的表面得到一面为纳米蛛网纤维膜的复合空气过滤材料；/nS4.将步骤S3得到的复合空气过滤材料中的纳米蛛网纤维膜进行紫外光辐照10～40min，在所述纳米蛛网纤维膜中原位产生纳米银，得到所述纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将聚氨酯颗粒加入到溶剂中，磁力搅拌，得浓度为5～10wt％的聚氨酯溶液；
S2.向所述聚氨酯溶液中加入表面活性剂，磁力搅拌，然后加入硝酸银，继续磁力搅拌2～6h，获得静电纺丝液；所述静电纺丝液中硝酸银的质量百分比为0.1～0.9％；
S3.将所述静电纺丝液注入到静电喷丝装置中，通过所述静电喷丝装置将所述静电纺丝液喷射覆盖到聚丙烯熔喷非织造布的表面得到一面为纳米蛛网纤维膜的复合空气过滤材料；
S4.将步骤S3得到的复合空气过滤材料中的纳米蛛网纤维膜进行紫外光辐照10～40min，在所述纳米蛛网纤维膜中原位产生纳米银，得到所述纳米蛛网抗菌复合空气过滤材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述溶剂为甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、二氯乙烷和醋酸丁酯中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述磁力搅拌的温度为30～...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧传锋，陈昊，李素英，张广宇，蒋丽云，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32