一种压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜及其制备方法，涉及空气过滤膜的技术领域。压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜由压电抗菌纺丝液和基材制成，所述压电抗菌纺丝液包括如下重量份的组分：压电聚合物高分子材料4

【技术实现步骤摘要】
一种压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及空气过滤膜的
，尤其是涉及一种压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]空气过滤膜可以过滤空气中的灰尘和微生物病原菌等，有助于清洁空气，减少空气污染对人们健康的危害。空气过滤膜长时间使用后，会有一些灰尘和微生物病原菌粘附在膜表面，因此，研究者们致力于研发出过滤效率高而且具有抗菌性能的过滤膜。
[0003]相关技术中，公开了一种压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜，按照如下步骤制备：将PVDF溶入溶剂中，混合均匀得到PVDF溶液；以滤布作为支撑材料，将PVDF溶液进行静电纺丝，得到PVDF复合纤维膜，烘干备用；将PVDF静电纺纤维膜浸入聚多巴胺缓冲溶液中进行处理，得到多巴胺表面涂覆的PVDF静电纺纤维膜；然后将其浸入溶菌酶的缓冲溶液中，进行接枝反应，得到表面接枝溶菌酶的PVDF静电纺纤维膜。上述膜材料具有较强的抗菌性能，不易吸附蛋白质等有机胶体，可以防止堵塞膜孔。
[0004]但是，上述空气过滤膜在长时间使用后，膜表面的溶菌酶的活性会降低，导致空气过滤膜的抗菌效果减弱。

技术实现思路

[0005]为了改善空气过滤膜的长效抗菌性能，本申请提供一种压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜，采用如下的技术方案：一种压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜，由压电抗菌纺丝液和基材制成，所述压电抗菌纺丝液包括如下重量份的组分：压电聚合物高分子材料4/>‑
6份，纺丝溶剂20
‑
30份，两性离子抗菌单体2
‑
4份，甘油酯类单体2
‑
3份，引发剂0.2
‑
0.5份。
[0007]通过采用上述技术方案，压电聚合物高分子材料、两性离子抗菌单体、甘油酯类单体、引发剂可以溶解在纺丝溶剂中，形成压电抗菌纺丝液，引发剂有助于引发两性离子抗菌单体和甘油酯类单体发生聚合反应，得到两性离子抗菌单体的高分子聚合物，然后以基材为支撑材料，将压电抗菌纺丝液制备成纳米薄膜，即可得到压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜。
[0008]由于两性离子抗菌单体的高分子聚合物具有杀菌、抗菌的性能，有助于提高空气过滤膜的抗菌性能；而且，两性离子抗菌单体的高分子聚合物还具有较高的抗粘附性能和稳定性，可以有效的减少微生物病原菌吸附在膜表面，在长时间使用后，抗菌性能变化较小，有助于改善空气过滤膜的长效抗菌性能。因此，本申请通过加入两性离子抗菌单体、甘油酯类单体和引发剂，有助于改善空气过滤膜的长效抗菌性能。
[0009]优选的，所述两性离子抗菌单体为羧酸甜菜碱型单体或磺酸甜菜碱型单体。
[0010]通过采用上述技术方案，羧酸甜菜碱型单体或磺酸甜菜碱型单体均可以与甘油酯类单体发生聚合反应，而且羧酸甜菜碱型单体或磺酸甜菜碱型单体均具有两性离子结构，
有助于生成两性离子抗菌单体的高分子聚合物；而且羧酸甜菜碱型单体或磺酸甜菜碱型单体均具有两性离子基团，在空气过滤膜成膜过程中，两性离子基团与膜表面的水分子结合形成稳定的水化层，有助于减少微生物病原菌及其他污染物粘附在膜表面，提高了空气过滤膜的抗菌性能。
[0011]优选的，所述羧酸甜菜碱型单体为甲基丙烯酸羧酸甜菜碱酯，甲基丙烯酸羧酸甜菜碱酯按如下步骤制备：混合：在无水无氧条件下，将β
‑
丙内酯与无水丙酮混合均匀，得到β
‑
丙内酯/丙酮溶液；开环反应：将甲基丙烯酸
‑2‑
(二甲氨基)乙酯加入β
‑
丙内酯/丙酮溶液中，在3
‑
5℃下进行开环反应，得到沉淀物；除杂：用无水乙醇和/或无水乙醚洗涤沉淀物，得到甲基丙烯酸羧酸甜菜碱酯。
[0012]通过采用上述技术方案，由于β
‑
丙内酯遇氧气和水均易分解，因此在无水无氧的环境下进行反应，甲基丙烯酸羧酸甜菜碱酯具有生物相容性，有助于提高空气过滤膜的安全性和适用性；采用上述制备步骤，有助于制备出纯度较高的甲基丙烯酸羧酸甜菜碱酯，而且反应条件温和，反应过程简单，便于进行制备。
[0013]优选的，所述甘油酯类单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
[0014]通过采用上述技术方案，甲基丙烯酸缩水甘油酯与甲基丙烯酸羧酸甜菜碱酯，可以在引发剂的引发下，发生自由基聚合反应，生成羧酸甜菜碱型聚合物，羧酸甜菜碱型聚合物是一种两性离子聚合物，表现出强亲水性和蛋白质吸附阻抗性能，有助于减少微生物病原菌吸附在空气过滤膜的表面，而且羧酸甜菜碱型聚合物具有杀菌性能，有助于杀灭微生物病原菌。
[0015]优选的，所述引发剂为偶氮类引发剂。
[0016]通过采用上述技术方案，偶氮类引发剂的分子结构中含有氮氮双键，氮氮双键只形成一种自由基，既有助于引发两性离子抗菌单体和甘油酯类单体进行反应，又有助于减少副反应，便于提高两性离子抗菌单体的高分子聚合物产率。
[0017]优选的，所述压电聚合物高分子材料为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯
‑
三氟氯乙烯。
[0018]通过采用上述技术方案，聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯
‑
三氟氯乙烯均是压电活性较强的压电聚合物高分子材料，采用聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯
‑
三氟氯乙烯制备的压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜，均具有高效低阻、清洁性能高、过滤效果持久的性能。
[0019]第二方面，本申请提供一种压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜的制备方法，采用如下的技术方案：一种压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜的制备方法，包括如下步骤：制纺丝液：将压电聚合物高分子材料、两性离子抗菌单体、甘油酯类单体和引发剂溶解在纺丝溶剂中，得到压电抗菌纺丝液；纺丝：以基材作为支撑材料，将压电抗菌纺丝液进行静电纺丝，得到压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜。
[0020]通过采用上述技术方案，先将各个原料进行混合，有助于改善两性离子抗菌单体、甘油酯类单体和引发剂的分散效果，便于形成材质均匀的压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜，可以提高膜的过滤效果；采用静电纺丝工艺，可以提高压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜的筛滤作用，而且有助于两性离子抗菌单体的聚合物均匀分布在压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜
中，提高压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜的长效抗菌效果。
[0021]优选的，在制纺丝液阶段，将压电聚合物高分子材料、两性离子抗菌单体、甘油酯类单体和引发剂溶解在纺丝溶剂后，在55
‑
65℃下进行水浴加热，再进行超声震荡处理，得到压电抗菌纺丝液。
[0022]通过采用上述技术方案，在55
‑
65℃下，有助于引发剂引发两性离子抗菌单体和甘油酯类单体进行聚合反应，便于生成两性离子抗菌单体的聚合物，超声震荡处理可以进一步提高两性离子抗菌单体的聚合物的分散效果，有助于进一步提高压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜的长效抗菌效果。
[0023]优选的，在纺丝阶段，电压为5
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜，其特征在于：由压电抗菌纺丝液和基材制成，所述压电抗菌纺丝液包括如下重量份的组分：压电聚合物高分子材料4
‑
6份，纺丝溶剂20
‑
30份，两性离子抗菌单体2
‑
4份，甘油酯类单体2
‑
3份，引发剂0.2
‑
0.5份。2.根据权利要求1所述的压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜，其特征在于：所述两性离子抗菌单体为羧酸甜菜碱型单体或磺酸甜菜碱型单体。3.根据权利要求2所述的压电抗菌纳米薄膜空气过滤膜，其特征在于：所述羧酸甜菜碱型单体为甲基丙烯酸羧酸甜菜碱酯，甲基丙烯酸羧酸甜菜碱酯按如下步骤制备，混合：在无水无氧条件下，将β
‑
丙内酯与无水丙酮混合均匀，得到β
‑
丙内酯/丙酮溶液；开环反应：将甲基丙烯酸
‑2‑
(二甲氨基)乙酯加入β
‑
丙内酯/丙酮溶液中，在3
‑
5℃下进行开环反应，得到沉淀物；除杂：用无水乙醇和/或无水乙醚洗涤沉淀物，得到甲基丙烯酸羧酸甜菜碱酯。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华，林潮，
申请(专利权)人：深圳市君信达环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：