一种PVA/POMOF功能性空滤材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于纳米材料制备技术领域，公开了一种PVA/POMOF功能性空滤材料及其制备方法。制备方法包括：将金属盐、有机配体和POMs加入去离子水中，搅拌至完全溶解得到POMOF溶液；将PVA加入所述POMOF溶液中，80℃水浴加热并搅拌2h，降至室温后再搅拌5～15h制得凝胶状纺丝液；将所述凝胶状纺丝液进行静电纺丝得到PVA/POMOF复合纤维膜；将所述PVA/POMOF复合纤维膜进行干燥处理，得到PVA/POMOF功能性空滤材料。该PVA/POMOF功能性空滤材料兼具高比表面积微纳米纤维膜的特性、POMs对细菌或病毒的抑制作用以及MOFs可控孔道结构特性，过滤效果好且抗菌功能优异。菌功能优异。菌功能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种PVA/POMOF功能性空滤材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于纳米材料制备
，具体涉及一种PVA/POMOF功能性空滤材料及其制备方法，尤其涉及一种静电纺PVA/POMOF功能性空滤材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]一次性口罩作为最常用的个人防护用具之一，口罩的消耗量激增，数据显示全球的口罩日消耗量最高达到了10亿个。这些废弃口罩的处理却成为了难题。目前常用于口罩过滤层的材料为熔喷聚丙烯无纺布，该材料不仅压降较高、过滤效率较低，基本无抑菌作用，而且难以降解。研究表明这类材料要经过450年才能分解，降解的过程还会释放有毒物质，俨然已成为了新的生态威胁。因此开发一种绿色环保可降解、高过滤低压降同时又兼具功能性的空气过滤材料具有现实意义。
[0003]聚乙烯醇(PVA)是一种具有水活性的有机高分子化合物，无毒无味无污染，具有良好的生物相容性，其水溶液有很好的粘接性和成膜性，大量用于造纸、纤维加工、医药、皮革、包装等诸多领域。静电纺丝技术被广泛应用于生物医用材料、高效过滤材料和催化材料等领域，是一种简单有效的纳米材料制备技术。静电纺PVA纤维膜是近年来可降解空滤材料研究中的热点，但纯的纤维膜过滤效率较低且无功能性，不符合空滤材料要求。
[0004]金属有机框架(MOF)是一种结晶性多孔配位聚合物，具有丰富的孔道结构和较高的比表面积，而多金属氧酸盐(POMs)比表面积较低，单独使用时利用率较低，将POMs包裹进MOFs的孔道中，形成 POMs@MOFs复合材料(POMOF)，能够极大提高POMs的利用率。此外，POMs还具有抗菌、抗病毒的功能，是很好的生物医药学药剂。目前，静电纺PVA/POMOF功能性空滤材料仍未见报道。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种PVA/POMOF功能性空滤材料及其制备方法，该PVA/POMOF功能性空滤材料兼具高比表面积微纳米纤维膜的特性、POMs对细菌或病毒的抑制作用以及MOFs可控孔道结构特性，过滤效果好且抗菌功能优异。
[0006]本专利技术提供了一种PVA/POMOF功能性空滤材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1.将金属盐、有机配体和POMs加入去离子水中，搅拌至完全溶解得到POMOF溶液；
[0008]步骤2.将PVA加入所述POMOF溶液中，80℃水浴加热并搅拌2h，降至室温后再搅拌5～15h制得凝胶状纺丝液；
[0009]步骤3.将所述凝胶状纺丝液进行静电纺丝得到PVA/POMOF复合纤维膜；
[0010]步骤4.将所述PVA/POMOF复合纤维膜进行干燥处理，得到PVA/POMOF功能性空滤材料。
[0011]进一步的，步骤1中，金属盐为ZnSO4，有机配体为均苯三甲酸，POMs为(C4FH5N3O)4[PW
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]·
nH2O。
[0012]进一步的，所述POMOF溶液中，金属盐、有机配体和POMs的重量含量百分数分别为1～5wt％、1～5wt％和0.5～2wt％；
[0013]进一步的，步骤2中，PVA分子量约为8～20万，PVA重量占纺丝液总重量的8～15wt％。
[0014]进一步的，步骤3中，所述静电纺丝的条件为：电压为15～20kv，接收距离为10～20cm，流速为5～20μl/min。
[0015]进一步的，步骤3中，所述烘干为：置于70℃真空干燥箱内干燥12h。
[0016]本专利技术还提供了一种上述制备方法制备得到的PVA/POMOF功能性空滤材料。
[0017]本专利技术提供的制备方法中，POMs能与大多数细菌的RNA聚合酶结合，对细菌的繁殖有着不可逆的抑制作用，还可抑制病毒向靶细胞吸附或者抑制病毒穿透靶细胞，从而起到抑菌、抗病毒的效果；MOFs的笼式孔道结构为POMs提供了较多的活性位点；POMOF中的金属离子和多酸阴离子对颗粒物可产生静电吸附作用，再结合静电纺丝技术构建了高孔隙率和高比表面积的自支撑纳米纤维膜。
[0018]与现有技术相比，本专利技术以生物相容性良好且可降解的PVA结合POMOF制备纺丝原液，绿色安全；以水为溶剂，避免了有机溶剂的使用，节能环保；静电纺丝制备的微纳米纤维膜具有自支撑性，不需额外粘结剂，且操作简单、成本低廉；POMOF的加入不仅提高了纤维膜的过滤效果，还赋予了纤维膜一定的抗菌功能，具有很好的应用前景。
附图说明
[0019]图1为本专利技术通过静电纺丝技术制备的PVA/POMOF复合纤维膜的扫描电镜图(SEM)。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施列，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，等价形式改动或修改同样落于本申请的权利要求书所限定的范围。
[0021]实施例1
[0022]步骤1、将0.202g ZnSO4、0.202g均苯三甲酸和0.1005g(C4FH5N3O)4[PW
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nH2O加入20ml去离子水中，搅拌至完全溶解得到POMOF溶液。
[0023]步骤2、将1.739g分子量约为20万的PVA加入步骤1中POMOF溶液中，80℃水浴加热并搅拌2h，降至室温后再搅拌15h制得凝胶状纺丝液。
[0024]步骤3、将步骤3中凝胶状纺丝液在电压为15kv，接收距离为10cm，流速为5μl/min的工艺下进行静电纺丝得到PVA/POMOF复合纤维膜，将纤维膜置于70℃真空干燥箱内干燥12h，得到一种具有抗菌效果的静电纺空滤材料。
[0025]实施例2
[0026]步骤1、将0.6186g ZnSO4、0.6186g均苯三甲酸和0.2429g(C4FH5N3O)4[PW
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]·
nH2O加入20ml去离子水中，搅拌至完全溶解得到POMOF溶液。
[0027]步骤2、将2.727g分子量约为15万的PVA加入步骤1中POMOF溶液中，80℃水浴加热
并搅拌2h，降至室温后再搅拌10h制得凝胶状纺丝液。
[0028]步骤3、将步骤3中凝胶状纺丝液在电压为18kv，接收距离为15cm，流速为12μl/min的工艺下进行静电纺丝得到PVA/POMOF复合纤维膜，将纤维膜置于70℃真空干燥箱内干燥12h，得到一种具有抗菌效果的静电纺空滤材料。
[0029]实施例3
[0030]步骤1、将1.053g ZnSO4、1.053g均苯三甲酸和0.4082g(C4FH5N3O)4[PW
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nH2O加入20ml去离子水中，搅拌至完全溶解得到POMOF溶液。
[0031]步骤2、将3.529g分子量约为8万的PVA加入步骤1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PVA/POMOF功能性空滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.将金属盐、有机配体和POMs加入去离子水中，搅拌至完全溶解得到POMOF溶液；步骤2.将PVA加入所述POMOF溶液中，80℃水浴加热并搅拌2h，降至室温后再搅拌5～15h制得凝胶状纺丝液；步骤3.将所述凝胶状纺丝液进行静电纺丝得到PVA/POMOF复合纤维膜；步骤4.将所述PVA/POMOF复合纤维膜进行干燥处理，得到PVA/POMOF功能性空滤材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，金属盐为ZnSO4，有机配体为均苯三甲酸，POMs为(C4FH5N3O)4[PW
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【专利技术属性】
技术研发人员：毛庆辉，罗欢，许冬晨，刘慧，梁志结，赵英帅，郭明帅，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：