一种抗菌纳米空气滤材及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种抗菌纳米空气滤材的制备方法，是将氧化铁微纳颗粒和阳离子型有机抗菌分子分别加入聚偏二氟乙烯基溶胶中，使有机抗菌分子和氧化铁微纳颗粒接触并形成配位作用，然后加入相电荷调节剂，采用静电纺丝工艺进行纺丝，得到的抗菌纤维收集于衬底层上，制得所述抗菌纳米空气滤材。本发明专利技术通过有机抗菌分子与相电荷调节剂等组分的配合使抗菌纤维表面具备强电效果，达到过滤过程中对细菌病毒杀灭的效果，提高了抗菌空气滤材的长效抗菌能力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌纳米空气滤材及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及抗菌
，尤其涉及一种抗菌纳米空气滤材及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]现有的口罩通常由三层构成，包括外层阻水层，中间过滤层和内层亲肤层。而起到核心过滤效果的过滤层，通常由聚丙烯(PP)材料，通过熔喷于驻极处理而获得。其主要过滤机理在于通过极化熔喷布内的驻极体，使熔喷布内的熔喷纤维之间产生电场。由于纤维间的电场作用，当一些微小的颗粒，如灰尘、细菌、病毒等穿过纤维时，由于这些颗粒往往会带有静电荷，穿过熔喷布时，会被纤维吸引，从而起到过滤效果。显而易见的，这种通过驻极效应实现的过滤材料，在使用过程中会发生显著的过滤效率衰退。因而，口罩的使用寿命有限，大约4～8个小时就需要进行更换，否则达不到过滤效果。而且，驻极过滤材料往往会因为温度和湿度导致过滤能力快速衰退。同时，考虑到熔喷布纤维对微生物的吸附作用，在长时间使用后，表面必然会残留大量有害微生物。而现有的熔喷布纤维不具有杀菌效果，一旦纤维驻极消失，有害微生物很容易从纤维上脱落，再次被吸入人体，造成更大的危害。因此，研制一种具有长效灭菌能力的，同时具有长效过滤效果的空气滤材有着重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种抗菌纳米空气滤材及其制备方法和应用。
[0004]为了实现以上目的，本专利技术的技术方案为：
[0005]一种抗菌纳米空气滤材的制备方法，包括以下步骤：
[0006]1)将聚偏二氟乙烯基材料与溶剂混合，形成溶胶后，加入氧化铁微纳颗粒，搅拌使氧化铁微纳颗粒均匀弥散于溶胶中；
[0007]2)将阳离子型有机抗菌分子加入混合物中，超声搅拌12～36小时进行混合，所述有机抗菌分子具有含有孤对电子的配位基团，所述有机抗菌分子和氧化铁微纳颗粒接触并形成配位作用；
[0008]3)将相电荷调节剂加入混合物中，混合均匀，所述相电荷调节剂是苯扎氯氨类化合物；
[0009]4)调节混合物的粘度，采用静电纺丝工艺进行纺丝，得到的抗菌纤维收集于衬底层上，制得所述抗菌纳米空气滤材。
[0010]可选的，所述溶剂包括DMF、氯仿、亚甲基二砜中的至少一种；所述聚偏二氟乙烯基材料和溶剂的重量比为100：500～5000。
[0011]可选的，所述有机抗菌分子包括奥替尼啶、聚六亚甲基双胍、聚六亚甲基胍中的至少一种；所述聚偏二氟乙烯基材料、氧化铁微纳颗粒和有机抗菌分子的重量比为100：1～5：0.2～10。
[0012]可选的，所述相电荷调节剂是苄基三乙基氯化铵或苄基三甲基氯化铵；所述聚偏二氟乙烯基材料和相电荷调节剂的重量比为100：0.05～5。
[0013]可选的，所述氧化铁微纳颗粒的粒径为10～500nm。
[0014]可选的，在所述静电纺丝工艺之前还包括向混合物中加入纺丝添加剂的步骤；所述衬底层是无纺布，所述纺丝添加剂是衬底层材料的单体或小分子聚合物，所述纺丝添加剂的添加量不大于所述聚偏二氟乙烯基材料重量的5％。
[0015]可选的，步骤4)中，纺丝电压为5～30kV，收集器与静电纺丝发生器的距离为5～100cm。
[0016]可选的，还包括将一覆盖层覆盖于抗菌纤维上，并通过超声波点位复合工艺形成夹心结构的步骤。
[0017]一种上述制备方法制备的抗菌纳米空气滤材，包括所述衬底层和形成于所述衬底层之上的抗菌纤维。
[0018]一种抗菌口罩，包括外层、中间过滤层和内层，所述中间过滤层由上述抗菌纳米空气滤材制得。
[0019]其机理为：
[0020]有机抗菌分子具有配位基团，配位基团含有氧孤对电子(羟基，巯基等)和氮孤对电子(胺基，酰胺基等)，孤对电子能够与具有空d电子轨道的Fe
3+
金属中心进行配位连接，从而达到将有机抗菌分子锚定在纤维中的目的。纳米氧化铁颗粒还可以增加纤维之间的交互，形成更加密集的网状结构，增加过滤效果。此外，铁离子通过获取有机抗菌分子的孤对电子，进一步促进抗菌分子的质子化，增强抗菌分子的强电作用，提高抗菌能力。另一方面，引入相电荷调节剂，在内部强电作用下，使其带电中心以更优的形式竖直向外，将有机抗菌分子的强电作用表达在纤维表面，进一步强化抗菌纤维的抗菌能力。此外，聚偏二氟乙烯本身作为一种具有优良极化性能的材料，可以将抗菌分子的强电作用进一步的聚集于纳米纤维表面，产生极强的电效应，将接触纤维表面的微生物瞬间灭活。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022]可制得纳米级别的纤维，滤材不涉及驻极处理，因此不会因为驻极的消失而导致过滤率降低，结合纳米级别的过滤纤维，该滤材可以保持长效过滤的效果；添加有机抗菌分子，并通过相电荷调节剂等组分的配合使抗菌纤维表面具备强电效果，达到过滤过程中对细菌病毒杀灭的效果；利用有机抗菌分子配位基团和嵌入纤维基材内部的氧化铁微纳颗粒的铁离子之间的配位作用实现对有机抗菌分子的锚定，提高了抗菌空气滤材的长效抗菌能力。
附图说明
[0023]图1为实施例1得到的抗菌空气滤材表面的SEM照片；
[0024]图2为实施例2得到的抗菌空气滤材表面的SEM照片。
具体实施方式
[0025]以下结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步解释。
[0026]一种抗菌空气滤材的制备方法，所用的原料包括以下：相对于100重量份的聚偏二
氟乙烯基材，溶剂的用量可以为500～5000重量份，纳米三氧化二铁粉末的用量可以为1～5重量份，有机抗菌分子的用量可以为0.2～10重量份，相电荷调节剂的用量可以为0.05～5重量份，纺丝添加剂的用量可以为0～5重量份。
[0027]聚偏二氟乙烯基材料应当包括聚偏二氟乙烯以及聚偏二氟乙烯的共聚物，如聚偏二氟乙烯六氟丙烯共聚物等，保证聚偏二氟乙烯基材能够被相应溶剂溶解形成溶胶态即可。上述聚偏二氟乙烯基材料可以为商购产品，如苏威公司的SOLEF 21510，SOLEF 1010，SOLEF6010，或KYNAR2500
‑
1/2等。
[0028]有机抗菌分子为具有阳离子抗菌的有机抗菌分子。此外，抗菌分子内应含有具有相关配位配体基团，如含有氧孤对电子(羟基，巯基等)和氮孤对电子(胺基，酰胺基等)。这类配位基团含有孤对电子，能够与具有空d电子轨道的Fe
3+
金属中心进行配位连接。有机抗菌分子包括但不限于奥替尼啶、聚六亚甲基双胍、聚六亚甲基胍等的一种或多种。作为新一代广谱灭菌的重要组成部分，有机抗菌分子可以通过分子内正电荷基团与带有负电的微生物细胞膜、细胞壁以及病毒衣壳相结合，从而达到广谱灭杀细菌病毒的效果。由于其作用机制不针对具体的某个生物学过程，因而，通过带正电荷基团的有机抗菌分子不会在长期的使用过程中产生细菌的耐药性而导致失效。
[0029]氧化铁微纳颗粒以三氧化二铁为主，处于+3价态的铁离子比例应当大于90％。电荷调节剂可以为同为阳离子型抗菌分子的且具有表面活性剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌纳米空气滤材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将聚偏二氟乙烯基材料与溶剂混合，形成溶胶后，加入氧化铁微纳颗粒，搅拌使氧化铁微纳颗粒均匀弥散于溶胶中；2)将阳离子型有机抗菌分子加入混合物中，超声搅拌12～36小时进行混合，所述有机抗菌分子具有含有孤对电子的配位基团，所述有机抗菌分子和氧化铁微纳颗粒接触并形成配位作用；3)将相电荷调节剂加入混合物中，混合均匀，所述相电荷调节剂是苯扎氯氨类化合物；4)调节混合物的粘度，采用静电纺丝工艺进行纺丝，得到的抗菌纤维收集于衬底层上，制得所述抗菌纳米空气滤材。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂包括DMF、氯仿、亚甲基二砜中的至少一种；所述聚偏二氟乙烯基材料和溶剂的重量比为100：500～5000。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述有机抗菌分子包括奥替尼啶、聚六亚甲基双胍、聚六亚甲基胍中的至少一种；所述聚偏二氟乙烯基材料、氧化铁微纳颗粒和有机抗菌分子的重量比为100：1～5：0.2～10。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述相电荷...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑翔，叶德威，
申请(专利权)人：厦门赋源高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：