【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空气过滤材料的，尤其是涉及一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜及其制备方法。
技术介绍
1、当今人们应对大气污染的主要防护措施材料的要求越来越高，口罩、空气净化器等个人呼吸防护用具，虽然具有成本低使用灵活的优点，但是现有的呼吸防护用品存在纤维直经较大、纤维之间的孔径大、防护和抗菌作用差的弊病，研究可高效拦截微粒的空气过滤材料对人们的自我防护具有重大意义。
2、静电纺丝技术是一种借助高压静电作用对聚合物溶液或熔体进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝方法。此技术在精确的工艺调控下制备出的空气过滤材料，具有纤维直径细，内部孔径连通性好、比表面积大、孔径小以及孔隙率高的优点，可以有效阻止有害颗粒的入侵，同时保持较高的透气性。并且目前市面上的纤维过滤材料多为难降解的熔喷聚丙烯无纺布，在使用废弃后会对环境造成二次污染。
3、公开号为cn109338497a的中国专利文献中公开了一种亲水性可降解聚丁内酰胺超细纤维的制备方法，将聚丁内酰胺溶于强挥发性极性溶剂，进行高压干法纺丝。获得纤维直径为30nm～1μm。但是该法制备出的材料纤维直径过大、种类较为单一，如果口罩中使用对小粒径颗粒的过滤效果较低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜及其制备方法，通过纳米蛛网结构与微纳高韧性纤维结构的沉积复合，不仅具有机械性能强、孔隙率高且孔径小的特性，并且该复合纤维膜具备对大气环境中有害颗粒pm2.
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜，由纳米蛛网复合膜聚集而成，所述纳米蛛网复合膜包括聚丁内酰胺微纳纤维基材和纳米纤维，所述纳米纤维由聚丁内酰胺经静电纺丝工艺制成，沉积在聚丁内酰胺微纳纤维基材上。
3、进一步地，所述聚丁内酰胺微纳纤维基材平均直径为500nm～5μm。
4、进一步地，所述纳米纤维平均直径为5～80nm。
5、进一步地，所述纳米蛛网复合膜的厚度为0.025～0.065mm。
6、此外，本专利技术还提供一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜的制备方法，具体步骤如下：
7、s1、将聚丁内酰胺溶解在有机溶剂a中，在磁力搅拌器中进行搅拌，分散均匀后得到纺丝液a；
8、s2、将聚丁内酰胺溶解在有机溶剂b中，在磁力搅拌器中进行搅拌，分散均匀后得到纺丝液b；
9、s3、使用静电纺丝工艺对步骤s1中所得的纺丝液a进行纺丝制备，得到聚丁内酰胺微纳纤维基材；
10、s4、重新调整静电纺丝工艺参数，继续对步骤s2中所得的纺丝液b进行纺丝制备，将制备的纳米纤维沉积在步骤s3中所得的聚丁内酰胺微纳纤维基材上，获得纳米蛛网复合膜；
11、s5、将步骤s4中所得的纳米蛛网复合膜经过真空干燥后除去残留的溶剂，得到可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜。
12、进一步地，步骤s1中所述聚丁内酰胺的分子量为2～15w，形状为粉末状，其中，分子量优选为4～12w。
13、进一步地，步骤s1中所述有机溶剂a选自六氟异丙醇、甲酚、氯仿、甲酸、 n,n二甲基甲酰胺、n,n二甲基乙酰胺、三氟乙酸、丙酮、四氢呋喃、二甲基亚砜、三氟乙醇、二氯甲烷、饱和氯化锌溶液、饱和氯化钙溶液、乙醇或甲醇中的两种或三种。
14、进一步地，步骤s1中所述纺丝液a浓度为5～35wt％，其中，浓度优选为10～35wt％。
15、进一步地，步骤s2中所述聚丁内酰胺的分子量为2～10w，形状为粉末状，其中，分子量优选为2～8w。
16、进一步地，步骤s2中所述有机溶剂b选自六氟异丙醇、甲酚、氯仿、甲酸、 n,n二甲基甲酰胺、n,n二甲基乙酰胺、三氟乙酸、丙酮、四氢呋喃、二甲基亚砜、三氟乙醇、二氯甲烷、饱和氯化锌溶液、饱和氯化钙溶液、乙醇或甲醇中的一种或两种。
17、进一步地，步骤s2中所述纺丝液b浓度为3～20wt％，其中，浓度优选为5～20wt％。
18、进一步地，步骤s3中所述静电纺丝工艺的具体参数为：电压参数为10～50kv 中的一种，接收距离参数为11～30cm，注射速率参数为1～30ml/h，注射针头角度为0～30°，针头内径为0.5mm，温度为10～70℃，其中，电压参数优选为25～40kv 中的一种，接收距离参数优选为15～20cm，注射速率参数优选为3～15ml/h，温度优选为10～45℃。
19、进一步地，步骤s4中所述静电纺丝工艺的具体参数为：电压参数为30～70kv 中的一种，接收距离参数为11～30cm，注射速率参数为0.08～3.5ml/h，注射针头角度为0～30°，针头内径为0.25mm，温度为10～50℃，其中，电压参数优选为40～60 kv中的一种，接收距离参数为12～15cm，注射速率参数为0.08～1ml/h，注射针头角度为0～30°，温度为10～35℃。
20、进一步地，步骤s3和步骤s4中所述纺丝制备过程为用注射器吸取纺丝溶液，将针头与电源正极相连。
21、进一步地，步骤s5中所述真空干燥温度为50℃，干燥时间为12h。
22、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
23、1.本专利技术采用静电纺丝技术，以生物基可降解聚合物聚丁内酰胺材料为原料，通过精确调控静电纺丝工艺获得不同结构静电纺丝纤维获得高效、低阻的可用于高效防护口罩中的空气过滤材料，该复合膜材料中的纳米蛛网纤维层，纤维直径约 5～80nm，具有更大的比表面积和拦截效果，并且其仿生蛛网结构具有突出的过滤稳定性，而微纳结构基材则提供了稳定的机械特性，辅助保持聚丁内酰胺复合纤维膜持久的使用效率；
24、2.本专利技术制备得到的聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜为绿色环保可降解材料，废弃时可在自然条件下完全降解成二氧化碳和水，并重新进入生态循环，属于极具潜力的环境友好型空气过滤应用材料；
25、3.通过调节聚丁内酰胺生物基材料的静电纺丝过程中的工艺参数，以及调控聚丁内酰胺微纳基材纤维和纳米蛛网微小孔道的精细过滤网络获得高效过滤低气阻可降解复合纤维膜，有望实现对病毒和细菌的高效拦截；
26、4.采用优选的各原料种类与用量，制备得到的可用于高效防护口罩中的可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜对pm2.5颗粒的过滤效率均高达98％以上，且过滤阻力均低于45pa。
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1.一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜，其特征在于，由纳米蛛网复合膜聚集而成，所述纳米蛛网复合膜包括聚丁内酰胺微纳纤维基材和纳米纤维，所述纳米纤维由聚丁内酰胺经静电纺丝工艺制成，沉积在聚丁内酰胺微纳纤维基材上。
2.根据权利要求1所述的一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜，其特征在于，所述聚丁内酰胺微纳纤维基材平均直径为500nm～5μm，和/或，
3.一种如权利要求1-2中任一所述的可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜的制备方法，具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述聚丁内酰胺的粘均分子量为2～15w，形状为粉末状，其中，分子量优选为4～12w，和/或，
5.根据权利要求3所述的一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述有机溶剂a选自六氟异丙醇、甲酚、氯仿、甲酸、N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、三氟乙酸、丙酮、四氢呋喃、二甲基亚砜、三氟乙醇、二氯甲烷、饱和氯化锌溶液、饱和氯化钙溶液、乙醇或甲醇中的两种或三种。
6.根据权利要求3所述的一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚丁内酰胺的分子量为2～10w，形状为粉末状，其中，分子量优选为2～8w，和/或，
7.根据权利要求3所述的一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述有机溶剂b选自六氟异丙醇、甲酚、氯仿、甲酸、N,N二甲基甲酰胺、N,N二甲基乙酰胺、三氟乙酸、丙酮、四氢呋喃、二甲基亚砜、三氟乙醇、二氯甲烷、饱和氯化锌溶液、饱和氯化钙溶液、乙醇或甲醇中的一种或两种。
8.根据权利要求3所述的一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述静电纺丝工艺的具体参数为：电压参数为10～50KV中的一种，接收距离参数为11～30cm，注射速率参数为1～30mL/h，注射针头角度为0～30°，针头内径为0.5mm，温度为10～70℃，其中，电压参数优选为25～40KV中的一种，接收距离参数优选为15～20cm，注射速率参数优选为3～15mL/h，温度优选为10～45℃。
9.根据权利要求3所述的一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述静电纺丝工艺的具体参数为：电压参数为30～70KV中的一种，接收距离参数为11～30cm，注射速率参数为0.08～3.5mL/h，注射针头角度为0～30°，针头内径为0.25mm，温度为10～50℃，其中，电压参数优选为40～60KV中的一种，接收距离参数为12～15cm，注射速率参数为0.08～1mL/h，注射针头角度为0～30°，温度为10～35℃。
10.根据权利要求3所述的一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤S3和步骤S4中所述纺丝制备过程为用注射器吸取纺丝溶液，将针头与电源正极相连。
...【技术特征摘要】
1.一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜，其特征在于，由纳米蛛网复合膜聚集而成，所述纳米蛛网复合膜包括聚丁内酰胺微纳纤维基材和纳米纤维，所述纳米纤维由聚丁内酰胺经静电纺丝工艺制成，沉积在聚丁内酰胺微纳纤维基材上。
2.根据权利要求1所述的一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜，其特征在于，所述聚丁内酰胺微纳纤维基材平均直径为500nm～5μm，和/或，
3.一种如权利要求1-2中任一所述的可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜的制备方法，具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述聚丁内酰胺的粘均分子量为2～15w，形状为粉末状，其中，分子量优选为4～12w，和/或，
5.根据权利要求3所述的一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述有机溶剂a选自六氟异丙醇、甲酚、氯仿、甲酸、n,n二甲基甲酰胺、n,n二甲基乙酰胺、三氟乙酸、丙酮、四氢呋喃、二甲基亚砜、三氟乙醇、二氯甲烷、饱和氯化锌溶液、饱和氯化钙溶液、乙醇或甲醇中的两种或三种。
6.根据权利要求3所述的一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚丁内酰胺的分子量为2～10w，形状为粉末状，其中，分子量优选为2～8w，和/或，
7.根据权利要求3所述的一种可降解聚丁内酰胺静电纺丝复合纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述有...
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