[发明专利]一种口罩用抗菌过滤材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种口罩用抗菌过滤材料及其制备方法，尤其涉及一种口罩用抗菌聚合物纳米纤维过滤材料及其制备方法。

背景技术

当今世界经济发展迅速，人们生活水平显著提高。但是经济发展的同时，也带来了严峻的环境问题。工业生产、日常发电、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物对人的呼吸健康影响巨大。尤其是空气中直径小于2.5um的极细颗粒物(PM 2.5)，它们是造成大气阴霾和人类肺癌的最大元凶。2012年2月29日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，同意发布新修订的《环境空气质量标准》，规定将PM 2.5纳入各省市强制检测范畴。空气中除了粉尘颗粒外，还存在细菌病毒，它们通常依附在空气中的悬浮颗粒上随着空气流动传播。

聚合物纳米纤维是直径在几十到几百纳米的超细纤维，通过静电纺丝技术制备。静电纺丝是使高分子溶液或熔体带电，并置于喷丝口与接收屏之间的高压电场中，通过静电吸引力克服高分子溶液或熔体的表面张力，从而使纺丝液成为一股带电的喷射流，并在电场中运动，最后集聚在金属网状接收屏上，成为无纺布状的纤维毡，高分子溶液或熔体因溶剂的蒸发或熔体冷却而固化，从而成为纳米纤维无纺织布。这种本身带静电的纳米纤维无纺织布是一种非常好的过滤材料，对极细颗粒和细菌病毒的过滤效率高。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种对极细颗粒和细菌病毒具有高过滤效率的过滤材料。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种既能有效过滤极细颗粒，同时也对细菌病毒具有高过滤效率的口罩用过滤材料。

为实现上述目的，本发明提供了一种口罩用抗菌聚合物纳米纤维过滤材料及其制备方法。

一方面，本发明提供了一种口罩用抗菌聚合物纳米纤维过滤材料。

具体地，本发明的口罩用抗菌过滤材料包括抗菌剂、聚合物纳米纤维和支撑体无纺布。其中，抗菌剂、聚合物纳米纤维和支撑体无纺布的重量比为1-20∶10-30∶100。

本发明的口罩用抗菌过滤材料是含有抗菌剂的聚合物纳米纤维与支撑体无纺布的复合膜，其中，起过滤以及杀菌作用的聚合物纳米纤维膜的厚度很薄，并且其纤维直径大小也是可控的，因此，该复合膜对超细的颗粒以及细菌病毒都具有很高的截留率，在此同时，拦截吸附的细菌可以通过抗菌剂将其杀死。

在本发明的口罩用抗菌过滤材料中，含有抗菌剂的聚合物纳米纤维膜层的厚度为1-30um，该膜层中的聚合物纳米纤维直径为300-1000nm，且纤维基本呈无规则排列。

在本发明的口罩用抗菌过滤材料中，所述聚合物纳米纤维优选为聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氨酯(PU)、聚酰胺(PA)、聚丙烯腈(PAN)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)。

在本发明中，所述抗菌剂为有机抗菌剂或无机抗菌剂。

在本发明具体实施时，支撑体无纺布优选为熔喷、纺粘或针刺无纺布。

在本发明的具体实施方式中，有机抗菌剂优选为亚甲基双硫氰酸酯或苄基二甲基十二烷基溴化铵。无机抗菌剂优选为银、铜、锌、氧化银、氧化铜、氧化亚铜、氧化锌、载银磷酸锆、硝酸银、硝酸铜、硝酸亚铜、硝酸锌、硫酸银、硫酸亚铜和硫酸锌中的一种或多种。

另一方面，本发明还提供了一种制备上述口罩用抗菌过滤材料的方法，包括如下步骤：

首先，将抗菌剂、聚合物纳米纤维和溶剂共混溶解，得到稳定的均一溶液；或直接将抗菌剂和聚合物熔融，得到均一熔体；

然后，通过静电纺丝将含有抗菌剂的聚合物纳米纤维的上述均一溶液或均一熔体纺在支撑体无纺布上，从而得到口罩用抗菌过滤材料；在制得的口罩用抗菌过滤材料中，所述抗菌剂、聚合物纳米纤维和支撑体无纺布的重量比为1-20∶10-30∶100。

在本发明的优选实施方式中，将抗菌剂、聚合物纳米纤维和溶剂共混溶解时，抗菌剂、聚合物纳米纤维和溶剂的重量比优选为1-20∶10-30∶100-120。

在本发明的具体实施方式中，所述溶剂优选为N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N，N-甲基乙酰胺、丙酮、水、乙醇、二氯乙烷、三氯乙烷中的一种或多种。

在本发明的另一优选实施方式中，将抗菌剂和聚合物纳米纤维直接熔融时，抗菌剂和聚合物的重量比优选为1-20∶10-30。