[发明专利]超疏水或超亲水且具备抗菌性能的纳米纤维膜的制备方法

说明书

本发明为一种超疏水或超亲水且具备抗菌性能的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述的超疏水或超亲水且具备抗菌性能的纳米纤维膜的制备步骤如下：步骤（1）制备聚合物溶液；步骤（2）静电纺丝；步骤（3）制备季铵盐溶液；步骤（4）制备季铵盐和纳米颗粒的悬浮混合液；步骤（5）季铵盐和纳米颗粒的悬浮混合液修饰多孔纳米纤维薄膜；步骤（6）：将步骤（5）制得的季铵盐和纳米颗粒的悬浮混合液修饰过的多孔纳米纤维薄膜置于60℃的真空烘箱中干燥1‑3h，制得超疏水或超亲水且具备抗菌性能的纳米纤维膜成品。

技术领域

本发明涉及一种纳米纤维膜的制备方法，特别是公开一种超疏水或超亲水且具备抗菌性能的纳米纤维膜的制备方法，应用在医学、空气过滤、水处理等领域。

背景技术

疏水性及亲水性多孔纳米纤维薄膜在超疏水及超亲水领域中均引起广泛关注。随着科学技术的发展，模仿荷叶效应制备超疏水性与超亲水性材料在当代已成为可能，疏水与亲水材料是材料表面的重要特征，它是由材料的本身性质以及材料的微观结构所共同决定的，材料表面含有氟或者有机硅等自身能够提高材料固体表面能，当材料带有-OH或-COOH等官能团能够提高材料表面的亲水性能。使用纳米粒子在纤维表面构造多级孔结构，根据温泽尔理论能够有效地提高纤维膜表面的亲水或疏水性能。

季铵盐通过胺与卤代烃反应制得，并且具有一定的生物活性，可用作药物、农药以及化学反应中的相转移催化等。通过在胺与卤代烃反应的过程中接入有机硅等疏水性材料或壳聚糖等亲水性材料能有有效地改善季铵盐的疏水性能或亲水性能并且具有很好的抗菌性能，由于壳聚糖或有机硅季铵盐的壳层之间发生粘连，使其能够有效地改善纳米纤维薄膜的力学性能。采用含氟材料的多孔纳米纤维薄膜，采用的含氟材料不易降解且对环境污染大，而采用聚乙烯醇、聚乙二醇改性材料的亲水性多孔纳米纤维薄膜，需使用戊二醛等进行交联，其工艺复杂。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的纳米纤维膜的制备方法所存在的缺陷，提供一种制备简单、高效的超疏水或超亲水且具备抗菌性能的纳米纤维膜的制备方法。

本发明是这样实现的：一种超疏水或超亲水且具备抗菌性能的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于：所述的超疏水或超亲水且具备抗菌性能的纳米纤维膜的制备步骤如下：

A、步骤（1）制备聚合物溶液：在室温条件下，将聚合物溶解在溶剂中，并进行搅拌，搅拌速度为50-2000rpm，直至搅拌均匀，得到质量分数为2-40wt%的聚合物溶液；

B、步骤（2）静电纺丝：在相对湿度为15-70%，温度为15-70℃的条件下，将步骤（1）制得的质量分数为2-40wt%的聚合物溶液进行静电纺丝，静电纺丝的正电压为0-60kV，静电纺丝的负电压为0-60 kV，静电纺丝的距离为5-50cm，静电纺丝的接收载体为铝箔、铜网、无纺布和光滑纸，得到多孔纳米纤维薄膜；

C、步骤（3）制备季铵盐溶液：将季铵盐溶解在水中，并进行搅拌，搅拌速度为10-100rmp，直至搅拌均匀，得到质量分数为0.1-20wt%的季铵盐溶液；

D、步骤（4）制备季铵盐和纳米颗粒的悬浮混合液：在步骤（3）制得的质量分数为0.1-20wt%的季铵盐溶液中添加纳米颗粒，纳米颗粒为二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、氧化锌中的一种或几种的任意比例的混合物，其纳米颗粒分散在质量分数为0.1-20wt%的季铵盐溶液中的浓度为1-20wt%，纳米颗粒的尺寸大小为5-200nm，得到季铵盐和纳米颗粒的悬浮混合液；

E、步骤（5）季铵盐和纳米颗粒的悬浮混合液修饰多孔纳米纤维薄膜：将步骤（2）制得的多孔纳米纤维薄膜浸泡在步骤（4）制得的季铵盐和纳米颗粒的悬浮混合液中直至完全浸润，制得季铵盐和纳米颗粒的悬浮混合液修饰过的多孔纳米纤维薄膜；

F、步骤（6）：将步骤（5）制得的季铵盐和纳米颗粒的悬浮混合液修饰过的多孔纳米纤维薄膜置于60℃的真空烘箱中干燥1-3h，制得超疏水或超亲水且具备抗菌性能的纳米纤维膜成品。