[发明专利]一种用于吸附PM2.5的高吸附性多孔复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于吸附PM2.5的高吸附性多孔复合薄膜。所述的多孔复合薄膜由聚乳酸基体树脂和沸石咪唑酯骨架按质量比为(99～95)：(1～5)组成。采用溶液共混的方法，将聚乳酸与ZIF‑8的二氯甲烷分散液按比例进行共混，在温度不小于20℃，相对湿度不小于50％的环境下通过静电纺丝法制得。本发明的多孔复合薄膜的制备方法简单，成本低廉，绿色环保。多孔复合薄膜吸附性明显提高，能够对PM2.5进行有效吸附，吸附10分钟所吸附的PM2.5质量最高可达膜本身质量的35.5％，同时力学性能增强，拓展了材料的实用性。

技术领域

本发明涉及聚乳酸材料的功能化技术领域，具体涉及一种用于吸附PM2.5的高吸附性多孔复合薄膜。

背景技术

近几年，中国的雾霾问题日益严重，其中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物(PM2.5)更是对人类的身体健康产生了巨大的威胁。因此，人们对于能够吸附阻隔PM2.5的材料需求日甚。然而目前的吸附材料的吸附能力和力学性能等还具有一定缺陷，因此制备出综合性能良好的吸附材料是目前急需解决的问题。

聚乳酸(PLA)作为一种生物可降解材料，其静电纺丝纤维膜不仅具备良好的生物可降解性、物理机械性及相容性，而且其具有的比表面积高、孔隙率大等特点使其具有良好的吸附性能，在吸附过滤口罩方面有较好的应用前景。

金属有机骨架材料(MOFs)是一种新型的多孔材料，具有比表面积大、吸附性能好、结构多样性、孔道尺寸可调及骨架可修饰等优点，已经广泛应用于气体存储、催化、传感、分离以及生物医学等领域。ZIF-8(沸石咪唑酯骨架)，作为一种金属有机骨架材料，是以锌为配位中心，二甲基咪唑为配体的多孔晶体材料。与传统材料相比，ZIF-8 制备简单，结构复杂程度高，具有很高的反应活性和选择性。MOFs具有良好的吸附性能(秦卫平.用于甲苯吸附的MOFs材料的合成及性能研究[D].华南理工大学，2013： 1-5.；张志娟，几种金属有机骨架材料的表面改性及其对CO₂/N₂/H₂O吸附性能[D].华南理工大学，2012：1-5.)。ZIF-8对模拟汽油中的噻吩吸附率达69.17％(李耀，金属有机骨架材料ZIF-8的制备及吸附性能研究[D].北京交通大学，2015：1-5.)。由于ZIFs晶体材料结构单元较为单一，限制了其功能(李锐，金属有机骨架及其衍生结构的构筑与功能特性[D].北京理工大学，2014：1-5.)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于吸附PM2.5的高吸附性多孔复合薄膜，所述的多孔复合薄膜，通过将聚乳酸基体树脂与ZIF-8复合，并控制二者的比例，使得多孔复合薄膜不仅能够在添加适量ZIF-8后具有显著的力学性能和吸附性，并且产品可生物降解，安全无异味，绿色环保。

实现本发明目的技术解决方案为：

一种用于吸附PM2.5的高吸附性多孔复合薄膜，由质量比为(99～95)：(1～5)的聚乳酸基体树脂和ZIF-8经静电纺丝制成。

所述的ZIF-8表面积为1185m²/g，颗粒粒径为30～50nm。

进一步地，本发明还提供上述用于吸附PM2.5的高吸附性多孔复合薄膜的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，将聚乳酸与ZIF-8按质量比为(99～95):(1～5)在二氯甲烷溶液中共混，得到浓度为9～12wt％的静电纺丝液；

步骤2，将静电纺丝液置于静电纺丝装置中进行静电纺丝，在温度不小于20℃，相对湿度不小于50％的环境下，设置电压为20～28KV，流速为0.1～2mL/h，接收距离为 15-23cm，制得多孔复合薄膜。

步骤1中，聚乳酸与ZIF-8的共混具体为：先将ZIF-8在二氯甲烷中超声分散均匀，再将聚乳酸溶于分散液中，继续超声共混。