[发明专利]一种空气过滤用细菌纤维素纳米纤维复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种空气过滤用细菌纤维素纳米纤维复合膜及其制备方法。所述制备方法为：将细菌纤维素膜机械解离并分散于不溶性溶剂中，通过加入分散剂形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；采用同步超声过滤方法将细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在多孔纤维基材表面形成湿态复合纤维膜；脱除湿态复合纤维膜中的残留溶剂获得未改性的复合纤维膜；对未改性的复合纤维膜进行表面疏水改性处理获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的空气过滤用细菌纤维素纳米纤维复合膜。所述复合膜的表面为细菌纤维素纳米纤维所形成的完全覆盖的连续二维网状结构。本发明可在低阻力压降下通过物理拦截作用实现对空气中固体颗粒物的有效过滤，且具有稳定的过滤性能。

技术领域

本发明涉及一种空气过滤用细菌纤维素纳米纤维复合膜及其制备方法，属于纳米纤维复合膜材料技术领域。

背景技术

当前严重的雾霾污染对人们的生产、生活和身体健康造成了极大威胁，因此对其进行有效防护已成为当前急需解决的问题。空气过滤材料因可有效应对雾霾污染所造成的各种危害而成为当前空气过滤领域研究的一大热点。目前常用空气过滤材料多为驻极纤维材料，相关专利有《一种熔喷聚丙烯驻极体过滤材料的制备方法》(CN101905101A)、《一种静电驻极空气过滤材料》(CN205055621U)以及《一种静电纺纳米纤维驻极过滤材料及其制备方法》(CN104289042A)，其通过赋予纤维驻极性能从而提高材料的空气过滤性能，但驻极电荷易受环境影响而衰减耗散，且纤维直径粗、孔径大导致驻极失效后材料过滤性下降。因此开发基于物理拦截作用的小孔径纤维空气滤膜是解决上述问题的关键。专利《纳米蛛网/纳米纤维复合型防护材料的制备方法》(CN101564914)以及文献[Tunable fabrication ofthree-dimensional polyamide-66 nano-fiber/nets for high efficiency fineparticulate filtration[J].Journal of Materials Chemistry，2012，22(4)：1445-1452]和[Ultra-light 3D nanofibre-nets binary structured nylon 6-polyacrylonitrile membrane for efficient filtration of fine particulatematter[J].Journal of Materials Chemistry A，2015，3，23946-23954]公开和报到了一种小孔径纳米蛛网空气滤膜的制备方法，该滤膜可通过物理筛分作用有效拦截空气中的固体颗粒物，具有长效稳定的空气过滤性能，但由于蛛网覆盖面积有限，难以得到结构连续的二维网状材料，因此仅能依靠蛛网层层紧密堆积来减小纤维膜孔径，这使得蛛网空气滤膜的孔隙率降低导致其阻力压降过大。因此亟需一种可有效制备兼具完全覆盖的连续二维网状结构和高孔隙率的小孔径纤维空气滤膜的方法。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种空气过滤用细菌纤维素纳米纤维复合膜及其制备方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种空气过滤用细菌纤维素纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤1)：将细菌纤维素膜机械解离并分散于不溶性溶剂中，通过加入分散剂形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；

步骤2)：采用同步超声过滤方法将步骤1)制得的细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在多孔纤维基材表面形成湿态复合纤维膜；

步骤3)：脱除步骤2)制得的湿态复合纤维膜中的残留溶剂获得未改性的复合纤维膜；

步骤4)：对步骤3)制得的未改性的复合纤维膜进行表面疏水改性处理获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的空气过滤用细菌纤维素纳米纤维复合膜。

优选地，所述步骤1)中机械解离为高速搅拌解离、超声解离、高压均质解离、高速研磨解离和冷冻研磨解离中的任意一种或几种的组合。