[发明专利]表面含壳聚糖粉末的纳米纤维空气净化材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种表面含壳聚糖粉末的纳米纤维空气净化材料及其制备方法，制备方法为：将含壳聚糖纳米粉末的纺丝液进行静电纺丝并以预过滤材料为接收基材制得表面含壳聚糖粉末的纳米纤维空气净化材料，含壳聚糖纳米粉末的纺丝液中的溶质为PLA，溶剂为DCM与DMAC的混合溶剂，静电纺丝时环境的相对湿度为30～60％。纳米纤维空气净化材料包括相邻的纳米纤维膜层和预过滤层，纳米纤维膜层和预过滤层具有孔隙结构，且预过滤层的孔径大于纳米纤维膜层，纳米纤维膜中的纳米纤维上分布有纳米孔洞且纳米纤维的表面镶嵌有壳聚糖纳米粉末。本发明方法工艺简单，制得的纳米纤维空气净化材料吸附过滤效果好且抑菌率高。

技术领域

本发明属于纳米纤维过滤材料领域，涉及一种表面含壳聚糖粉末的纳米纤维空气净化材料及其制备方法，特别涉及一种具有高抑菌率的表面含壳聚糖粉末的纳米纤维空气净化材料及其制备方法。

背景技术

空气污染通常是指由人类活动或自然过程产生的某些物质进入大气后呈现出足够的浓度且达到足够的时间后危害人体的舒适、健康或自然环境的现象。随着工业化和城市化的迅速发展，空气污染问题日益严峻，我国中东部地区经常出现大面积且长时间的低能见度雾霾天气，给人们日常工作和生活甚至生命健康带来极大影响。雾霾主要是由空气中的悬浮颗粒和烟雾形成的，这些小尺度粒子(如悬浮颗粒，从0.001μm到10μm，平均直径大约在1～2μm左右)均匀稳定地分布在空气中并可长距离运输。雾霾天气时大气悬浮颗粒物中的微生物高达1300多种，包含可致病或致呼吸道过敏的微生物，其不仅会引起过敏，而且能在进入人体后引发肺癌等疾病，对人体造成不可逆的伤害，甚至会造成死亡。对于室内空气而言，由于空间狭小且空气流通性差，室内空气污染成分也尤为复杂。细菌等微生物及其他有毒有害物质依附在可吸入颗粒物上进入人体后，使得支气管炎、流感、肺结核和脑膜炎等疾病的发病率大大增加。传统的纤维过滤材料的直径较粗，孔径大，存在过滤效率低、功能单一或制备工艺复杂等缺陷，难以满足人们对高度清洁的空气环境的要求。

为了制备多功能的空气过滤材料，研究者常常采用层层复合的方式。专利CN204815955U制备了一种包括第一锦纶层、HEPA层、第一银离子层、活性炭过滤层、第二银离子层和第二锦纶层的空气过滤材料，具有除异味抗菌的效果；专利CN107051232A先分别制备纳米活性炭/聚合物纳米纤维膜、纳米TiO₂/聚合物纳米纤维膜和纳米银/聚合物纳米纤维膜，经热处理去除高分子材料，再将活性炭纳米纤维膜、TiO₂纳米纤维膜、纳米银抗菌纤维膜三层复合制得一种过滤效率大于99％且抑菌效果较好的杀菌除醛的空气过滤膜。但上述制备功能型过滤材料的方法，工艺要求高，工序复杂繁琐，成本相对较高。

专利CN206593280U在过滤主体的表面涂覆、喷洒或者浸泡能够抗菌的抗菌剂，获得抑菌性能；专利CN104524866A通过将非织造布浸渍在壳聚糖溶液中，在纤维表面引入壳聚糖，再在非织造布表面喷涂纤维素纳米纤维的水相分散液，使其在非织造布纤维之间形成网络结构，降低非织造布的孔径，增大非织造布的比表面积，得到具有抗菌性能的高效低阻复合型空气过滤材料。表面涂覆抗菌剂能充分发挥其优良的抑菌效果，但稳定性差，尤其是壳聚糖烘干后较脆，易剥落，抗菌长效性差。

专利CN103774345A将氧化石墨烯加入两种聚合物溶液中，通过并排电纺的方式制备出两种直径差异较大的纳米纤维层层复合的复合纳米纤维过滤膜，其对氯化钠气溶胶的截留率为96％，压力降小于28mm水柱，由于掺杂了氧化石墨烯，对大肠杆菌的抑菌率大于90％，但是氧化石墨烯制备困难，产量低，成本高，其是通过片状氧化石墨烯锋利的边缘破坏细胞膜致使细菌死亡从而进行杀菌，抑菌性能有限。