[发明专利]溶液喷射法改性抗菌可降解纳米纤维及其在空气过滤中的应用

说明书

本发明公开了一种溶液喷射法改性抗菌可降解纳米纤维及其在空气过滤中的应用，通过PLA(聚乳酸)、PVA(聚乙烯醇)、PEO(聚氧化乙烯)、PEG(聚乙二醇)、PLGA(聚乳酸‑羟基乙酸共聚物)或PGA(聚乙交酯)等可生物降解聚合物中的一种或几种作为原料，在有机溶剂中充分溶解，所述有机溶剂包括：氯仿、丙酮或乙醇中的几种，然后加入纳米除菌剂，所述纳米除菌剂为TiO₂、Ag₂O或MnO₂中的任一种，搅拌分散均匀；最后采用溶液喷射纺丝进液装置进行纳米纤维制备，将改性纳米纤维沉积到无纺布上，从而形成改性抗菌可降解纳米纤维；可降解纳米纤维的抗菌效果显著，过滤效果较好，具有生物可降解性，环境友好，适宜大规模生产。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及溶液喷射法改性抗菌可降解纳米纤维及其在空气过滤中的应用。

背景技术

随着经济快速发展，我国工业化、城镇化进程加快，大气污染成为难以避免的严重问题，空气质量日渐恶化，大气污染物的排放总量长年居高，2012年以后，国内各个地区陆续出现严重的雾霾天气，有些地区甚至持续性的数日空气质量爆表，呼吸道疾病患病人数大幅增加，严重影响了人们的日常出行和身心健康。同时，随着对健康问题的日益关注，人们对周边环境的空气质量及个人防护日益重视。通常采用空气净化器、个人防护口罩等方式对周围环境进行改善及个人防护。

空气过滤及个人防护口罩应用中，空气过滤材料的性能对空气过滤效果影响巨大。其中，过滤效率和透气性是过滤材料最基本的性能指标。现今，工业化大规模应用的空气过滤材料是采用针刺、水刺、熔喷等方式生产的无纺布及其多层复合材料，主要原理是通过多孔过滤材料的作用从气固两相流中捕集粉尘颗粒。多孔过滤无纺布中纤维直径为几到几十微米范围，微米纤维由于比表面积限制，为了提高过滤效率，需要更多的纤维层排布，从而影响过滤材料透气性，在作为口罩等个人防护应用中个体体验性变差，作为空气过滤滤芯应用中气流量收到限制，能耗升高。

纳米纤维由于比表面积比微米纤维高100倍以上，有利于过滤效率和透气性的平衡，同时满足高空气过滤效率和高透气性的要求，同时滤材重量轻，应用过程中能耗低。静电纺丝作为常用的纳米纤维制备技术，是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝。但其生产效率低，不适应大规模生产要求；需要高压静电场，在使用过程中需要相关配套保护装置以确保生产安全性；由于静电场应用，对纤维接收设备有要求，不能将纤维沉积到任意材料表面。

另外，在空气过滤应用中，滤材基本处于阴暗潮湿的环境中，特别是在夏季高温季节，滤材在过滤粉尘、污垢过程中容易滞留细菌，滋生螨虫和各种病菌，通常日常应用中空气滤材更换不及时，这就导致了在实际应用中，过滤了粉尘颗粒，但引入了细菌等新的污染源。

空气过滤材料通常采用高分子聚合物，滤材寿命到期废弃后，大多数高分子聚合物废料的处理是个很大的问题。聚合物材料从环保的角度使用后回收及降解问题目益受到关注，使用生物友好、环境友好的可降解聚合物对实际使用意义重大。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种溶液喷射法改性抗菌可降解纳米纤维及其在空气过滤中的应用，溶液喷射法改性抗菌可降解纳米纤维的抗菌效果显著，过滤效果较好，具有生物可降解性，使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解，最终生成二氧化碳和水，环境友好，适合大规模量产。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种溶液喷射法改性抗菌可降解纳米纤维，包括如下制备步骤：

1)将可生物降解聚合物母料进行干燥；

2)将干燥后的可生物降解聚合物母料加入到有机溶剂中，搅拌使聚合物母料完全溶解，得到聚合物溶液，所述有机溶剂包括：氯仿、丙酮或乙醇中的几种；