[发明专利]一种制备MOF/纤维素/聚丙烯腈口罩滤芯层的方法

说明书

本发明公开了一种制备MOF/纤维素/聚丙烯腈口罩滤芯层的方法，具体包括如下步骤：步骤1，制备MIL‑53(Fe)纳米颗粒；步骤2，合成纤维素纳米晶；步骤3，将聚丙烯腈和步骤2得到的纤维素纳米晶进行混合，得混合溶液；步骤4，将步骤1所得产物加入到步骤3得到的混合溶液中，得纺丝溶液；步骤5，将步骤4得到的纺丝溶液进行静电纺丝，得到MIL‑53(Fe)/纤维素/聚丙烯腈(PAN)共混纳米纤维复合膜。本发明使用金属有机骨架MIL‑53(Fe)作为吸附和光催化剂，纤维素作为吸湿材料，采用静电纺丝方法制备出具有抗菌、高效过滤和可自然降解功能的MIL‑53(Fe)/纤维素/聚丙烯腈(PAN)共混纳米纤维复合膜。

技术领域

本发明属于纺织工程技术领域，涉及一种制备MOF/纤维素/聚丙烯腈口罩滤芯层的方法。

背景技术

按照过滤效果的高低，口罩分为KN和KP两类。其中，KN类只适用于过滤非油性颗粒物，包括KN90(≥90％)、KN95(≥95％) 和KN100(≥99.97％)三个级别；而KP类适用于过滤油性和非油性颗粒物，包括KP90(≥90％)、KP95(≥95％)和KP100(≥99.97％) 三个级别。KN和KP后缀的数字表示过滤效率水平，数字越高，过滤效果越好。由于KN类口罩未对合成血液穿透、表面抗湿性进行测试，因此这类口罩短时间使用可以阻挡病毒，但不能用于接触可能有喷溅患者或长时间接触患者。

近年来，以Fe为中心金属离子的铁基MOFs材料，比如MIL-53(Fe)、 MIL-100(Fe)、MIL-101(Fe)等在环境污染物降解吸附方面均有广泛研究。其中MIL-53(Fe)是一种以Fe(Ⅲ)为金属中心，以对苯二甲酸为有机配体组装成的三维金属有机框架材料，其具有良好的可见光响应性和优异的化学稳定性，且制备方法简单，成本低，环境毒性小，在光催化去除污水中有机污染物和重金属离子方面有着良好的应用前景。纺织品中的结合位点使其成为有希望的底物纳入MOFs，制备有更好效果的复合材料提供的了基础。

纤维素为天然聚合物材料，化学性质稳定，来源丰富，基本结构单元为 D-吡喃式葡萄糖基，由β-(1-4)-D-葡萄糖基构成的线性长链大分子，第2、3 和6位碳原子上的羟基极性较活泼，对纤维素分子间的氢键和吸湿性有显著影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备MOF(有机金属骨架)/纤维素/聚丙烯腈口罩滤芯层的方法，该方法使用金属有机骨架MIL-53(Fe)作为吸附和光催化剂，纤维素作为吸湿材料，采用静电纺丝方法制备出具有抗菌、高效过滤和可自然降解功能的MOF/纤维素/聚丙烯腈共混纳米纤维复合膜。

本发明所采用的技术方案是，一种制备MOF/纤维素/聚丙烯腈口罩滤芯层的方法，具体包括如下步骤：

步骤1，制备MIL-53(Fe)纳米颗粒；

步骤2，制备纤维素纳米晶；

步骤3，将聚丙烯腈和步骤2得到的纤维素纳米晶进行混合，得到混合溶液；

步骤4，将步骤1所得产物加入到步骤3得到的混合溶液中，得纺丝溶液；

步骤5，将步骤4得到的纺丝溶液进行静电纺丝，得到MIL-53(Fe)/纤维素/聚丙烯腈共混纳米纤维复合膜，将MIL-53(Fe)/纤维素/聚丙烯腈共混纳米纤维复合膜置于35℃干燥箱干燥4～6h，即得。

本发明的特点还在于，

步骤1的具体过程如下：