[发明专利]一种病毒防护口罩用的纳米多孔吸附材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种病毒防护口罩用的纳米多孔吸附材料，由如下重量份的原料制备得到：聚乙烯醇20份，木质素2‑10份，氢氧化钾0.2‑0.5份，水80份；其制备方法为：一，将聚乙烯醇、木质素按比例与水混合，边搅拌边升温，升温至95℃后继续搅拌直至聚乙烯醇完全溶解；二，慢慢加入氢氧化钾固体，待氢氧化钾固体加完并完全溶解后，升温105℃；三，在105℃下蒸发水份直至溶液成为凝胶；四，将凝胶冷冻干燥，得到聚乙烯醇木质素氢氧化钾复合材料；五，将复合材料于微波反应器中700℃氮气氛围下炭化；六：将微波炭化物气流粉碎至粒径小于2um即可；得到的纳米多孔吸附材料粒径及孔径均匀，比表面积大，吸附能力强，制备过程清洁，低碳环保，生产效率高，易于实现工业化。

技术领域：

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种病毒防护口罩用的纳米多孔吸附材料及其制备方法。

背景技术：

2020年爆发的新型冠状病毒是以飞沫核的形式通过粘膜感染，空气传播的方式进行；84％飞沫核的直径集中在0.74-2.12um范围；这部分飞沫核可以通过口罩材料中拥有的复杂纤维结构有效吸附，而更小的纳米级病毒颗粒由复杂纤维结构之间的静电效应锁定在纤维间，现有普通外科手术口罩不仅只能阻隔90％以上的5um颗粒物，而且最多只能使用4h，4h后必须废弃处理，不可再使用，因此，开发一种能够增强口罩吸附能力和延长口罩使用时间的吸附材料十分有必要。

木质素是一种富含苯环、共轭结构，具有抗菌、抗氧化以及防紫外等属性的天然高分子材料，可再生，且含炭量高达60％以上；工业木质素主要来源于造纸工业，全球每年因制浆造纸产生的工业木质素有5000万吨，其中只有大约10％的工业木质素得到有效的利用，大部分被作为一种低值燃料进行燃烧或者直接排放，这不仅造成资源的大量浪费，同时还造成严重的环境污染；用工业木质素来制备具有高吸附能力的生物质基纳米多孔炭吸附材料不仅能增强现有普通外科手术口罩对病毒的阻隔性、延长现有普通外科手术口罩的使用时间，为严峻的新冠肺炎疫情防控事业贡献一份力量，还能为工业木质素的高值化应用开拓一条新途径，具有十分重要的社会经济意义；因此，对工业木质素进行高值化利用具有重大的经济、环境与社会意义。

发明内容：

本发明的目的在于解决上述提到的问题，提供一种能够增强口罩吸附能力和延长口罩使用时间的病毒防护口罩用的纳米多孔吸附材料及其制备方法。

本发明采用如下技术方案实现其发明目的：一种病毒防护口罩用的纳米多孔吸附材料，由如下重量份的原料制备得到：聚乙烯醇20份，酸木质素2-10份，氢氧化钾0.2-0.5份，水80份。

优选的，所述聚乙烯醇的聚合度为1700，醇解度为88％。

优选的，所述木质素为酸木质素。

进一步的，该病毒防护口罩用的纳米多孔吸附材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将聚乙烯醇、木质素按比例与水混合，边搅拌边升温，升温至95℃后继续搅拌直至聚乙烯醇完全溶解；

步骤二：慢慢加入氢氧化钾固体，待氢氧化钾固体加完并完全溶解后，升温至105℃；

步骤三：在105℃温度下蒸发掉水份直至溶液成为凝胶；

步骤四：将步骤三中的凝胶冷冻干燥，得到聚乙烯醇木质素氢氧化钾复合材料；

步骤五：将步骤四中得到的复合材料于微波反应器中700℃高温、氮气氛围下炭化；

步骤六：将微波炭化物通过气流多级粉碎法粉碎至粒径小于2um即得到纳米多孔吸附材料。

优选的，所述冷冻干燥过程的冷冻温度为-10℃，升华温度为-20℃。