[发明专利]一种抗菌抗病毒纤维素纳米纤维过滤防护膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种抗菌抗病毒纤维素纳米纤维过滤防护膜及其制备方法，该方法是先以纤维素溶液为原料，通过Lyocell熔喷设备和工艺制得无纺布；再将抗菌整理剂接枝在无纺布上得到抗菌抗病毒纤维素纳米纤维过滤防护膜；该过滤防护膜为纳米纤维膜，由纳米至微米级的纤维素纳米纤维以纤网结构堆叠而成；纤维素纳米纤维的表面与二乙烯三胺三(双苄基)三(2,3‑环氧丙基)三氯化铵以C‑O‑C共价键连接。本发明的过滤防护膜兼具优秀的过滤阻隔性能、优秀的细菌和病毒杀灭效果和优异的耐洗涤性能。此外，该过滤防护膜主体材料为可再生的纤维素，Lyocell工艺环保、产品亲肤性佳且可生物降解，极有希望作为石油基熔喷滤材的有益补充用于口罩或防护服等防护领域。

技术领域

本发明属于纳米纤维膜技术领域，涉及一种抗菌抗病毒纤维素纳米纤维过滤防护膜及其制备方法。

背景技术

近年来，SARS、禽流感、埃博拉、MERS和新型冠状病毒(2019-nCoV)等给人类社会带来了巨大威胁。面对日益严峻的疫情形势和环境问题，作为一个拥有14亿人口的大国，我国医卫防护能力发展需求日益旺盛，其中对极细小病菌和颗粒物等具有阻隔作用的高性能医卫防护过滤材料的开发和发展已变得十分迫切。

由于纤维直径和网孔均能做到极小，非织造技术制备的纤维膜材料往往比机织类材料具有更好的防护效果。作为一类典型的非织造技术，熔喷本身是一种依靠高速、高温气流喷吹聚合物熔体或溶液使其得到迅速拉伸，从而制备得到细旦纤维膜(熔喷无纺布)的方法。此类过滤防护材料均是基于对有害颗粒物进行过滤阻隔进而实现防护效果的。目前，较为理想的熔喷无纺布对极细小病菌和颗粒物等的过滤阻隔防护效果能够满足基本要求。熔喷无纺布材料的过滤阻隔效果与其纤维直径和网孔大小密切相关，纤维直径越小，其比表面积越大、网孔也往往越小，无纺布的过滤阻隔效果也就越好。当纤维直径和网孔较大时，材料的过滤阻隔性差，达不到对有害颗粒物进行有效过滤阻隔的作用。然而，当纤维直径和网孔过小时，同样也不利于其应用于口罩等过滤防护领域，原因在于虽然此时材料的过滤阻隔效果好，但其过滤阻力亦会显著增加。

由于易于生产控制，熔喷聚丙烯(PP)无纺布成为了目前最为常用的过滤防护材料并已广泛引用于口罩和医用防护服等领域。然而，现有的熔喷PP无纺布过滤防护材料依然存在诸多有待改进的地方，如：(1)此类石油基原料不可再生，且使用后的废弃物难以降解；(2)PP材料亲肤性差，产品穿戴舒适性不佳；(3)仅具有过滤阻隔防护效果，对有害的细菌和病毒并不能起到有效的杀灭作用；(4)PP材料为化学惰性材料，较难进行牢固的化学改性修饰。因此，开发新型的环保多功能化非织造过滤防护材料显得尤其重要。

纤维素材料由于原料丰富易得、可再生、绿色环保，受到了人们的广泛关注。若纤维素被合适的溶剂溶解，且整个溶液体系能呈现出如热塑性高聚物熔体一般的流动性能，则亦可被熔喷加工。N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)是为数不多的纤维素良溶剂，将纤维素NMMO·H₂O溶液通过干湿法纺丝制得再生纤维素纤维的Lyocell工艺是目前最为成熟的绿色工业化技术之一，但大多用于生产Lyocell短丝和长丝。基于绿色Lyocell工艺制备熔喷非织造纤维素膜有望提供一类环保的全生物质熔喷非织造过滤防护材料，具有工艺简单无污染、原料可再生、产品可生物降解、人体穿戴舒适性好等诸多优点。