[发明专利]一种兼具光催化/抗菌功能的复合纳米纤维过滤材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种兼具光催化/抗菌功能的复合纳米纤维过滤材料及其制备方法，所述的过滤材料，包括支撑层及附着在支撑层表面的纳米纤维过滤层，纳米纤维层均匀填充有光催化剂和抗菌剂，制备方法包括以下步骤：1)纺丝液配制：将一定量的光催化剂和抗菌剂均匀分散在溶剂中形成分散液，超声处理后加入高聚物形成稳定均一的静电纺丝溶液；2)静电纺丝，设置静电纺丝参数，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；3)采用回收溶剂蒸汽以一定释放速率对复合纳米纤维过滤材料表面进行微溶处理，即得最终兼具光催化/抗菌功能的复合纳米纤维过滤材料。本发明有效解决了现有静电纺丝用针头/喷头出液端易堵塞的问题，可以直接用于可见光下有机污染物的分解、微生物病原体的灭活等，同时具备卓越的过滤性能。

技术领域

本发明涉及一种兼具光催化/抗菌功能的复合纳米纤维过滤材料，尤其涉及到一种制备方法，即利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝，同时采用回收溶剂蒸汽以一定释放速率对复合纳米纤维过滤材料表面进行微溶处理，属于功能过滤材料领域。

背景技术

雾霾和PM2.5越来越受到人们的关注和重视，雾霾的来源和危害也越来越被人们所熟知。室内除了PM2.5等空气污染源，还有甲醛、苯等挥发性有机物及细菌、病毒、真菌等污染物，给人体健康带来极大的危害。因此人们对过滤材料的要求除了拦截细小颗粒物外，还希望其具备分解室内甲醛等有机污染物、杀灭空气中的细菌、真菌及微生物等功能。由于室内环境的相对封闭、空调的大量使用、室内化学污染的增加等原因极易滋生各种细菌、真菌和微生物。

发明专利“纳米抗菌材料-聚砜复合微孔滤膜及其制备方法”(CN200510051363.9)，该微孔滤膜是由溶于选定的溶剂中的聚砜与混合的纳米抗菌材料组成，用干/湿相转化法刮膜，浸入凝固浴中成膜，但其纳米抗菌材料易脱落；发明专利“一种氧化石墨烯/聚合物复合抗菌材料及其制备方法”(CN201610588724.1)，其在聚合物基体上的氧化石墨烯抗菌涂层，将活化后的聚合物基体浸入偶联剂溶液中浸泡后用去离子水淋洗后并自然晾干后获得复合抗菌材料，但是其抗菌层与基体间的结合牢度不明晰；实用新型专利“一种清香型抗菌过滤材料”(CN201520335153.1)提供一种可以吸附空气中的杂质颗粒和灰尘，并且附带有抗菌功能的清香型抗菌过滤材料，抗菌纤维层为涂有抗菌剂的抗菌层，但其对PM2.5等细颗粒物的过滤效果不高，抗菌层结合牢度不高。

发明内容

本发明的目的是：有效解决现有静电纺丝用针头/喷头出液端易堵塞的问题，对甲醛、胺类和甲苯都具有很好的光催化效率且对细菌、病毒及微生物具有抑制作用，同时具备卓越的过滤性能。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种具有光催化功能的复合纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将一定量的光催化剂和抗菌剂均匀分散在溶剂中形成分散液，超声处理后加入高聚物形成稳定均一的静电纺丝溶液；

2)静电纺丝：设置静电纺丝参数，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

3)采用回收溶剂蒸汽以一定释放速率对复合纳米纤维过滤材料表面进行微溶处理，即得最终兼具光催化/抗菌功能的复合纳米纤维过滤材料。

优选地，所述溶剂为甲酸、四氢呋喃、水、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺，丙酮、氯仿、甲酚、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮中的一种，或两种及两种以上的混合物。

优选地，所述静电纺丝溶液的质量浓度分别为：

聚合物为尼龙6，聚合物溶液的质量浓度为4-10％；

聚合物为聚氨酯，聚合物溶液的质量浓度为6-18％；

聚合物为聚偏氟乙烯，聚合物溶液的质量浓度为18-25％；