[发明专利]HKUST-1/PLA多孔静电纺丝纤维膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种HKUST‑1/PLA多孔静电纺丝纤维膜及其制备方法和应用。所述方法以聚乳酸和铜基金属有机骨架材料为原料配制纺丝液，通过静电纺丝制得HKUST‑1/PLA多孔静电纺丝纤维膜。本发明的HKUST‑1/PLA多孔静电纺丝纤维膜具有优异的杀菌性能、过滤性能、生物降解性能和力学性能，可作为抗菌薄膜应用于生物医用、个体防护、吸附过滤等领域。

技术领域

本发明属于聚乳酸材料技术领域，具体涉及一种HKUST-1/PLA多孔静电纺丝纤维膜及其制备方法和应用。

背景技术

传统的抗菌剂主要为抗生素、金属粒子及其氧化物、季铵盐等。然而抗生素具有耐药性，过高的金属离子浓度会损害哺乳动物细胞等，因此需要研究新型抗菌剂。

金属有机骨架材料(MOFs)是一种能够储存和释放金属离子的载体物质，当金属离子为Ag⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Co²⁺等具有抗菌功能的离子，其构成的MOFs也具有一定的抗菌性能。铜基-金属有机骨架材料可以通过选择不同的配体达到控制释放铜离子的速率，既提高安全性又延长作用时间。

聚乳酸(PLA)是一种能够生物降解的高分子材料，主要应用在一次性包材料和生物医药领域。聚乳酸中含有大量的酯键，一般会先通过水解生成小分子，然后在微生物分泌酶的作用下分解成CO₂和H₂O。聚乳酸的原材料是由玉米、秸秆等提出的淀粉制成，是环境友好材料。除此，聚乳酸还具有良好的机械性能。

静电纺丝技术的工艺简单、成本低廉，由其制备的纤维膜在食品包装、医用敷料、防护用品、过滤等方面都有着广泛的应用。Santosh Kumar等(Kumar S,et al.ACS AppliedNano Materials,2021,4,2375-2385.)将具有抗菌性的两性离子N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧基乙基-N-(3-磺丙基)官能团引入到聚(苯乙烯-共-2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯-共-丙烯腈)三元共聚物中，制备一种能够杀菌的过滤膜，然而其杀菌和过滤性能有限。中国专利申请CN106988017A公开了一种用于吸附PM2.5的静电纺丝多孔纤维膜，但其不具有抗菌性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种HKUST-1/PLA多孔静电纺丝纤维膜及其制备方法和应用。该方法以HKUST-1作为新型抗菌剂，将HKUST-1掺杂在聚乳酸溶液中，通过静电纺丝技术制备同时具有抗菌性、过滤性、可生物降解性的多孔多功能纤维膜。

实现本发明目的的技术方案如下：

HKUST-1/PLA多孔静电纺丝纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，按HKUST-1与聚乳酸的质量比为(0.6～3)：(99.4～97)，在聚乳酸的二氯甲烷(DCM)溶液中加入铜基金属有机骨架材料(HKUST-1)的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)悬浮液，搅拌至混合均匀，制得纺丝液；

步骤2，调节电压为15～20kV，推注速率为0.001～0.004mm/s，接收距离为15～20cm，环境温度为35～40℃，湿度为50～80％RH，进行静电纺丝，纺丝结束后，通风干燥，得到HKUST-1/PLA多孔静电纺丝纤维膜。

优选地，步骤1中，HKUST-1与聚乳酸的质量比为(1.5～3)：(98.5～97)。

优选地，步骤1中，搅拌时间为30min以上。

优选地，步骤1中，聚乳酸的质量为DCM和DMF总质量的12％。

优选地，步骤1中，DCM和DMF的质量比为(4.2～5.2):1，更优选为(4.5～5.2):1。

优选地，步骤1中，HKUST-1的DMF悬浮液加入前进行超声处理，超声时间为5～15min。