[发明专利]一种空气过滤材料的制备方法及其制备的空气过滤材料

说明书

本发明公开了一种空气过滤材料的制备方法及其制备的空气过滤材料，包括以下步骤：配置含纳米铁粉的聚丙烯腈溶液，作为静电纺丝液；对静电纺丝针头进行加磁处理；所得纺丝液进行静电纺丝；制得的表层负载铁粉的PAN纳米纤维膜进行预氧化处理；将预氧化后的PAN纳米纤维膜和硫粉，在氮气气氛下，进行煅烧处理，完成表层碳化和抗菌物质硫化铁的制备，制得表层碳化纳米硫化铁的PAN复合纳米纤维膜滤材。采用本发明制得的表层碳化PAN复合纳米纤维膜滤材，抗菌物质均负载在纤维表层，抗菌效果佳，纤维表层碳化，极大的增强了聚丙烯腈纤维的强度，且具有较高的耐化学腐蚀性；纳米硫化铁负载在纤维表层，增大纤维比表面积，空气过滤效率佳。

技术领域

本发明涉及抗菌空气过滤材料领域，尤其涉及一种空气过滤材料的制备方法及其制备的空气过滤材料。

背景技术

当今，空气污染日益严重，严重威胁人类健康。纳米纤维是制作空气过滤材料的核心。空气漂浮着大量的粉尘和细菌等有害物质，这就对空气过滤材料的抗菌性能提出了要求；且空气过滤材料的强度严重影响其使用效果，强度低的过滤材料耐久性差，且容易撕裂，造成细菌的进入；因此，为了使空气过滤材料具有优异的防护效果，对过滤材料的过滤效率、强度和抗菌性能都提出了较高的要求。

当前抗菌空气过滤材料，主要有两种方式：

(1)采用抗菌物质与高分子树脂熔融共混纺丝，或者将抗菌物质与高分子树脂均匀分散于溶剂中喷丝所得；

该方式不足在于：抗菌物质均匀分布在纤维的内外部，只有少量的位于纤维外部的抗菌物质能够接触到细菌，起到有效的抗菌性能。

(2)先制备过滤膜材料，再对过滤膜进行抗菌液浸渍或喷涂的方式；

该方式的不足在于：通过浸渍或喷涂的方式对过滤基材进行抗菌整理，一方面处理工艺复杂，产生大量废水，在烘干过程中浪费大量的能源，此外整理牢度较差，在使用过程中，功能性颗粒逐渐脱落，滤材的功能性逐渐丧失。

此外，采用多层复合的方式，将基布与抗菌层、有效过滤层三层复合，可提升滤材的抗菌性和过滤效率，然而多层复合不可避免的会带来空气阻力的增加，增加能源的消耗。

纳米硫化铁是一种高效、经济且环保的纳米颗粒，颗粒尺寸小、比表面积大、具有较低的零电荷点，有助于通过库伦力排斥阴离子提高膜对盐的截留能力和抗污染性能。此外，纳米硫化铁与细菌接触时，通过与细胞壁的接触干扰跨膜蛋白的正常生理功能，达到抑菌效果。在氮气气氛下，高温煅烧零价铁和单质硫，可以生成硫化铁。当前，将硫化铁用于抗菌空气过滤材料的制备，还没有相关报道。此外，由于硫化铁没有磁性，本发明利用铁粉的磁性，通过对喷丝针头进行加磁处理，使得铁粉大部分位于纤维的表层，然后利用高温煅烧，铁粉与硫生成硫化铁，PAN纤维在高温煅烧过程中，表层碳化，制备表层碳化的高强度表层负载硫化铁的PAN纳米纤维膜。

发明内容

基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种空气过滤材料的制备方法及其制备的空气过滤材料。

本发明提出的抗菌高强度高效空气过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将聚丙烯腈溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌均匀；将纳米铁粉添加到聚丙烯腈的DMF溶液中，继续搅拌得到纺丝液；

S2、对静电纺丝针头进行加磁处理；

S3、将纺丝液进行静电纺丝，制得表层负载铁粉的PAN纳米纤维膜；

S4、对铁步骤S3中的PAN纳米纤维膜进行预氧化处理；

S5、将硫粉喷洒在预氧化后的PAN纳米纤维表面，在氮气气氛下，进行煅烧处理，制得表层负载纳米硫化铁的PAN纳米纤维膜。

优选地，聚丙烯腈浓度为6～13wt％，纳米铁粉浓度为0.3～0.6wt％，纳米铁粉浓度为聚丙烯腈浓度的5％～8％。