CN102302875A - 一种抗菌空气过滤膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗菌空气过滤膜的制备方法，包括：将抗菌剂、聚合物、添加剂和溶剂共混溶解，得到稳定的共混溶液；或抗菌剂与聚合物通过熔融共混得到均一的熔体；然后将上述的共混溶液或熔体通过静电纺丝将纳米纤维纺到无纺布表面即得抗菌空气过滤膜。本发明的制备方法简单，成本低廉，对设备要求低，适合规模化生产；本发明的产品具有很好的长效抗菌的能力，可应用于医院、车站等人员密集的密闭空间，也可以应用于普通家庭等需求较低的场所。

Description

一种抗菌空气过滤膜的制备方法
技术领域
本发明属于过滤材料的制备领域，特别涉及一种抗菌空气过滤膜的制备方。
背景技术
世界上过滤材料工业发展非常快，非织造布因为具有优越的过滤性能，越来越广泛地应用于冶金、机械、电子、制药、医学、环保、矿业、建材等领域。据报道，在2007年，世界过滤及分离产品市场以到达是373亿美元，其中空气过滤为55亿，而空气净化装置则为其中一半以上，并且仍在快速增长。人们对水和空气的质量要求的提高促进了这一进程。
目前市场上最常见的空气过滤膜，主要是采用熔喷布或纺粘布等传统非织造工艺制造的。由于这些方法的非织造布纤维直径较粗，通常是微米级，所以形成的无纺布孔径较大，截留率较低。在一些人类活动的内部环境中，空气中除了粉尘颗粒外，还会存在一些细菌，特别像医院、车站、影院等人流密集且相对密闭的场所，空气中存在大量致病细菌和病毒。传统的无纺布对这类细菌不能完全截留，截留的病菌通常也无法杀灭。另外，过滤器通常使用周期都较长，细菌可能在过滤器上表面生长繁殖，引起造成二次污染。而病毒通常直径为200纳米左右，是传统无纺布截留效率最低的粒径也是100-300纳米附近，因此病毒的过滤通常是很困难的。
静电纺丝是近二十年来开发出来的一种制备纳米纤维的方法，它的产品通常是由纳米级的纤维无规排列成的膜结构。这种结构经验证，是非常好的过滤材料，对灰尘等的过滤效率很好，并且造成的压降也不大，是一种非常有前景的过滤材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种抗菌空气过滤膜的制备方法，该方法简单，成本低廉，对设备要求低，适合规模化生产；所得的产品具有很好的长效抗菌的能力。
本发明的一种抗菌空气过滤膜及制备方法，包括：
将抗菌剂、聚合物、添加剂和溶剂共混溶解，得到稳定的共混溶液，抗菌剂稳定分散或溶解在溶液中，其中抗菌剂、聚合物、添加剂和溶剂的重量比为1-15∶5-10∶0-0.5∶100-110；
或抗菌剂与聚合物通过熔融共混得到均一的熔体，其中抗菌剂与聚合物的重量比为1-15∶100-110；
然后将上述的共混溶液或熔体通过静电纺丝将纳米纤维纺到无纺布表面即得抗菌空气过滤膜。
所述的无纺布为熔喷、纺粘或针刺无纺布。
所述的抗菌剂无机抗菌剂或有机抗菌剂。
上述的无机抗菌剂为银、铜、锌、氧化银、氧化铜、氧化亚铜、氧化锌、载银磷酸锆、硝酸银、硝酸铜、硝酸亚铜、硝酸锌、硫酸银、硫酸铜、硫酸亚铜和硫酸锌中的一种或几种；其中银、铜、锌、氧化银、氧化铜、氧化亚铜、氧化锌和载银磷酸锆为表面经过油酸、硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂改性的纳米颗粒，其粒径为5纳米-1微米。
上述的有机抗菌剂优选为亚甲基双硫氰酸酯或苄基二甲基十二烷基溴化铵。
所述的聚合物为聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚乳酸、聚乙二醇、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙、聚羟基丁酸酯、聚羟基丁酸戊酸共聚酯的一种或几种。
所述的溶剂为水、乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷和N，N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
所述的添加剂为表面活性剂，优选为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十六烷基三甲基氯化铵。
所述的将纳米纤维纺到无纺布是通过溶液或熔融静电纺丝方法来完成的。
所得的抗菌空气过滤膜的纳米纤维层的克重为0.1-100克/平方米，纳米纤维直径50纳米-2微米，纤维呈基本无规则排列。
本发明通过对静电纺丝溶液或熔体中添加抗菌剂，使静电纺纳米纤维膜具有良好过滤能力的同时，赋予其长效抗菌的能力。本发明中通过调节抗菌剂的种类和添加量，可以改变其抗菌效果；而控制纳米纤维直径以及纤维的堆积密度，可以控制过滤膜的截留效率和压降。
有益效果
(1)本发明的制备方法简单，成本低廉，对设备要求低，适合规模化生产；
(2)本发明的产品具有很好的长效抗菌的能力，可应用于医院、车站等人员密集的密闭空间，也可以应用于普通家庭等需求较低的场所。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将10重量份聚乙烯醇溶解于100重量份水中，加入0.1重量份表面活性剂十二烷基磺酸钠，溶解完全后加入重量1份粒径20纳米表面改性的纳米银，分散均匀后，用静电纺丝纺成无纺布结构，克重1g/m2，纤维直径200纳米。
实施例2
将5重量份聚乙烯醇溶解于100重量份水中，加入0.1重量份表面活性剂十二烷基磺酸钠，溶解完全后加入1重量份粒径5纳米表面改性的纳米氧化锌，分散均匀后，用静电纺丝纺成无纺布结构，克重0.1g/m2，纤维直径50纳米。
实施例3
将10重量份聚乙二醇溶解于100重量份水中，加入0.05重量份表面活性剂十二烷基磺酸钠，溶解完全后加入5重量份硝酸铜，分散均匀后，用静电纺丝纺成无纺布结构，克重5g/m2，纤维直径400纳米。
实施例4
将8重量份聚苯乙烯溶解于100重量份N，N-二甲基甲酰胺及5重量份乙醇的混合溶剂中，溶解完全后加入10重量份有机抗菌剂亚甲基双硫氰酸酯，用静电纺丝纺成无纺布结构，克重10g/m2，纤维直径600纳米。
实施例5
将10重量份聚乳酸溶解于100重量份二氯甲烷及5重量份乙醇的混合溶剂中，溶解完全后加入12重量份有机抗菌剂苄基二甲基十二烷基溴化铵，用静电纺丝纺成无纺布结构，克重50g/m2，纤维直径1微米。
实施例6
将10重量份聚羟基丁酸-羟基戊酸酯溶解于100重量份三氯甲烷及5重量份乙醇的混合溶剂中，溶解完全后加入1重量份粒径20纳米表面改性的纳米银，分散均匀后，用静电纺丝纺成无纺布结构，克重50g/m2，纤维直径800纳米。
实施例7
将100重量份聚对苯二甲酸乙二酯和2重量份粒径20纳米表面改性的纳米银熔融共混均匀，通过熔融静电纺丝纺成无纺布结构，克重100g/m2，纤维直径2微米。
实施例8
将100重量份尼龙和5重量份硫酸铜熔融共混均匀，通过熔融静电纺丝纺成无纺布结构，克重100g/m2，纤维直径900纳米。

Claims (10)

1.一种抗菌空气过滤膜的制备方法，包括：
将抗菌剂、聚合物、添加剂和溶剂共混溶解，得到稳定的共混溶液，其中抗菌剂、聚合物、添加剂和溶剂的重量比为1-15∶5-10∶0-0.5∶100-110；
或抗菌剂与聚合物通过熔融共混得到均一的熔体，其中抗菌剂与聚合物的重量比为1-15∶100-110；
然后将上述的共混溶液或熔体通过静电纺丝将纳米纤维纺到无纺布表面即得抗菌空气过滤膜。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌空气过滤膜的制备方法，其特征在于：所述的无纺布为熔喷、纺粘或针刺无纺布。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌空气过滤膜的制备方法，其特征在于：所述的抗菌剂无机抗菌剂或有机抗菌剂。
4.根据权利要求3所述的一种抗菌空气过滤膜的制备方法，其特征在于：所述的无机抗菌剂为银、铜、锌、氧化银、氧化铜、氧化亚铜、氧化锌、载银磷酸锆、硝酸银、硝酸铜、硝酸亚铜、硝酸锌、硫酸银、硫酸铜、硫酸亚铜和硫酸锌中的一种或几种；其中银、铜、锌、氧化银、氧化铜、氧化亚铜、氧化锌和载银磷酸锆为表面经过油酸、硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂改性的纳米颗粒，其粒径为5纳米-1微米。
5.根据权利要求3所述的一种抗菌空气过滤膜的制备方法，其特征在于：所述的有机抗菌剂为亚甲基双硫氰酸酯或苄基二甲基十二烷基溴化铵。
6.根据权利要求1所述的一种抗菌空气过滤膜的制备方法，其特征在于：所述的聚合物包括聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚乳酸、聚乙二醇、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙、聚羟基丁酸酯、聚羟基丁酸戊酸共聚酯的一种或几种；所述的溶剂为水、乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种抗菌空气过滤膜的制备方法，其特征在于：所述的添加剂为表面活性剂。
8.根据权利要求1或7所述的一种抗菌空气过滤膜的制备方法，其特征在于：所述的添加剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十六烷基三甲基氯化铵。
9.根据权利要求1所述的一种抗菌空气过滤膜的制备方法，其特征在于：所述的将纳米纤维纺到无纺布是通过溶液或熔融静电纺丝方法来完成的。
10.根据权利要求1所述的一种抗菌空气过滤膜的制备方法，其特征在于：所得的抗菌空气过滤膜的纳米纤维层的克重为0.1-100克/平方米，纳米纤维直径为50纳米-2微米，纤维呈无规则排列。
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