CN112473399B - 一种空气净化用多孔复合膜及其制备方法 - Google Patents

一种空气净化用多孔复合膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种空气净化用多孔复合膜及其制备方法，所述制备方法包括，将聚氯乙烯和第一溶剂混合后投入到反应釜中，升温至55‑65℃，保温搅拌2‑3h，得到成膜液，将多金属氧酸盐和第二溶剂混合搅拌均匀后得到气氛液，以氮气为载气，将气氛液的蒸汽吹向基膜的表面，同时将成膜液均匀涂覆在基膜的表面，待溶剂干燥后得到多孔复合膜。采用上述方法制备得到的多孔复合膜能够对空气中的微生物进行抑制，防止其在膜表面继续繁殖，产生有害物质影响空气质量，从而提高空气净化的效果。

Description

一种空气净化用多孔复合膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，尤其涉及一种空气净化用多孔复合膜及其制备方法。
背景技术
空气是人赖以生存最基本的物质，空气质量的好坏直接影响着人们身体的健康，随着空气污染的加剧，人们对空气净化的需求也越来越高。
目前困扰人们最多的空气污染物为可吸入的颗粒物以及细颗粒物，这些物质在空气中漂浮难以沉降，而吸入这些颗粒物将直接导致呼吸道疾病，部分颗粒物甚至会进入人体循环系统，造成严重身体损伤，因此目前的空气净化装置多采用气固分离的方式对空气进行过滤处理，滤除漂浮颗粒物，从而达到净化空气的目的，然而空气中漂浮的除了颗粒物以外，还有各种微生物，这些微生物虽然也能够被一些多孔膜滤除，但是微生物在充满杂质的多孔膜上仍能够生存，且其产生的孢子或繁殖组织仍然能够通过多孔膜，若不及时清理掉滤除的污染物，空气净化组件反而成为了污染传播者。
但是频繁清理会降低使用者的体验，因此亟需一种能够读滤除的微生物进行灭杀的多孔复合膜。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种具有良好抗菌抑菌效果的空气净化用多孔复合膜及其制备方法。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种空气净化用多孔复合膜及其制备方法，包括如下步骤：
步骤一、制备成膜液，将聚氯乙烯和第一溶剂混合后投入到反应釜中，升温至55-65℃，保温搅拌2-3h，得到成膜液；
步骤二、配置气氛液，将多金属氧酸盐和第二溶剂混合搅拌均匀后得到气氛液；
步骤三、以氮气为载气，将气氛液的蒸汽吹向基膜的表面，同时将成膜液均匀涂覆在基膜的表面，待溶剂干燥后得到多孔复合膜。
在以上技术方案的基础上，优选的，步骤一中，所述第一溶剂为甲醇与甲烷氯化物的混合物，甲醇与甲烷氯化物的体积比为1：(2-3)，所述甲烷氯化物为二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷中的一种。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述聚氯乙烯：第一溶剂的用量比为1：(3-5)(m：v)。
在以上技术方案的基础上，优选的，步骤二中，所述多金属氧酸盐为Na7PMo11MO40，其中M为Ni、Mn和Zn中的一种。
更进一步优选的，步骤二中，所述第二溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷中的一种。
在以上技术方案的基础上，优选的，步骤二中，多金属氧酸盐和第二溶剂的用量比为1：(5-10)(m：v)。
在以上技术方案的基础上，优选的，步骤三中，所述载气的温度为45-55℃。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述基膜为无纺布。
在以上技术方案的基础上，优选的，还包括步骤四、制备抗菌栅格层，在步骤三所得多孔复合膜远离基膜的一面涂覆聚异腈溶液，并在涂覆聚异腈溶液的一面覆盖掩膜板，在紫外光下照射0.5-1h，照射完毕，取走掩膜板，向聚异腈溶液层加入N,N-二甲基正辛胺，在60-70℃下反应2-4h，反应完毕，水洗干燥，得到抑菌多孔复合膜。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述掩膜板上设有栅格形图案，相邻栅格的间距为0.1-0.5μm。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述聚异腈溶液由聚异腈和DMF按照用量比为1：(0.5-1)(m：v)混合而成。
采用以上步骤一至步骤三制备得到的复合膜具有均匀多孔结构，且孔结构内具有多金属氧酸盐，能够起到良好的抑菌作用。
采用以上步骤一至步骤四制备得到的复合膜，在多孔结构的基础上，增加了栅格结构，栅格结构为线性聚异腈季铵盐，能够有效对微生物进行灭杀。
本发明的空气净化用多孔复合膜及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的空气净化用多孔复合膜采用聚氯乙烯作为基材，在含有多金属氧酸盐的气氛下进行成膜反应，改善膜的多孔结构，另一方面，多金属氧酸盐具有良好的抑菌作用，成膜后可以让多孔膜具备一定的抑菌性能，从而可以有效防止过滤物中的有害细菌在膜表面繁殖，影响空气净化效果；
(2)其次，本发明还提供了一种复合膜改进的技术方案，在膜表面接枝形成季铵盐的栅格层，栅格层能够对空气中的大颗粒物质进行第一次过滤，同时栅格层还能够对过滤掉的物质中的微生物和寄生虫等进行灭杀，有效防止其在膜表面进行繁殖，继续产生有害物质影响空气质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明空气净化用多孔复合膜的其中一种实施方式的侧剖图；
图2为本发明空气净化用多孔复合膜的其中一种实施方式的侧剖图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
称取1kg聚氯乙烯，量取1L甲醇和2L二氯甲烷，混合得到第一溶剂，将聚氯乙烯和第一溶剂混合后投入反应釜中，升温至55℃，保温搅拌2h，得到成膜液。
再称取1kg的Na7PMo11NiO40，量取5L二氯甲烷，混合Na7PMo11NiO40和二氯甲烷得到气氛液。
将45℃的氮气经过气氛液然后吹向无纺布表面，将成膜液涂覆在无纺布的表面，涂覆的厚度不超过1mm，待无纺布表面的溶剂干燥后，得到复合膜。剖面图结构如图1所示。
实施例2
称取1kg聚氯乙烯，量取1L甲醇和2L二氯甲烷，混合得到第一溶剂，将聚氯乙烯和第一溶剂混合后投入反应釜中，升温至55℃，保温搅拌2h，得到成膜液。
再称取1kg的Na7PMo11NiO40，量取5L二氯甲烷，混合Na7PMo11NiO40和二氯甲烷得到气氛液。
将45℃的氮气经过气氛液然后吹向无纺布表面，将成膜液涂覆在无纺布的表面，涂覆的厚度不超过1mm，待无纺布表面的溶剂干燥后，得到复合膜。
再称取1kg聚异腈和500mlDMF，混合搅拌溶解得到聚异腈溶液，将聚异腈溶液涂覆在复合膜的聚氯乙烯层表面，盖上具有栅格图案的掩膜板，掩膜板中栅格间距为0.1μm，用紫外灯照射掩膜板30min，照射完毕，取走掩膜板，向聚异腈溶液层喷洒N,N-二甲基正辛胺，并在60℃下保温反应4h，反应完毕，将复合膜在清水中漂洗3次，取出，常温干燥后得到抑菌多孔复合膜。剖面图结构如图2所示。
实施例3
称取1kg聚氯乙烯，量取1L甲醇和3L三氯甲烷，混合得到第一溶剂，将聚氯乙烯和第一溶剂混合后投入反应釜中，升温至58℃，保温搅拌2h，得到成膜液。
再称取1kg的Na7PMo11MnO40，量取6L三氯甲烷，混合Na7PMo11MnO40和三氯甲烷得到气氛液。
将48℃的氮气经过气氛液然后吹向无纺布表面，将成膜液涂覆在无纺布的表面，涂覆的厚度不超过1mm，待无纺布表面的溶剂干燥后，得到复合膜。
实施例4
称取1kg聚氯乙烯，量取1L甲醇和2L二氯甲烷，混合得到第一溶剂，将聚氯乙烯和第一溶剂混合后投入反应釜中，升温至55℃，保温搅拌2h，得到成膜液。
再称取1kg的Na7PMo11NiO40，量取5L二氯甲烷，混合Na7PMo11NiO40和二氯甲烷得到气氛液。
将48℃的氮气经过气氛液然后吹向无纺布表面，将成膜液涂覆在无纺布的表面，涂覆的厚度不超过1mm，待无纺布表面的溶剂干燥后，得到复合膜。
再称取1kg聚异腈和600mlDMF，混合搅拌溶解得到聚异腈溶液，将聚异腈溶液涂覆在复合膜的聚氯乙烯层表面，盖上具有栅格图案的掩膜板，掩膜板中栅格间距为0.2μm，用紫外灯照射掩膜板40min，照射完毕，取走掩膜板，向聚异腈溶液层喷洒N,N-二甲基正辛胺，并在63℃下保温反应3.5h，反应完毕，将复合膜在清水中漂洗3次，取出，常温干燥后得到抑菌多孔复合膜。
实施例5
称取1kg聚氯乙烯，量取1.5L甲醇和3.5L四氯甲烷，混合得到第一溶剂，将聚氯乙烯和第一溶剂混合后投入反应釜中，升温至60℃，保温搅拌3h，得到成膜液。
再称取1kg的Na7PMo11ZnO40，量取7L三氯甲烷，混合Na7PMo11ZnO40和三氯甲烷得到气氛液。
将50℃的氮气经过气氛液然后吹向无纺布表面，将成膜液涂覆在无纺布的表面，涂覆的厚度不超过1mm，待无纺布表面的溶剂干燥后，得到复合膜。
实施例6
称取1kg聚氯乙烯，量取1.5L甲醇和3.5L四氯甲烷，混合得到第一溶剂，将聚氯乙烯和第一溶剂混合后投入反应釜中，升温至60℃，保温搅拌3h，得到成膜液。
再称取1kg的Na7PMo11ZnO40，量取7L三氯甲烷，混合Na7PMo11ZnO40和三氯甲烷得到气氛液。
将50℃的氮气经过气氛液然后吹向无纺布表面，将成膜液涂覆在无纺布的表面，涂覆的厚度不超过1mm，待无纺布表面的溶剂干燥后，得到复合膜。
再称取1kg聚异腈和700mlDMF，混合搅拌溶解得到聚异腈溶液，将聚异腈溶液涂覆在复合膜的聚氯乙烯层表面，盖上具有栅格图案的掩膜板，掩膜板中栅格间距为0.3μm，用紫外灯照射掩膜板50min，照射完毕，取走掩膜板，向聚异腈溶液层喷洒N,N-二甲基正辛胺，并在65℃下保温反应3h，反应完毕，将复合膜在清水中漂洗3次，取出，常温干燥后得到抑菌多孔复合膜。
实施例7
称取1kg聚氯乙烯，量取1.2L甲醇和2.8L四氯甲烷，混合得到第一溶剂，将聚氯乙烯和第一溶剂混合后投入反应釜中，升温至63℃，保温搅拌2h，得到成膜液。
再称取1kg的Na7PMo11ZnO40，量取8L三氯甲烷，混合Na7PMo11ZnO40和三氯甲烷得到气氛液。
将52℃的氮气经过气氛液然后吹向无纺布表面，将成膜液涂覆在无纺布的表面，涂覆的厚度不超过1mm，待无纺布表面的溶剂干燥后，得到复合膜。
实施例8
称取1kg聚氯乙烯，量取1.2L甲醇和2.8L四氯甲烷，混合得到第一溶剂，将聚氯乙烯和第一溶剂混合后投入反应釜中，升温至63℃，保温搅拌2h，得到成膜液。
再称取1kg的Na7PMo11ZnO40，量取8L三氯甲烷，混合Na7PMo11ZnO40和三氯甲烷得到气氛液。
将52℃的氮气经过气氛液然后吹向无纺布表面，将成膜液涂覆在无纺布的表面，涂覆的厚度不超过1mm，待无纺布表面的溶剂干燥后，得到复合膜。
再称取1kg聚异腈和800mlDMF，混合搅拌溶解得到聚异腈溶液，将聚异腈溶液涂覆在复合膜的聚氯乙烯层表面，盖上具有栅格图案的掩膜板，掩膜板中栅格间距为0.4μm，用紫外灯照射掩膜板60min，照射完毕，取走掩膜板，向聚异腈溶液层喷洒N,N-二甲基正辛胺，并在67℃下保温反应2.5h，反应完毕，将复合膜在清水中漂洗3次，取出，常温干燥后得到抑菌多孔复合膜。
实施例9
称取1kg聚氯乙烯，量取1.2L甲醇和2.8L四氯甲烷，混合得到第一溶剂，将聚氯乙烯和第一溶剂混合后投入反应釜中，升温至65℃，保温搅拌2h，得到成膜液。
再称取1kg的Na7PMo11MnO40，量取10L三氯甲烷，混合Na7PMo11MnO40和三氯甲烷得到气氛液。
将55℃的氮气经过气氛液然后吹向无纺布表面，将成膜液涂覆在无纺布的表面，涂覆的厚度不超过1mm，待无纺布表面的溶剂干燥后，得到复合膜。
实施例10
称取1kg聚氯乙烯，量取1.2L甲醇和2.8L四氯甲烷，混合得到第一溶剂，将聚氯乙烯和第一溶剂混合后投入反应釜中，升温至65℃，保温搅拌2h，得到成膜液。
再称取1kg的Na7PMo11MnO40，量取10L三氯甲烷，混合Na7PMo11MnO40和三氯甲烷得到气氛液。
将55℃的氮气经过气氛液然后吹向无纺布表面，将成膜液涂覆在无纺布的表面，涂覆的厚度不超过1mm，待无纺布表面的溶剂干燥后，得到复合膜。
再称取1kg聚异腈和1L的DMF，混合搅拌溶解得到聚异腈溶液，将聚异腈溶液涂覆在复合膜的聚氯乙烯层表面，盖上具有栅格图案的掩膜板，掩膜板中栅格间距为0.5μm，用紫外灯照射掩膜板60min，照射完毕，取走掩膜板，向聚异腈溶液层喷洒N,N-二甲基正辛胺，并在70℃下保温反应2h，反应完毕，将复合膜在清水中漂洗3次，取出，常温干燥后得到抑菌多孔复合膜。
对比例
称取1kg聚氯乙烯，量取1.2L甲醇和2.8L四氯甲烷，混合得到第一溶剂，将聚氯乙烯和第一溶剂混合后投入反应釜中，升温至65℃，保温搅拌2h，得到成膜液，将成膜液涂覆在无纺布的表面，涂覆厚度不超过1mm，加热至45℃，至无纺布干燥，得到多孔复合膜。
分别将实施例1-10所得复合膜以及对比例所得复合膜分别用于空气净化测试，测试环境为同一封闭房间，在房间中央堆放潮湿垃圾，同时将安装有实施例1-10以及对比例的复合膜的空气净化器周向阵列排布在潮湿垃圾的周围，连续工作3天后，检测空气净化器排出空气中的微生物数量，并取下复合膜，对表面的过滤物中的活体微生物和寄生虫进行检测统计，统计结果如下：
Figure BDA0002810410690000101
Figure BDA0002810410690000102
以上结果可以看出，采用本发明的多孔复合膜，不仅能够有效滤除空气中的微生物和寄生虫，同时还能够对其进行抑制灭杀，避免微生物和寄生虫在膜表面积累繁殖，再次造成空气污染。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空气净化用多孔复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、制备成膜液，将聚氯乙烯和第一溶剂混合后投入到反应釜中，升温至55-65℃，保温搅拌2-3h，得到成膜液；
步骤二、配置气氛液，将多金属氧酸盐和第二溶剂混合搅拌均匀后得到气氛液；
步骤三、以氮气为载气，将气氛液的蒸汽吹向基膜的表面，同时将成膜液均匀涂覆在基膜的表面，待溶剂干燥后得到多孔复合膜；
步骤四、制备抗菌栅格层，在步骤三所得多孔复合膜远离基膜的一面涂覆聚异腈溶液，并在涂覆聚异腈溶液的一面覆盖掩膜板，在紫外光下照射0.5-1h，照射完毕，取走掩膜板，向聚异腈溶液层加入N,N-二甲基正辛胺，在60-70℃下反应2-4h，反应完毕，水洗干燥，得到抑菌多孔复合膜，所述聚异腈溶液由聚异腈和DMF按照用量比为1：(0.5-1)(m：v)混合而成。
2.如权利要求1所述的空气净化用多孔复合膜的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述第一溶剂为甲醇与甲烷氯化物的混合物，甲醇与甲烷氯化物的体积比为1：(2-3)，所述甲烷氯化物为二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷中的一种。
3.如权利要求1所述的空气净化用多孔复合膜的制备方法，其特征在于，所述聚氯乙烯：第一溶剂的用量比为1：(3-5)(m：v)。
4.如权利要求1所述的空气净化用多孔复合膜的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述多金属氧酸盐为Na7PMo11MO40，其中M为Ni、Mn和Zn中的一种。
5.如权利要求1所述的空气净化用多孔复合膜的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述第二溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷中的一种。
6.如权利要求1所述的空气净化用多孔复合膜的制备方法，其特征在于，步骤二中，多金属氧酸盐和第二溶剂的用量比为1：(5-10)(m：v)。
7.如权利要求1所述的空气净化用多孔复合膜的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述载气的温度为45-55℃。
8.如权利要求1所述的空气净化用多孔复合膜的制备方法，其特征在于，所述基膜为无纺布。
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