一种纳米纤维过滤膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种纳米纤维过滤膜及其制备方法和应用，所述纳米纤维过滤膜包括聚合物纤维以及附着在所述聚合物纤维表面的驻极纳米颗粒和ZnAc

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维过滤膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及气溶胶防护
，尤其涉及一种纳米纤维过滤膜及其制备方法和应用，特别涉及一种高效捕捉气溶胶的纳米纤维过滤膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]气溶胶是指直径在5微米以下的飞沫。较小、较轻的气溶胶可以在空气中停留和积聚，如果气溶胶中含有病毒，可在气流作用下进行远距离传播，从而导致疾病的发生。因此，针对气溶胶有效拦截的研究尤为重要。
[0003]目前，现有技术中的纳米纤维过滤膜因其丝径小、孔隙率高，比表面积大等特点，相对于常规非织造过滤膜表现出更高的过滤效率，被广泛使用在空气过滤、污水过滤等领域。但随着时代的发展，对过滤材料的性能要求也越来越高，针对直径较小气溶胶有效的拦截，亟需研发出更低阻高效的过滤膜。
[0004]CN106310782A公开了一种纳米纤维过滤膜、纳米纤维复合过滤膜，所述纳米纤维过滤膜及纳米纤维过滤复合膜中的纳米纤维具有中空且皮层有贯穿孔洞结构，其能使过滤效率提高和空气阻力降低的同时使用寿命更长。该专利技术的纳米纤维过滤膜及纳米纤维复合过滤膜的制备方法通过同轴静电纺丝制备。在空气过滤领域有广泛应用价值，在空气净化器、汽车过滤滤芯、口罩等产品上有极大的应用前景。但是该纳米纤维过滤膜无法达到高效捕捉气溶胶的效果。
[0005]CN107455822A公开了一种纳米纤维
‑
微米纤维复合防雾霾口罩，其不仅具有气阻低和对颗粒污染物过滤效率高的特点，而且能过滤挥发性有机物、酸性气体、碱性气体、氮氧化物、硫氧化物、一氧化碳、或消除烟味、异味、甲醛等功能，可用于各种污染气体场景的防护。所述纳米纤维
‑
微米纤维复合防雾霾口罩，包括至少一层微米纤维层和设置于微米纤维层内侧，纳米纤维层的纳米纤维中添加有功能性添加剂，功能性添加剂包括VOC吸附剂、酸性吸附剂、碱性吸附剂、杀菌剂、抗病毒剂、用于分解VOC的光降解催化剂、甲醛催化氧化剂和一氧化碳吸附剂。凡是该纳米纤维
‑
微米纤维复合防雾霾口罩对于气溶胶的防护效果较差，无法实现对气溶胶的高效捕捉。
[0006]因此，本领域亟待开发一种能够高效捕捉气溶胶且滤阻较低的过滤膜。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种纳米纤维过滤膜，特别在于提供一种高效捕捉气溶胶的纳米纤维过滤膜。所述纳米纤维过滤膜能够高效阻挡气溶胶，同时具有较低的滤阻，以及具有优异的抗菌性能。
[0008]为达此目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术提供一种高效捕捉气溶胶的纳米纤维过滤膜，所述纳米纤维过滤膜包括聚合物纤维以及附着在所述聚合物纤维表面的驻极纳米颗粒和ZnAc
·
2H2O。
[0010]本专利技术中，驻极纳米颗粒指的是一类可长时间储存有外界注入的空间电荷以及通
过冻结取向偶极子而形成的极化电荷，在一定条件下表现出静电效应的电解质材料。
[0011]本专利技术在聚合物纤维的表面同时引入驻极纳米颗粒和ZnAc
·
2H2O，一方面，驻极纳米颗粒吸附在聚合物纤维上形成的纳米纤维过滤膜纤维表面携带电荷，具有静电吸附效应，能使空气中的气溶胶颗粒物迅速脱离原来流线而被纤维吸附，对直径较小气溶胶的过滤效率大幅提升。另一方面，驻极纳米颗粒的添加使得纤维表面出现大量凸起，增加了比表面积，有效降低滤阻，同时还具有优异的自清洁功能。
[0012]ZnAc
·
2H2O的加入能够有效促进驻极纳米颗粒的上述驻极效果，使纳米纤维膜可以更加高效的捕捉直径较小的气溶胶，并且具有较低的滤阻，同时，还能够有效提高纳米纤维膜的抑菌性能，可以用于口罩、防护服等防护用品中。
[0013]优选地，所述驻极纳米颗粒包括二氧化硅(SiO2)、Zif
‑
8、四氧乙烯(PTFE)、勃姆石、钛酸钡(BaTiO3)或氮化硅(Si3N4)中的任意一种或至少两种组合，优选二氧化硅。
[0014]采用二氧化硅(SiO2)、Zif
‑
8、PTFE等纳米颗粒加入到聚合物纺丝液中，静电纺丝后制得驻极体增强纳米纤维膜，最后制成的过滤膜对气溶胶的过滤效率大副提升，尤其对直径较小的气溶胶拦截性能上表现优异，同时颗粒的加入使纤维表面出现大量凸起，增加了比表面积，有效降低滤阻，达到提高过滤膜的过滤效率又同时降低过滤阻力的目的。
[0015]优选地，所述驻极纳米颗粒的粒径为1000nm以下。
[0016]优选地，所述聚合物纤维包括聚氯乙烯(PVDF)纤维、聚丙烯腈(PAN)纤维、聚醚砜(PES)纤维、聚氨酯(PU)纤维、聚乙烯醇(PVA)纤维或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纤维中的任意一种或至少两种组合。
[0017]优选地，所述驻极纳米颗粒和ZnAc
·
2H2O的质量比为1:(0.2
‑
10)，例如1:0.5、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9等，优选1:(1
‑
4)。
[0018]本专利技术优选驻极纳米颗粒和ZnAc
·
2H2O按照上述质量比进行复配，能够更进一步提高过滤效率、降低滤阻，并保证聚合物纤维的纺丝能够顺利进行，如果驻极纳米颗粒的添加量过多，会形成电荷转移通道，降低纳米纤维膜的电荷储存能力，驻极性能反而下降，同时随着克重的增加，在一定程度上会阻碍纺丝液的连续性，影响分子链的缠结，导致粗节的形成。如果ZnAc
·
2H2O的添加量过多，会导致纺丝液粘稠，不易纺丝，纤维均匀性降低。
[0019]优选地，所述纳米纤维过滤膜对气溶胶过滤效率＞93％，例如93.2％、95.18％、99.155％、99.8％等。
[0020]优选地，所述纳米纤维过滤膜的气阻＜385Pa，例如115Pa、261.4Pa、381.4Pa等。
[0021]本专利技术的目的之二在于提供一种目的之一所述的纳米纤维过滤膜的制备方法，所述制备方法包括：使含有驻极纳米颗粒、ZnAc
·
2H2O和聚合物的纺丝液进行静电纺丝，在接收基材上得到所述纳米纤维过滤膜。
[0022]优选地，所述纺丝液中，ZnAc
·
2H2O的质量占比为1％
‑
30％，例如2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％等，优选5％
‑
20％。
[0023]优选地，所述纺丝液中，所述驻极纳米颗粒的质量占比为3％
‑
8％，例如4％、5％、6％、7％等，优选5％。
[0024]优选地，所述接收基材包括聚丙烯纺粘无纺布、聚丙烯熔喷无纺布、聚对苯二甲酸乙二醇酯熔喷无纺布、天然纤维梭织布与针织布、化学纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维过滤膜，其特征在于，所述纳米纤维过滤膜包括聚合物纤维以及附着在所述聚合物纤维表面的驻极纳米颗粒和ZnAc
·
2H2O。2.根据权利要求1所述的纳米纤维过滤膜，其特征在于，所述驻极纳米颗粒包括二氧化硅、Zif
‑
8、四氧乙烯、勃姆石、钛酸钡或氮化硅中的任意一种或至少两种组合，优选二氧化硅。3.根据权利要求1或2所述的纳米纤维过滤膜，其特征在于，所述聚合物纤维包括聚氯乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚醚砜纤维、聚氨酯纤维、聚乙烯醇纤维或聚乙烯吡咯烷酮纤维中的任意一种或至少两种组合。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的纳米纤维过滤膜，其特征在于，所述驻极纳米颗粒和ZnAc
·
2H2O的质量比为1:(0.2
‑
10)。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的纳米纤维过滤膜，其特征在于，所述纳米纤维过滤膜对气溶胶过滤效率＞93％；优选地，所述纳米纤维过滤膜的气阻＜385Pa。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征在于，所述纳米纤维过滤膜的制备方法包括：使含有驻极纳米颗粒、ZnAc
·
2H2O和聚合物的纺丝液进行静电纺丝，在接收基材上得到所述纳米纤维过滤膜。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述纺丝液中，ZnAc
·
2H2O的质量占比为5％
‑
20％；优选地，所述纺丝液中，所述驻极纳米颗粒的质量占比为1％
‑
30％，优选5％；优选地，所述接收基材包括聚丙烯纺粘无纺布、聚丙烯熔喷无纺布、聚对苯二甲酸乙二醇酯熔喷无纺布、天然纤维梭织布与针织布、化学纤维梭织布与针织布、混纺梭织布与针织布中的任意一种；优选地，所述聚合物包括聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚醚砜、聚氨酯、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或至少两种组合。8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈柔羲，王湘麟，陈明伊，陈健，朱自辉，曾元，张化，
申请(专利权)人：台州深南纳维新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：