[發明專利]一種電紡復合微納米纖維空氣過濾膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201611072024.3
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106582148A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 袁國防;林安;王建軍;張建谷
• 申請（專利權）人: 青島海之星生物科技有限公司
• 主分類號: B01D46/54
• 分類號: B01D46/54;B01D53/02;B01D53/81;D04H1/728;D01F6/48;D01F1/10
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司37105
• 代理人: 黃蓉

1.一種電紡復合微納米纖維空氣過濾膜，其特征在于，所述空氣過濾膜由靜電紡絲法制得，空氣過濾膜的復合微納米纖維由納米銀顆粒、滸苔活性炭/二氧化鈦復合顆粒和不溶于水的高分子聚合物構成，所述的滸苔活性炭/二氧化鈦復合顆粒由以下方法制得：

(1)制備滸苔納米干粉：滸苔鮮品清洗去除沙粒等雜質，經自然風干或冷凍干燥得干品，所得干品超微粉碎至微米粉末后置于球磨罐中進行高能球磨后烘干得滸苔納米干粉；

(2)配制紡絲前驅液Ⅰ：配制含有鈦酸正丁酯、步驟(1)中所得的滸苔納米干粉、無水乙醇、溶于乙醇的高分子聚合物、有機酸的均勻懸濁液作為紡絲前驅液Ⅰ；

(3)電紡預備纖維膜：步驟(2)所得的紡絲前驅液Ⅰ加入靜電紡絲裝置的儲液機構中，紡絲噴頭連接高壓電源正極，收集極連接高壓電源負極，調節紡絲電壓和紡絲距離進行靜電紡絲，紡絲前驅液Ⅰ在電場力的作用下在收集極上形成纖維膜即為預備纖維膜；

(4)高溫熱處理：步驟(3)中所得的預備纖膜在缺氧或無氧環境下經高溫熱處理使滸苔納米干粉碳化得活性炭，該過程同時去除了預備纖維膜中的高分子聚合物和殘余溶劑，得滸苔活性炭/二氧化鈦復合納米纖維膜；

(5)酸洗除雜：在溫度為60℃的恒溫下將步驟(4)所得的樣品經摩爾濃度5mol/L的鹽酸浸泡10小時以除去雜質，將樣品從酸液中取出，再將其浸泡于去離子水中每隔2小時更換一次浸泡樣品的去離子水，并測試浸泡過樣品的去離子水的ph值，至浸泡過樣品的去離子水為中性時，將樣品取出置于60℃烘箱中烘干；

(6)粉碎顆粒：將步驟(5)所得的干燥樣品經超微粉碎至2000目粉末制得滸苔活性炭/二氧化鈦復合顆粒。

2.如權利要求1所述的一種電紡復合微納米纖維空氣過濾膜，其特征在于，構成所述空氣過濾膜的復合微納米纖維的不溶于水的高分子聚合物為聚偏氟乙烯。

3.如權利要求1所述的一種電紡復合微納米纖維空氣過濾膜，其特征在于，所述的步驟(1)制備滸苔納米干粉：滸苔鮮品清洗去除沙粒等雜質后，冷凍干燥得干品，所得干品超微粉碎至500目微米粉末后，將所得微米粉末置于球磨罐中進行高能球磨，其中氧化鋯球:微米粉末:水的質量比為8:4:1，轉速2000轉/分鐘，球磨時間4小時，所得粉末置于60℃烘箱中烘干得滸苔納米干粉。

4.如權利要求1所述的一種電紡復合微納米纖維空氣過濾膜，其特征在于，步驟(2)所述的溶于乙醇的高分子聚合物為聚乙烯吡咯烷酮，所述的有機酸為磺基水楊酸、乙酸、甲酸的一種或多種。

5.如權利要求4所述的一種電紡復合微納米纖維空氣過濾膜，其特征在于，所述的步驟(2)配制紡絲前驅液Ⅰ：3.4g鈦酸正丁酯與2g磺基水楊酸加入9ml無水乙醇中，磁力攪拌1小時混合均勻后加入2.2g步驟(1)所得的滸苔納米干粉，磁力攪拌1小時，配制成懸濁液A；3.5g聚乙烯吡咯烷酮加入9ml無水乙醇中，磁力攪拌2小時混合均勻得溶液B；將懸濁液A和溶液B混合磁力攪拌40分鐘后，超聲震蕩10分鐘，超聲震蕩后再次磁力攪拌30分鐘，然后再次超聲震蕩10分鐘，即得均勻懸濁液為紡絲前驅液Ⅰ。

6.如權利要求5所述的一種電紡復合微納米纖維空氣過濾膜，其特征在于，所述的步驟(3)電紡預備纖維膜中的紡絲電壓是22kV，紡絲距離為18cm，紡絲時間為15分鐘。

7.如權利要求1所述的一種電紡復合微納米纖維空氣過濾膜，其特征在于，所述的步驟(4)高溫熱處理：步驟(3)中所得的預備纖膜置于管式爐中，在氮氣氣氛下，以3℃/分鐘升溫至500℃，保溫1小時后，冷卻至室溫取出樣品，即得滸苔活性炭/二氧化鈦復合納米纖維膜。

8.如權利要求1至7中任一項所述的電紡復合微納米纖維空氣過濾膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)配制紡絲前驅液Ⅱ：配制含有納米銀顆粒、滸苔活性炭/二氧化鈦復合顆粒和不溶于水的高分子聚合物均勻懸濁液作為紡絲前驅液Ⅱ；

2)電紡空氣過濾膜：步驟1)所得的紡絲前驅液Ⅱ加入靜電紡絲裝置的儲液機構中，紡絲噴頭連接高壓電源正極，收集極連接高壓電源負極，調節紡絲電壓和紡絲距離進行靜電紡絲，紡絲前驅液Ⅱ在電場力的作用下在收集極上形成復合微納米纖維膜即得空氣過濾膜。