[發(fā)明專利]一種絲素蛋白納米纖維過(guò)濾材料以及基于該過(guò)濾材料的空氣過(guò)濾設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810138468.5
• 申請(qǐng)日: 2018-02-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108379933B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊德智;張清卿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京清科絲宇技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B01D39/04
• 分類(lèi)號(hào): B01D39/04;B01D46/30
• 代理公司: 北京中政聯(lián)科專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

本發(fā)明提供了一種絲素蛋白納米纖維過(guò)濾材料，以及基于該過(guò)濾材料的空氣過(guò)濾設(shè)備。本發(fā)明的絲素蛋白納米纖維過(guò)濾材料，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)結(jié)合乙醇及水蒸氣后處理得到，具有環(huán)保、生物相容性好以及過(guò)濾效率高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種絲素蛋白納米纖維過(guò)濾材料，以及基于該過(guò)濾材料的空氣過(guò)濾設(shè)備。

背景技術(shù)

近年來(lái)，空氣污染尤其是顆粒物空氣污染(霧霾)成為重要的環(huán)境問(wèn)題，其中PM2.5及更小顆粒可進(jìn)入人體肺泡，甚至穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入其他器官，對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。如何有效的進(jìn)行霧霾防護(hù)受到廣泛關(guān)注，發(fā)展高效低阻的新型PM2.5防護(hù)口罩成為市場(chǎng)需求。

隨著納米技術(shù)的發(fā)展，靜電紡絲技術(shù)成為制備納米纖維的主要方法，靜電紡絲納米纖維作為空氣過(guò)濾材料，具有比表面積大，吸附能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能有效提高細(xì)微顆粒的過(guò)濾效率，并通過(guò)納米尺寸特有的“滑移效應(yīng)”以降低空氣阻力。現(xiàn)有的納米纖維過(guò)濾材料多為化學(xué)合成共聚物或碳納米管及石墨烯基材料，這些納米纖維存在毒理性不確定、制備過(guò)程對(duì)環(huán)境造成污染或?qū)θ梭w產(chǎn)生危害等，用于日常防護(hù)口罩可能會(huì)存在諸多問(wèn)題。

納米纖維過(guò)濾材料還存在無(wú)法兼顧過(guò)濾效率和低空氣阻力的問(wèn)題，為了解決該問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中采用了各種方法，例如，CN201510009971.7一種口罩用高效低阻納米纖維空氣過(guò)濾材料及其制備方法，其采用三明治結(jié)構(gòu)，上下層為均勻圓柱形態(tài)的納米纖維層，中間具有串珠的納米纖維層。再比如，在聚合物溶液中添加二氧化鈦，經(jīng)靜電紡絲后，所得到的纖維膜表面形貌出現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，使其過(guò)濾效率增加，濾阻下降。但是，上述工藝都存在工序較繁瑣，生產(chǎn)效率較低，成本增加，納米纖維膜孔隙的均勻度及膜的過(guò)濾性能不佳等問(wèn)題。

作為已被使用數(shù)千年的天然蛋白纖維，蠶絲是一種來(lái)源豐富、可食用、生物相容、環(huán)境友好的可再生天然材料。蠶絲主要由絲素和絲膠構(gòu)成，絲素作為主要成分，約占蠶絲總體質(zhì)量的70％-80％。將蠶絲脫膠后得到的絲素，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維用于空氣過(guò)濾材料具有較大的市場(chǎng)價(jià)值。但是，桑蠶絲存在遇水收縮，纖維脆性大，力學(xué)性能差等問(wèn)題。由再生絲素蛋白溶液直接經(jīng)現(xiàn)有技術(shù)條件烘干、靜電紡或冷凍干燥等方法制得的膜、無(wú)紡網(wǎng)和多孔支架等不同形態(tài)的材料，其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)多以無(wú)規(guī)卷曲為主，分子間的結(jié)合力較弱，在水中溶失率較大，限制了絲素蛋白材料在生物醫(yī)用材料方面的應(yīng)用。CN201610539592.3基于蠶絲納米纖維的空氣過(guò)濾設(shè)備，但是其在高濕環(huán)境下過(guò)濾效率不穩(wěn)定，不適宜長(zhǎng)期使用。因此，本發(fā)明制備了一種基于絲素蛋白納米纖維的過(guò)濾材料，既能滿足環(huán)保要求、過(guò)濾效率高、透氣性好要求，又能保證在高濕環(huán)境下過(guò)濾效率穩(wěn)定，過(guò)濾效率不顯著下降，使用壽命長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供一種絲素蛋白納米纖維過(guò)濾材料。

本發(fā)明的目的之二是提供一種絲素蛋白納米纖維過(guò)濾材料的制備方法。

本發(fā)明的目的之三是提供一種采用絲素蛋白納米纖維過(guò)濾材料的空氣過(guò)濾設(shè)備。

本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，一種絲素蛋白納米纖維過(guò)濾材料，通過(guò)靜電紡絲得到絲素蛋白納米纖維，將靜電紡絲得到的絲素蛋白納米纖維在乙醇或乙醇溶液中浸泡30s以上，優(yōu)選30-120s，干燥后再進(jìn)行1次以上水蒸氣處理，處理時(shí)間為30s以上，優(yōu)選30-90s，得到絲素蛋白納米纖維過(guò)濾材料。

作為優(yōu)選，絲素蛋白納米纖維的克重為50g/m²以下，優(yōu)選10g/m²以下，再優(yōu)選2g/m²以下，更優(yōu)選為0.1～1.5g/m²。

作為優(yōu)選，該絲素蛋白納米纖維直徑在100～800nm范圍內(nèi)，優(yōu)選120～780nm范圍內(nèi)。

一種絲素蛋白納米纖維過(guò)濾材料的制備方法，其特征在于，

(1)、將蠶絲脫除絲膠得到絲素蛋白纖維；