[發(fā)明專利]一種聚乳酸納米纖維濾芯膜的制備方法及濾芯膜和應用

在審

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• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113181781A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 張林;宗憲波;薛飛;古月文志
• 申請（專利權）人: 新材料與產(chǎn)業(yè)技術北京研究院;江蘇新視界先進功能纖維創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號: B01D69/08
• 分類號: B01D69/08;B01D69/12;B01D67/00;B01D71/40;A41D13/11;A41D31/02
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 王睿

本發(fā)明提供了一種聚乳酸納米纖維濾芯膜的制備方法，包括將聚乳酸制成紡絲液，通過靜電紡絲技術直接在基材表面制備納米纖維膜，再與聚乳酸無紡布復合，得到最終產(chǎn)物。通過在紡絲液中增加低沸點溶劑，及在高濕度下進行紡絲，能夠增加聚乳酸納米纖維表面的孔隙率。所述方法能耗低，量產(chǎn)方便。得到的納米纖維濾芯膜可重復使用、可降解，將其作為口罩濾芯使用能夠減少口罩的更換頻率，降低廢棄一次性口罩對環(huán)境的影響。本發(fā)明還提供了該濾芯膜作為口罩濾芯的應用。

技術領域

本發(fā)明涉及纖維制造技術領域，具體涉及一種聚乳酸納米纖維濾芯膜的制備方法，以及該方法制備得到的濾芯膜和將其作為口罩濾芯的應用。

背景技術

2019年底新型冠狀病毒肺炎疫情全球肆虐，對于口罩這一公共安全衛(wèi)生用品的需求激增，大量未妥善處理的廢棄口罩對生態(tài)環(huán)境造成的損害也成為新的難題。據(jù)報道，2020年共有15億個廢棄口罩流入海洋，大部分是一次性口罩，會在自然環(huán)境中存在幾百年。目前全球疫情尚未得到有效控制，同時可預測在疫情之后，人們對于口罩的使用可能會成為常態(tài)，廢棄口罩的處理問題亟待解決。

聚乳酸(PLA)是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源(如玉米)所提取出的淀粉原料制成。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，這對保護環(huán)境非常有利，是公認的環(huán)境友好材料。

靜電紡絲不同于傳統(tǒng)的紡絲加工技術，它主要是借助于高壓靜電場使聚合物溶液或熔體帶電并產(chǎn)生形變，在末端處形成懸垂的錐狀液滴；液滴在電場力的牽引作用下，噴射牽引成纖維。此時電場作用下溶劑揮發(fā)、溶質(zhì)固化，射流噴射到接收板上，獲得納米超細纖維。靜電紡絲技術為納米材料科學的發(fā)展起到了不可替代的作用，制備方法的不同可以得到不同結構的納米纖維。然而目前沒有以聚乳酸為原料通過靜電紡絲技術制備口罩濾芯的方法。

鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種聚乳酸納米纖維濾芯膜的制備方法。

本發(fā)明的第二目的在于提供上述方法制備得到的濾芯膜和應用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明涉及一種聚乳酸納米纖維濾芯膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)紡絲液的制備：將聚乳酸固體、助劑和溶劑加入容器內(nèi)，攪拌得到紡絲液；

優(yōu)選地，所述聚乳酸的重均分子量Mw為50000～250000，聚乳酸在紡絲液中的質(zhì)量百分含量為8％～15％。

優(yōu)選地，所述溶劑包括第一溶劑和第二溶劑，所述第一溶劑選自N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亞砜(DMSO)中的至少一種；所述第二溶劑選自二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃、丙酮中的至少一種。所述第一溶劑與第二溶劑的體積比為(3～4):1。

優(yōu)選地，所述助劑選自十二烷基硫酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、甜菜堿型兩性表面活性劑、辛基酚聚氧乙烯醚、失水山梨糖醇脂肪酸酯中的至少一種。所述助劑在紡絲液中的質(zhì)量百分含量為0.1％～0.4％。

優(yōu)選地，所述攪拌溫度為60～80℃，時間為5～10h。

(2)濾芯膜的制備：以聚乳酸紡粘無紡布或聚乳酸熔噴布為基材，通過靜電紡絲在基材表面覆蓋一層納米纖維膜，再在所述納米纖維膜表面增加一層聚乳酸無紡布進行復合，得到所述濾芯膜。

優(yōu)選地，紡絲機參數(shù)為：如采用多針頭電極設備，紡絲電壓為15kV～25kV，電極間距為10～15cm；如采用無針頭鋼絲電極設備，紡絲電壓為55kV～85kV，電極間距為15～19cm。

優(yōu)選地，紡絲溫度為20～24℃，紡絲相對濕度為60％～70％。