一种纳米抗菌混合液及纳米抗菌滤料的制备方法与流程

1.本发明涉及一种季膦盐与静电纺丝结合的纳米抗菌混合液及纳米抗菌滤料的制备方法，属于空气过滤净化技术领域。


背景技术：

2.空气污染不仅能通过物理、化学、生物的侵蚀作用，对周围物体产生破坏性影响；而且污染气体也会经呼吸系统(肺部)、皮肤表皮等部位，对呼吸道系统、神经系统、免疫能力、皮肤、肝脏、内分泌系统等产生毒害作用，且还能影响人的精神状态，如易出现疲劳、紧张等不良反应。长期在空气质量较差的环境中生活和工作，不仅会引起呼吸功能下降、呼吸道症状加重，还会导致慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿等疾病。因此，大气污染治理已刻不容缓。
3.而为保证个人健康和工作环境的清洁，空气过滤材料已广泛用于半导体行业、制药与食品行业、汽车工业、建筑行业等各个领域。随着科技的发展和人们防护意识的增强，市场对过滤材料的需求也越来越大。
4.空气过滤器是近年来普及的室内空气净化装置，正越来越多的走进千家万户。然而，空气过滤器的使用在净化空气的同时，也为微生物的富集提供了便利途径。众所周知，空气中悬浮着大量的真菌、细菌等微生物，以及危害人体健康的致病源和过敏源。由于空气中缺乏微生物生存所必需的营养和湿度，其在空气中难以大量繁殖。但随着空气过滤器的使用，产生的流通气体使得微生物可以在空气过滤器内部停留并富集，微生物利用空气过滤器的过滤网上的营养和湿度能实现迅速繁殖，并随气流重新回到空气中。这样，空气净化器不但没有起到过滤、除菌的作用，反而为细菌繁殖传播提供了途径，严重威胁到人体健康。因此，一款具有抗菌、除菌性能的空气过滤器，显得尤为重要。
5.目前，现阶段抗菌型过滤器抗菌滤料多为玻纤或化纤，其抗菌作用主要来源于喷涂于滤料表面的无机抗菌剂。这种喷涂于表面的方式缺点在于：抗菌效果仅作用于表层且抗菌剂分散性较差，无法形成内外部全方位抗菌，抗菌效率低且长时间使用后表面抗菌剂会形成脱落，造成二次污染。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种纳米抗菌混合液及纳米抗菌滤料的制备方法，将具有抗菌效能的有机高分子材料充分混合于静电纺丝溶液制备具有抗菌效果的纳米纤维，解决抗菌剂仅作用于滤料表层和分散性较差的问题，同时提升抗菌效率且不会造成二次污染。
7.为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
8.本发明的技术方案之一：一种纳米抗菌混合液，该纳米抗菌混合液的组分包括双胍、季膦盐、壳聚糖中的一种或几种，pa6、明胶、pet中的一种或几种以及三氟乙酸、乙酸、甲酸中的一种或几种；其中各组分的重量百分比构成如下：
9.双胍、季膦盐、壳聚糖
ꢀꢀꢀꢀꢀ
0.3
‑
1.2％；
10.pa6、明胶、pet
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ8‑
15％；
11.三氟乙酸、乙酸、甲酸
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余量。
12.作为本方案的一种优选，所述纳米抗菌混合液的组分包括甲酸、双胍和明胶，其中各组分重量百分比：双胍为0.3
‑
0.5％，明胶为11
‑
13％，甲酸为余量；具体优选值为：双胍 0.5％，明胶12％，甲酸87.5％。
13.作为本方案的一种优选，所述纳米抗菌混合液的组分包括甲酸、乙酸、pa6、季膦盐，其中各组分重量百分比：pa6为9
‑
11％，季膦盐为0.3
‑
0.5％，甲酸和乙酸为余量；具体优选值为：pa6 10.5％，季膦盐0.5％，甲酸44％，乙酸45％。
14.作为本方案的一种优选，所述纳米抗菌混合液的组分包括甲酸、乙酸、pa6、双胍，其中各组分重量百分比：pa6为9
‑
11％，双胍为0.3
‑
0.5％，具体优选值为：pa6 10.5％，双胍0.5％，甲酸44％，乙酸45％。
15.作为本方案的一种优选，所述纳米抗菌混合液的组分包括三氟乙酸、乙酸、pa6、壳聚糖，其中各组分重量百分比：pa6为9
‑
11％，壳聚糖为0.3
‑
0.5％，三氟乙酸和乙酸为余量；具体优选值为：pa6 10.5％，壳聚糖0.5％，三氟乙酸44％，乙酸45％。
16.本发明的技术方案之二：一种纳米抗菌滤料的制备方法，其包括以下步骤：
17.步骤一：将三氟乙酸、乙酸、甲酸中的一种或几种倒入反应釜内搅拌，再加入双胍、季膦盐、壳聚糖中的一种或几种以及pa6、明胶、pet中的一种或几种，接着加热制作纺丝液；
18.步骤二：搅拌完成后将纺丝液过滤后倒入纺丝盒内，且通过串联供液管将纺丝盒与纺丝头连接；
19.步骤三：开启气阀给纺丝盒供气，气体压缩纺丝液经纺丝头流出；
20.步骤四：开启高压电源，流出的纺丝液在强电场下生成纳米纤维随即被吸附至无纺布表面；
21.步骤五：携带纳米纤维滤料的无纺布在转轴的作用下进入烘干机；
22.步骤六：烘干后在转轴带动下经过热轧轴，在热轧轴作用下增强附着力；
23.步骤七：热轧成型后收卷。
24.作为本方案的进一步优选，所述步骤一中，加热至60
±
5℃后持续搅拌约1小时，然后关闭加热系统，再继续搅拌12小时。
25.作为本方案的进一步优选，所述步骤一中的各组分的选择及配比按照方案一中进行配置。
26.作为本方案的进一步优选，所述步骤四中，采用50
‑
60kv高压电源。
27.本发明的技术方案之三：一种利用上述方法制备的的纳米抗菌滤料，所述纳米抗菌滤料包括无纺布及纳米纤维层；所述纳米纤维层由静电纺丝工艺产生静电吸附于无纺布表层。
28.本发明的有益效果是：
29.相比于现阶段市面上无机抗菌剂，高分子抗菌剂极化作用更强，更易吸附细菌，杀菌效果更强。
30.高分子聚合物ph试用值范围更广，可以有效在强酸性的纺丝溶液中不改性，保持高效杀菌性能。
31.高分子聚合物与静电纺丝溶液充分混合经静电纺丝工艺加工后形成的纳米纤维
内外部均具有高效的抗菌性能，有效解决喷涂式抗菌剂分散性低、仅滤料表层具有杀菌效果的问题。
32.高聚物经静电纺工艺后具有纳米纤维特性，尺寸小、比表面积大，使得其与细菌接触的机会更大，独特的表面效应使得纳米级别高分子具有高效的抗菌性能。
33.高聚物在静电纺丝工艺流程下使滤料具有抗菌性能稳定，不挥发，不会因过量使用而脱落造成二次污染，使用寿命长，易于加工，易于贮存，不会渗入人或动物表皮等优点，且通过改变滤料的化学性质，可以从源头上防止细菌生物膜的形成。
34.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
35.图1是纳米抗菌滤料制备方法的流程图。
具体实施方式
36.下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。
37.实施例一。
38.一种纳米抗菌混合液，该纳米抗菌混合液中各组分及其重量百分比为：双胍占0.5％，明胶占12％，甲酸占87.5％。
39.然后将上述比例的甲酸、双胍、明胶按顺序倒入反应釜内搅拌，加热至60
±
5℃后持续搅拌约1小时，关闭加热系统，继续搅拌12小时；搅拌完成后将纺丝液过滤后倒入纺丝盒内，串联供液管并与纺丝头连接；开启气阀给纺丝盒供气，气体压缩纺丝液经纺丝头流出；开启高压电源使电压达到50
‑
60kv，流出的纺丝液在强电场下生成纳米纤维随即被吸附至无纺布内；携带纳米纤维滤料的无纺布在转轴的主动作用下进入烘干机；烘干后在转轴带动下经过热轧轴，在热轧轴作用下增强附着力；热轧成型后收卷得到成品材料。
40.实施例二。
41.一种纳米抗菌混合液，该纳米抗菌混合液中各组分及其重量百分比为：pa6占10.5％，季膦盐占0.5％，甲酸占44％，乙酸占45％。
42.然后将上述比例的甲酸、乙酸、pa6、季膦盐按顺序倒入反应釜内搅拌，加热至60
±
5℃后持续搅拌约1小时，关闭加热系统，继续搅拌12小时；搅拌完成后将纺丝液过滤后倒入纺丝盒内，串联供液管并与纺丝头连接；开启气阀给纺丝盒供气，气体压缩纺丝液经纺丝头流出；开启高压电源使电压达到50
‑
60kv，流出的纺丝液在强电场下生成纳米纤维随即被吸附至无纺布内；携带纳米纤维滤料的无纺布在转轴的主动作用下进入烘干机；烘干后在转轴带动下经过热轧轴，在热轧轴作用下增强附着力；热轧成型后收卷得到成品材料。
43.实施例三。
44.一种纳米抗菌混合液，该纳米抗菌混合液中各组分及其重量百分比为：pa6占10.5％，双胍占0.5％，甲酸占44％，乙酸占45％。
45.然后将上述比例的甲酸、乙酸、pa6、双胍按顺序倒入反应釜内搅拌，加热至60
±
5℃后持续搅拌约1小时，关闭加热系统，继续搅拌12小时；搅拌完成后将纺丝液过滤后倒入纺丝盒内，串联供液管并与纺丝头连接；开启气阀给纺丝盒供气，气体压缩纺丝液经纺丝头
流出；开启高压电源使电压达到50
‑
60kv，流出的纺丝液在强电场下生成纳米纤维随即被吸附至无纺布内；携带纳米纤维滤料的无纺布在转轴的主动作用下进入烘干机；烘干后在转轴带动下经过热轧轴，在热轧轴作用下增强附着力；热轧成型后收卷得到成品材料。
46.实施例四。
47.一种纳米抗菌混合液，该纳米抗菌混合液中各组分及其重量百分比为：pa6占10.5％，壳聚糖占0.5％，三氟乙酸占44％，乙酸占45％。
48.然后将上述比例的三氟乙酸、乙酸、pa6、壳聚糖按顺序倒入反应釜内搅拌，加热至 60
±
5℃后持续搅拌约1小时，关闭加热系统，继续搅拌12小时；搅拌完成后将纺丝液过滤后倒入纺丝盒内，串联供液管并与纺丝头连接；开启气阀给纺丝盒供气，气体压缩纺丝液经纺丝头流出；开启高压电源使电压达到50
‑
60kv，流出的纺丝液在强电场下生成纳米纤维随即被吸附至无纺布内；携带纳米纤维滤料的无纺布在转轴的主动作用下进入烘干机；烘干后在转轴带动下经过热轧轴，在热轧轴作用下增强附着力；热轧成型后收卷得到成品材料。
49.通过以上方法按照实施例一至四制作出的有机抗菌滤料与现有的无机抗菌滤料在抗菌效率上的对比如下表：
50.滤料无机/有机抗菌材料浓度抗菌效率无机抗菌滤料0.5％75.573％实施例一抗菌滤料双胍0.5％92.017％实施例二抗菌滤料季膦盐0.5％97.932％实施例三抗菌滤料双胍0.5％97.193％实施例四抗菌滤料壳聚糖0.5％93.129％
51.实施例六。
52.按照实施例一至四的配方和方法制备的纳米抗菌滤料，所述纳米抗菌滤料包括无纺布及纳米纤维层；所述纳米纤维层由静电纺丝工艺产生静电吸附于无纺布表层。
53.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。
54.本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。