CN108854570A - 一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜及制备方法 - Google Patents

一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜及制备方法，包括石墨烯改性抗菌透水膜、抗菌纺织层，所述抗菌纺织层采用复合有石墨烯抗菌材料的电纺丝布，其制备方法为包括制备电纺丝，浸润石墨烯抗菌材料，涂覆高分子膜层。本发明中的石墨烯改性抗菌透水膜，能够使水蒸气透过，能够有效的杀菌、抑菌，防止细菌在膜上生长，具有自清洁功能，抗污染性能高，膜的机械性能、耐酸碱性能显著提高，增加了使用寿命，降低使用成本。

Description

一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜及制备方法
技术领域
本发明涉及抗菌材料领域，具体涉及一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜及制备方法。
背景技术
目前环境污染以引起人们的广泛关注，带动了新风***的研究，新风***是由送风***和排风***组成的一套独立空气处理***，通过新风***净化室外空气导入室内，通过管道将室内空气排出。
现有的一些用于新风***的过滤装置一般依次设有初效过滤、静电集尘、活性炭过滤以及高效过滤器，高效过滤器需要将细小的颗粒或细菌病毒过滤，但是还得保证空气和水分能够透过，保持室内空气新鲜，还能保持空气的湿度，使人们感觉舒适。
目前很多高效过滤器均采用超滤膜，超滤膜具有过滤的功能，但是容易被细小颗粒或者细菌病毒堵塞，使过滤器失效，细菌繁殖，在气压作用下进入室内，造成污染，为了避免污染就需要频繁更换，增加使用成本。所以需要一种能够抗菌、透水的高效过滤材质。
石墨烯改性抗菌透水膜在制备材料中添加银、钛等功能性离子，具有杀菌抑菌功能，石墨烯不但可以通过对细菌细胞膜的***进行切割，还可以通过对细胞膜上磷脂分子的大规模直接抽取导致细菌细胞膜与氧化石墨烯作用后产生的大范围空腔结构，来破坏细胞膜从而杀死细菌。
发明内容
为克服所述不足，本发明的目的在于提供一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜及制备方法，能够有效杀菌、抑菌，水蒸气能够顺利通过。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜，包括石墨烯改性抗菌透水膜、抗菌纺织层，所述抗菌纺织层采用复合有石墨烯抗菌材料的电纺丝布。
具体地，所述高分子膜层的原材料选自如下的至少一种：聚氧化乙烯（PEO）、聚苯乙烯硫酸、聚酯、聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚酰胺（PA）、聚氨酯（PU）等以及他们的聚合物或混合物。
具体地，所述电纺丝采用明胶、壳聚糖、羟基磷灰石制备而成，其质量份为明胶100份，壳聚糖20-60份，羟基磷灰石10-20份。
具体地，所述石墨烯抗菌材料选用石墨烯、氧化石墨烯、氧化石墨烯/银复合材料、氧化石墨烯/二氧化钛复合材料中的一种或多种。
具体地，所述高分子膜层中至少还有以下一种添加剂：抗氧化剂、紫外稳定剂、交联剂或他们的混合物。
一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜的制备方法：包括
D1制备电纺丝
将壳聚糖溶解在2%的乙酸水溶液中，搅拌10-12h，加入明胶中，在60-70℃水浴条件下溶解，加入羟基磷灰石粉末，恒温搅拌30min，使羟基磷灰石均匀分散在溶液中，配置成一定浓度的电纺液，制备电纺丝，然后纺织成电纺丝布；
D2浸润石墨烯抗菌材料
将石墨烯抗菌材料溶解在去离子水中，超声分散1-2h,形成石墨烯分散液，将电纺丝布浸入石墨烯分散液中，水浴加热1-2h，冷冻干燥后制得抗菌纺织层；
具体地，所述冷冻干燥使用干燥机，保持10Pa以下的真空度，冷冻干燥处理24-48h。
D3涂覆高分子膜层
取高分子膜层的原材料，溶解在有机溶剂中，充分搅拌混合均匀，得到高分子溶液，将所述高分子溶液涂覆在抗菌纺织层上，待高分子交联成膜后，得到石墨烯改性抗菌透水膜。
具体地，所述高分子膜层厚度为10-150um。
本发明具有以下有益效果：本发明中的石墨烯改性抗菌透水膜，能够使水蒸气透过，能够有效的杀菌、抑菌，防止细菌在膜上生长，具有自清洁功能，抗污染性能高，膜的机械性能、耐酸碱性能显著提高，增加了使用寿命，降低使用成本。
具体实施方式
现在对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜，包括石墨烯改性抗菌透水膜、抗菌纺织层，所述抗菌纺织层采用复合有石墨烯抗菌材料的电纺丝布。
具体地，所述高分子膜层的原材料选自如下的至少一种：聚氧化乙烯（PEO）。
具体地，所述电纺丝采用明胶、壳聚糖、羟基磷灰石制备而成，其质量份为明胶100份，壳聚糖20份，羟基磷灰石10份。
具体地，所述石墨烯抗菌材料选用石墨烯、氧化石墨烯。
具体地，所述高分子膜层中至少还有以下一种添加剂：抗氧化剂、紫外稳定剂、交联剂或他们的混合物。
一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜的制备方法：包括
D1制备电纺丝
将壳聚糖溶解在2%的乙酸水溶液中，搅拌10h，加入明胶中，在60-70℃水浴条件下溶解，加入羟基磷灰石粉末，恒温搅拌30min，使羟基磷灰石均匀分散在溶液中，配置成一定浓度的电纺液，将配制好的电纺液注入到干燥注射器中，插上针头，将注射器固定在微量注射泵卡槽中，取铝箔固定在接地不锈钢板上作为接收装置，固定针头和铝箔之间距离为15cm，调节注射泵速率，电纺液以2mL/h的速度流出，打开高压电源调节电纺电压，制备电纺纤维，实验室温度25-30℃，相对湿度为45-55%之间，制备好的纤维在室温下真空干燥3天，去除残留试剂，纺织成电纺丝布；
D2浸润石墨烯抗菌材料
将石墨烯抗菌材料溶解在去离子水中，超声分散1h,形成石墨烯分散液，将电纺丝布浸入石墨烯分散液中，水浴加热1h，冷冻干燥后制得抗菌纺织层；
具体地，所述冷冻干燥使用干燥机，保持10Pa以下的真空度，冷冻干燥处理24h。
D3涂覆高分子膜层
取高分子膜层的原材料，溶解在有机溶剂中，充分搅拌混合均匀，得到高分子溶液，将所述高分子溶液涂覆在抗菌纺织层上，待高分子交联成膜后，得到石墨烯改性抗菌透水膜。
具体地，所述高分子膜层厚度为10um。
实施例二
一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜，包括石墨烯改性抗菌透水膜、抗菌纺织层，所述抗菌纺织层采用复合有石墨烯抗菌材料的电纺丝布。
具体地，所述高分子膜层的原材料选聚苯乙烯硫酸、聚酯。
具体地，所述电纺丝采用明胶、壳聚糖、羟基磷灰石制备而成，其质量份为明胶100份，壳聚糖30份，羟基磷灰石15份。
具体地，所述石墨烯抗菌材料选用氧化石墨烯/银复合材料。
具体地，所述高分子膜层中至少还有以下一种添加剂：抗氧化剂、紫外稳定剂、交联剂或他们的混合物。
一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜的制备方法：包括
D1制备电纺丝
将壳聚糖溶解在2%的乙酸水溶液中，搅拌12h，加入明胶中，在60-70℃水浴条件下溶解，加入羟基磷灰石粉末，恒温搅拌30min，使羟基磷灰石均匀分散在溶液中，配置成一定浓度的电纺液，将配制好的电纺液注入到干燥注射器中，插上针头，将注射器固定在微量注射泵卡槽中，取铝箔固定在接地不锈钢板上作为接收装置，固定针头和铝箔之间距离为15cm，调节注射泵速率，电纺液以3mL/h的速度流出，打开高压电源调节电纺电压，制备电纺纤维，实验室温度25-30℃，相对湿度为45-55%之间，制备好的纤维在室温下真空干燥3天，去除残留试剂，纺织成电纺丝布；
D2浸润石墨烯抗菌材料
将石墨烯抗菌材料溶解在去离子水中，超声分散2h,形成石墨烯分散液，将电纺丝布浸入石墨烯分散液中，水浴加热2h，冷冻干燥后制得抗菌纺织层；
具体地，所述冷冻干燥使用干燥机，保持10Pa以下的真空度，冷冻干燥处理30h。
D3涂覆高分子膜层
取高分子膜层的原材料，溶解在有机溶剂中，充分搅拌混合均匀，得到高分子溶液，将所述高分子溶液涂覆在抗菌纺织层上，待高分子交联成膜后，得到石墨烯改性抗菌透水膜。
具体地，所述高分子膜层厚度为50um。
实施例三
一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜，包括石墨烯改性抗菌透水膜、抗菌纺织层，所述抗菌纺织层采用复合有石墨烯抗菌材料的电纺丝布。
具体地，所述高分子膜层的原材料选聚酯、聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）混合物。
具体地，所述电纺丝采用明胶、壳聚糖、羟基磷灰石制备而成，其质量份为明胶100份，壳聚糖40份，羟基磷灰石18份。
具体地，所述石墨烯抗菌材料选用石墨烯、氧化石墨烯、氧化石墨烯/银复合材料、氧化石墨烯/二氧化钛复合材料中的一种或多种。
具体地，所述高分子膜层中至少还有以下一种添加剂：抗氧化剂、紫外稳定剂、交联剂或他们的混合物。
一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜的制备方法：包括
D1制备电纺丝
将壳聚糖溶解在2%的乙酸水溶液中，搅拌11h，加入明胶中，在60-70℃水浴条件下溶解，加入羟基磷灰石粉末，恒温搅拌30min，使羟基磷灰石均匀分散在溶液中，配置成一定浓度的电纺液，将配制好的电纺液注入到干燥注射器中，插上针头，将注射器固定在微量注射泵卡槽中，取铝箔固定在接地不锈钢板上作为接收装置，固定针头和铝箔之间距离为15cm，调节注射泵速率，电纺液以2.5mL/h的速度流出，打开高压电源调节电纺电压，制备电纺纤维，实验室温度25-30℃，相对湿度为45-55%之间，制备好的纤维在室温下真空干燥3天，去除残留试剂，纺织成电纺丝布；
D2浸润石墨烯抗菌材料
将石墨烯抗菌材料溶解在去离子水中，超声分散1.5h,形成石墨烯分散液，将电纺丝布浸入石墨烯分散液中，水浴加热1.5h，冷冻干燥后制得抗菌纺织层；
具体地，所述冷冻干燥使用干燥机，保持10Pa以下的真空度，冷冻干燥处理40h。
D3涂覆高分子膜层
取高分子膜层的原材料，溶解在有机溶剂中，充分搅拌混合均匀，得到高分子溶液，将所述高分子溶液涂覆在抗菌纺织层上，待高分子交联成膜后，得到石墨烯改性抗菌透水膜。
具体地，所述高分子膜层厚度为100um。
实施例四
一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜，包括石墨烯改性抗菌透水膜、抗菌纺织层，所述抗菌纺织层采用复合有石墨烯抗菌材料的电纺丝布。
具体地，所述高分子膜层的原材料选自聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚酰胺（PA）、聚氨酯（PU）混合物。
具体地，所述电纺丝采用明胶、壳聚糖、羟基磷灰石制备而成，其质量份为明胶100份，壳聚糖50份，羟基磷灰石13份。
具体地，所述石墨烯抗菌材料选用氧化石墨烯/二氧化钛复合材料。
具体地，所述高分子膜层中至少还有以下一种添加剂：抗氧化剂、紫外稳定剂、交联剂或他们的混合物。
一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜的制备方法：包括
D1制备电纺丝
将壳聚糖溶解在2%的乙酸水溶液中，搅拌12h，加入明胶中，在60-70℃水浴条件下溶解，加入羟基磷灰石粉末，恒温搅拌30min，使羟基磷灰石均匀分散在溶液中，配置成一定浓度的电纺液，将配制好的电纺液注入到干燥注射器中，插上针头，将注射器固定在微量注射泵卡槽中，取铝箔固定在接地不锈钢板上作为接收装置，固定针头和铝箔之间距离为15cm，调节注射泵速率，电纺液以3mL/h的速度流出，打开高压电源调节电纺电压，制备电纺纤维，实验室温度25-30℃，相对湿度为45-55%之间，制备好的纤维在室温下真空干燥3天，去除残留试剂，纺织成电纺丝布；
D2浸润石墨烯抗菌材料
将石墨烯抗菌材料溶解在去离子水中，超声分散2h,形成石墨烯分散液，将电纺丝布浸入石墨烯分散液中，水浴加热2h，冷冻干燥后制得抗菌纺织层；
具体地，所述冷冻干燥使用干燥机，保持10Pa以下的真空度，冷冻干燥处理48h。
D3涂覆高分子膜层
取高分子膜层的原材料，溶解在有机溶剂中，充分搅拌混合均匀，得到高分子溶液，将所述高分子溶液涂覆在抗菌纺织层上，待高分子交联成膜后，得到石墨烯改性抗菌透水膜。
具体地，所述高分子膜层厚度为150um。
本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (8)

1.一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜，其特征在于：包括石墨烯改性抗菌透水膜、抗菌纺织层，所述抗菌纺织层采用复合有石墨烯抗菌材料的电纺丝布。
2.根据权利要求1所述的一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜，其特征在于：所述高分子膜层的原材料选自如下的至少一种：聚氧化乙烯(PEO)、聚苯乙烯硫酸、聚酯、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)等以及他们的聚合物或混合物。
3.根据权利要求1所述的一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜，其特征在于：所述电纺丝采用明胶、壳聚糖、羟基磷灰石制备而成，其质量份为明胶100份，壳聚糖20-60份，羟基磷灰石10-20份。
4.根据权利要求1所述的一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜，其特征在于：所述石墨烯抗菌材料选用石墨烯、氧化石墨烯、氧化石墨烯/银复合材料、氧化石墨烯/二氧化钛复合材料中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜，其特征在于：所述高分子膜层中至少还有以下一种添加剂：抗氧化剂、紫外稳定剂、交联剂或他们的混合物。
6.一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜的制备方法：包括
D1制备电纺丝
将壳聚糖溶解在2％的乙酸水溶液中，搅拌10-12h，加入明胶中，在60-70℃水浴条件下溶解，加入羟基磷灰石粉末，恒温搅拌30min，使羟基磷灰石均匀分散在溶液中，配置成一定浓度的电纺液，制备电纺丝，然后再纺织成电纺丝布；
D2浸润石墨烯抗菌材料
将石墨烯抗菌材料溶解在去离子水中，超声分散1-2h,形成石墨烯分散液，将电纺丝布浸入石墨烯分散液中，水浴加热1-2h，冷冻干燥后制得抗菌纺织层；
D3涂覆高分子膜层
取高分子膜层的原材料，溶解在有机溶剂中，充分搅拌混合均匀，得到高分子溶液，将所述高分子溶液涂覆在抗菌纺织层上，待高分子交联成膜后，得到石墨烯改性抗菌透水膜。
7.根据权利要求6所述的一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜，其特征在于：所述冷冻干燥使用干燥机，保持10Pa以下的真空度，冷冻干燥处理24-48h。
8.根据权利要求6所述的一种新风***用石墨烯改性抗菌透水膜，其特征在于：所述高分子膜层厚度为10-150um。
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