CN203899307U - 一种高效低阻抗菌空气净化滤膜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高效低阻抗菌空气净化滤膜。由平均直径为600~1500nm的粗纤维与平均直径为50~350nm的细纤维构成，两种纤维的内部和表面附着有氧化石墨烯，粗纤维与细纤维的质量比为0.5:1～20:1，粗纤维穿***细纤维之间，两种纤维层层复合，膜厚度为5~200μm。本实用新型的优点是：纳米纤维膜参杂着的氧化石墨烯使过滤膜具有抗菌性，粗纤维层穿***细纤维层之间，使细纤维层之间更疏松，在不减小膜的过滤效率同时降低膜的过滤阻力。经检测，滤膜对氯化钠气溶胶粒子的截留率为96%以上，压力降小于28mm水柱，大肠杠菌的抑菌率可达到90%以上。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种空气滤膜，具体涉及一种高效低阻抗菌空气净化滤膜，属于膜技术领域。
背景技术
近年来，过滤防护材料在空气净化、水净化和废弃物排放等工业生产环节发挥着重要的作用，已成为现代工业生产不可缺少的一个部分。随着生物、医药、环保等各个领域的发展，对过滤防护材料的过滤精度和防护效果提出了更高的要求。
制备高效过滤介质最直接的方法就是在过滤材料中使用纳米尺寸的纤维。静电纺丝技术是目前唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法，近年来发展迅速，它能够简单、快速的获得直径范围在纳米级至微米级的各种聚合物超细纤维，在过滤、医药工程、组织工程、电子技术和光电子器件等领域有着广阔的应用前景。在一些活动场所，特别是医院、车站、电影院等人流密集的场所，空气中的存着病毒和细菌，或者携带空气中的病毒和细菌的细粒子颗粒物，对呼吸***、心血管、免疫***、生育能力、神经***和遗传等都有影响。高效的过滤膜即便截留也通常无法杀灭，随着滤膜的使用周期延长，细菌可能在表面繁殖，造成二次污染。
氧化石墨烯是石墨烯的衍生物，具有良好的润湿性和表面活性，在改善材料的热血、电学、力学等综合性能方面有着重要的作用。近期的研究表明，氧化石墨烯同时具有良好的抗菌性。Liu等比较了石墨、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯的抗菌性能，结果表明氧化石墨烯的抗菌性能最好。专利CN103205890A发明了一种纳米氧化石墨烯改性棉纤维，该棉纤维对大肠杠菌和金黄色葡萄球菌抑菌率可达到99％以上，50次洗涤后，抑菌率还能保持98％以上。Elimelech等人研究通过在聚酰胺复合膜的表层添加氧化石墨烯处理，发现接触细菌1h后，65％的细菌失去活性。但是这些方法，抗菌粒子都是附着于基材表面，接触面积小，容易脱落，抗菌性易降低。
发明内容
针对现有空气净化滤膜效率低、过滤阻力高、抗菌性差的问题，本实用新型提供了一种高效低阻抗菌空气净化滤膜，实现空气净化滤膜的抗菌性和高效低阻的优异过滤性能结合。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种高效低阻抗菌空气净化滤膜，由平均直径为600～1500nm的粗纤维与平均直径为 50～350nm的细纤维构成，两种纤维的内部和表面附着有氧化石墨烯，粗纤维穿***细纤维之间，两种纤维层层复合，滤膜厚度为5～200μm。
上述粗纤维材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚偏氟乙烯、芳纶1313或聚酰亚胺，能够制备平均直径在600～1500nm粗纤维的聚合物。
上述细纤维材料为聚醚砜或聚酰胺类，能够制备平均直径在50～350nm细纤维的聚合物。
可通过将可制成粗纤维的聚合物、可制成细纤维的聚合物分别与氧化石墨烯溶于三氟乙酸(TFA)、二氯甲烷(DCM)、二甲基亚砜、甲酸、二甲基甲酰胺(DMF)中的一种或几种混合溶剂中，制得粗纤维聚合物溶液和细纤维聚合物溶液；再将两种聚合物溶液分别注入纺丝注射器，摆放于纺丝设备内，并排电纺，针头同时来回移动，即可得到本实用新型所述的空气净化过滤膜，制备过程如图1所示。
本实用新型的优点是：纳米纤维膜参杂氧化石墨烯，使过滤膜具有抗菌性；粗纤维穿***细纤维之间，增加了细纤维之间的间隙，在不减小膜的过滤效率同时降低膜的过滤阻力。使得本实用新型的空气净化滤膜既提高了膜的过滤效率和降低膜的过滤阻力，同时又使膜具有抗菌性。
附图说明
图1本实用新型的实施制备过程图；
图2空气净化滤膜SEM断面图。
具体实施方式
实施例1
一种高效低阻抗菌空气净化滤膜，其断面如图2所示，膜厚度为65μm，平均直径为700nm的PET电纺纳米纤维和平均直径仅为130nm的PA6纳米纤维层层复合构成，PET和PA6电纺纳米纤维内部和表面附着有滤膜重量0.19wt％的氧化石墨烯，PET和PA6电纺纳米纤维的质量比为7.14：1。
该滤材用于粒子过滤和抗菌实验，其对氯化钠气溶胶粒子的截留率为96％以上，压力降为26mm水柱。2h后对大肠杠菌的抑菌率可达到90％以上。
实施例2
一种高效低阻抗菌空气净化滤膜，膜厚度为68μm，由平均直径为850nm的PAN电纺纳米纤维和平均直径仅为200nm的PES电纺纳米纤维层层复合构成，PAN和PES电纺纳米纤维内部和表面附着含有滤膜重量0.49wt％的氧化石墨烯，PAN和PES电纺纳米纤维的质量比为8.33： 1。
该滤材用于粒子过滤和抗菌实验，对氯化钠气溶胶粒子的截留率为90％，压力降为28mm水柱，2h后对大肠杠菌的抑菌率可达到96％以上。
实施例3
一种高效低阻抗菌空气净化滤膜，膜厚度为30μm，由平均直径为870nm的PS电纺纳米纤维和平均直径为150nm的PA66纳米纤维层层复合构成，PS和PA66电纺纳米纤维内部和表面附着含有滤膜重量1.1wt％的氧化石墨烯，PS和PA66电纺纳米纤维质量比为4：1。
该滤材用于粒子过滤和抗菌实验，对氯化钠气溶胶粒子的截留率为96％以上，压力降为28mm水柱，2h后对大肠杠菌的抑菌率可达到90％以上。
实施例4
一种高效低阻抗菌空气净化滤膜，膜厚度为80μm，由平均直径为900nm的PBT电纺纳米纤维和平均直径为350nm的PES纳米纤维层层复合构成，PBT和PES电纺纳米纤维内部和表面附着含有滤膜重量0.49wt％的氧化石墨烯，PBT和PES电纺纳米纤维质量比为8.33：1。
该滤材用于粒子过滤和抗菌实验，对氯化钠气溶胶粒子的截留率为96％以上，压力降为25mm水柱，2h后对大肠杠菌的抑菌率可达到90％以上。
实施例5
一种高效低阻抗菌空气净化滤膜，膜厚度为45μm，由平均直径为750nm的PVDF电纺纳米纤维和平均直径为350nm的PES纳米纤维层层复合构成，PVDF和PES电纺纳米纤维内部和表面附着含有滤膜重量0.40wt％的氧化石墨烯，PBT和PES电纺纳米纤维质量比为4.17：1。
该滤材经检测，其对氯化钠气溶胶粒子的截留率为96％以上，压力降为26mm水柱，2h后对大肠杠菌的抑菌率可达到90％以上。
实施例6
一种高效低阻抗菌空气净化滤膜，膜厚度为40μm，由平均直径为850nm的芳纶1313电纺纳米纤维和平均直径为150nm的PA66纳米纤维层层复合构成，芳纶1313和PA66电纺纳米纤维内部和表面附着含有滤膜重量0.75wt％的氧化石墨烯,PBT和PES电纺纳米纤维质量比为5:1。
该滤材经检测，其对氯化钠气溶胶粒子的截留率为96％以上，压力降为28mm水柱，2h后对大肠杠菌的抑菌率可达到90％以上。
实施例7
一种高效低阻抗菌空气净化滤膜，膜厚度为70μm，由平均直径为680nm的聚酰亚胺电纺纳 米纤维和平均直径为130nm的PA6纳米纤维层层复合构成，聚酰亚胺和PA6电纺纳米纤维内部和表面附着含有滤膜重量0.23wt％的氧化石墨烯，PBT和PES电纺纳米纤维质量比为7.14:1。
该滤材经检测，其对氯化钠气溶胶粒子的截留率为96％以上，压力降为27mm水柱。2h后对大肠杠菌的抑菌率可达到90％以上。
Claims (3)
1.一种高效低阻抗菌空气净化滤膜，其特征在于，由平均直径为600～1500nm的粗纤维与平均直径为50～350nm的细纤维构成，两种纤维的内部和表面附着有氧化石墨烯，粗纤维穿***细纤维之间，两种纤维层层复合，滤膜厚度为5～200μm。
2.根据权利要求1所述的一种高效低阻抗菌空气净化滤膜，其特征在于，所述粗纤维材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚偏氟乙烯、芳纶1313或聚酰亚胺，能够制备平均直径在600～1500nm粗纤维的聚合物。
3.根据权利要求1所述的一种高效低阻抗菌空气净化滤膜，其特征在于，所述细纤维材料为聚醚砜或聚酰胺类，能够制备平均直径在50～350nm细纤维的聚合物。
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