CN103520999B - 一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料及其制备方法，属于空气过滤材料的制备领域。该高效空气过滤材料依次包含无纺布支撑层、抗菌纤维与微米纤维混纺的过滤层和纳米纤维过滤层。含有细菌病毒的有害气体经过本发明的过滤材料，可以同时达到抗毒杀菌且对空气中微小粒子具有高过滤效率的作用，具有抗菌、对空气中微小粒子过滤效率高以及阻力相对较低的优点，对粒径为0.3微米的油性DOP粒子过滤效率可达99.99%，对0.07-0.2微米的氯化钠粒子的过滤效率可达99.99%以上。同时在实际应用中具有质量轻，柔软等优势，可用于制备口罩，防护面罩以及应用防护服等抗菌防护用品。

Description

一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合纳米纤维高效空气过滤材料及其制备方法，该材料同时具有较好的抗菌性能，属于空气过滤材料的制备领域。

背景技术

近年来，随着科技的进步与工业的不断发展，经济增长速度过快使得环境污染引起的周围空气质量下降问题日益严重。环境监测中心对PM10（可吸入颗粒，大气中直径小于或是等于10微米的颗粒物）以及PM2.5（可入肺颗粒，大气中直径小于或是等于2.5微米的颗粒物）的检测力度增加，目前国内华北、华东等城市地区，大气中的PM2.5含量严重超标，造成众所周知的灰霾天气，严重危害人类的健康。PM2.5颗粒物是空气中有毒、有害物质良好的载体，可无阻挡直接进入到人类的肺部，使肺癌等疾病的发病率极大增加。对PM2.5的控制与防护对于人类的健康和人类社会的和谐发展至关重要。

随着科学技术的进步与生态环境的恶化，生活中、医药上的细菌、病毒无时不危害着人类的健康。通常病毒的直径大约在200nm左右，因此采用单纯的空气过滤材料过滤很难达到较理性的目的，因此抗菌杀毒材料的研发对于解决细菌、病毒对人类的危害也是很有必要。将抗菌剂以特定方法附着在纤维过滤材料上，在过滤过程中，与空气中的细菌、病毒结合，起到杀死病菌保护人类健康的目的。

空气过滤用品例如口罩、空气过滤器、防毒面具等在维护人类的绿色生活和身体健康中逐步占领重要地位。空气滤料必须具有将空气中的固体有害物质截留或是与之发生吸附反应等作用，才能达到净化空气，保证人类健康的目的。目前市场上的日用、医用空气过滤材料，例如口罩、面罩、防护服等，大多是采用无纺布制成，且多数没有较好的抗菌性能。这类材料虽然具有生产工艺简单、可大量生产等优点，但是普遍质地较硬、粗糙，且对空气中较小粒子的过滤效率较低，缺少抗毒杀菌等功能，对于人类日常生活中较难过滤掉的油性物质过滤能力较差，严重环境下不能够很好的保护人类的健康。

纳米材料在各方面的巨大潜力始终是未来人类开发的热点。静电纺丝技术作为一种生产纳米纤维膜简单有效的方法，逐步走向成熟。通过静电纺丝生产的纳米纤维膜具有高比表面积、高孔隙率、高过滤效率以及质量轻等优点逐步引起人们的关注。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料及其制备方法。本发明的复合纤维膜材料具有抗毒杀菌、对空气中微小粒子过滤效率高，同时对空气中较难过滤的油性物质也有较好的过滤能力等优点。材料本身制备方法相对简单，质量轻，质地柔软，对人类健康有很好的保护作用。

一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料，依次包含无纺布支撑层、抗菌纤维与微米纤维混纺的过滤层和纳米纤维过滤层三部分。

所述的抗菌纤维由聚合物和抗菌剂组成，其质量份组成为：聚合物99.9-98份，抗菌剂0.1-2份。

所述的抗菌剂为含银、铜或锌离子的无机粒子或无机沸石粒子，如硝酸银，硝酸锌等。无机粒子粒径范围为几纳米到几十纳米不等。

所述的抗菌纤维中的聚合物为聚丙烯腈，聚乳酸，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮等。

与抗菌纤维混纺的微米纤维由聚合物组成，所述微米纤维中的聚合物为聚醚砜、聚氨酯或聚酯等。

所述的纳米纤维由聚合物组成，所述纳米纤维中的聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚醋酸乙烯酯、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈或尼龙6等。

所述的抗菌纤维与微米纤维混纺的过滤层中，所述的微米纤维直径在400-900nm之间，抗菌纤维直径在200-400nm之间。

所述的纳米纤维过滤层中，在混纺的过滤层上电纺一层超细纳米纤维膜，所述的纳米纤维直径在80-200nm之间。

复合膜（抗菌纤维与微米纤维混纺的过滤层和纳米纤维过滤层）整体厚度为70-150μm，其中纳米纤维过滤层厚度为0.5μm-1μm。

本发明是一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料，制备方法为直接在无纺布支撑层上，先静电纺丝抗菌纤维与微米纤维混纺的过滤层，然后在形成的混纺的过滤层上，再静电纺丝纳米纤维过滤层。

在抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法中，采用滚筒式接收装置的多喷头静电纺丝机。纺出的纤维膜具有较好的均匀性，用于空气过滤具有很大的优势。

所述的抗菌纤维与微米纤维混纺的过滤层的制备方法，包括如下步骤：

（1）将抗菌剂溶解在有机溶剂中，然后加入聚合物颗粒，搅拌溶解；

（2）将微米纤维的聚合物颗粒加入到有机溶剂中，搅拌溶解；

（3）将步骤（1）和步骤（2）配置好的两种纺丝液分别加入到静电纺丝机的两个喷丝头中，控制纺丝条件同时纺丝。

步骤（1）中，所用的溶剂同时起到溶解和还原抗菌剂中离子的作用，如二甲基甲酰胺DMF、乙醇、二氯甲烷DCM与二甲基甲酰胺DMF的混合溶剂。

步骤（2）中，所用的有机溶剂可为二甲基甲酰胺DMF，三氟乙酸TFA与二氯甲烷DCM的混合有机溶剂。

有益效果

（1）本发明为一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料，在抵抗细菌的同时，对空气中微小粒子有很好的空气过滤效率（包括对油性物质的过滤）。

（2）所制备的复合纳米材料在流速为14.2cm/s下的加载测试过程中，对0.33微米的DOP油性气溶胶过滤效率可达99.99%。对0.07-0.2微米的氯化钠气溶胶的过滤效率可达99.99%以上。

（3）静电纺丝抗菌纤维与静电纺微米纤维混纺的过滤层，采用静电纺双喷头混纺技术使得两种纤维互相交织，很大程度上增加了两种纤维间的粘合力，增加力学强度的同时降低了过滤膜的阻力。

（4）本发明所制备的空气过滤复合膜制备工艺相对简单，质量轻，过滤效率高，在外界环境下对人类有很好的保护作用，可用于制作口罩，防护服以及防护面罩等。

下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

附图说明

图1为本发明的抗菌复合纳米纤维高效空气过滤材料的简单制备流程。

具体实施方式

如下图1所示为本发明所提出的抗菌复合纳米纤维高效空气过滤材料的简单制备流程。首先将所需的无纺布装置固定在接收滚筒上，将所需的两种混纺原料a和b分别装在两个注射器中，进行对喷纺丝，得到两层的复合纤维膜。然后在上层直接喷涂一层纺丝液c形成纳米纤维膜，即得所需的复合纤维膜。

按照图1所示的流程，直接在无纺布支撑层上，采用滚筒式接收装置的多喷头静电纺丝机，静电纺丝抗菌纤维与微米纤维混纺的过滤层，然后在形成的混纺的过滤层上，再静电纺丝纳米纤维过滤层。

（1）将抗菌剂溶解在有机溶剂中，然后加入聚合物颗粒，搅拌溶解；

（2）将微米纤维的聚合物颗粒加入到有机溶剂中，搅拌溶解；

（3）将步骤（1）和步骤（2）配置好的两种纺丝液分别加入到静电纺丝机的两个喷丝头中，控制纺丝条件同时纺丝，得到抗菌纤维与微米纤维混纺的过滤层；

（4）将纳米纤维聚合物溶解于溶剂中，加入到静电纺丝机的喷丝头中，控制纺丝条件，在前面纺出的混纺过滤层上直接电纺，得到纳米纤维膜。

图1中，1表示无纺布支撑层，2表示抗菌纤维与微米纤维混纺的纤维层，3表示最上层的纳米纤维层。a为抗菌纤维的纺丝液，由聚合物和抗菌剂组成，聚合物99.9-98份，抗菌剂0.1-2份。抗菌剂为含银、铜或锌离子的无机粒子或无机沸石粒子，如硝酸银，硝酸锌等；聚合物为聚丙烯腈，聚乳酸，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮等。b为微米纤维的纺丝液，由聚合物聚醚砜、聚氨酯或聚酯等溶解在溶剂中得到。c为纳米纤维的纺丝液，由聚合物聚乙烯吡咯烷酮、聚醋酸乙烯酯、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈或尼龙6等溶解在溶剂中得到。实施例中的“份”均指“重量份”。

实施例1

一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法：（1）将3g的聚酯切片溶于15ml混合溶剂中（选用三氟乙酸TFA：二氯甲烷DCM为4：1），搅拌溶解。（2）将1份硝酸银加入到二甲基甲酰胺DMF溶剂中搅拌溶解，在加入99份聚丙烯腈切片搅拌溶解，聚丙烯腈质量分数为28w%；（3）将两种聚合物溶液分别加入到两个注射器中，采用滚筒式接收装置，控制纺丝电压为18KV，挤出速度0.001mm/s，接收距离为15cm，纺出交织纤维膜，厚度为100μm。交织膜中聚酯电纺纤维直径900nm左右，含银聚丙烯腈纤维直径为300nm左右；（4）将1.7g尼龙6切片溶解于15ml甲酸中，加入到注射器中，控制纺丝电压为20KV，接收距离为12cm，在前面纺出的交织纤维膜上直接电纺直径为100nm左右的尼龙6纳米纤维膜，电纺时间为40min，纳米纤维膜厚度为0.5μm；（5）采用TSI8130自动空气过滤测试仪，调节气溶胶流速为14.2cm/s，常温下加载测试。结果表明材料对0.33微米的DOP油性气溶胶过滤效率可达99.99%。对0.07-0.2微米的氯化钠气溶胶的过滤效率可达99.99%以上。

实施例2

一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法：（1）将3g的聚酯切片溶于15ml混合溶剂中（选用TFA：DCM为4：1），搅拌溶解。（2）将1份硝酸银加入到乙醇溶剂中搅拌溶解，在加入99份聚乙烯吡咯烷酮粉末搅拌溶解，聚乙烯吡咯烷酮体积分数为25%；（3）将两种聚合物溶液分别加入到两个注射器中，采用滚筒式接收装置，控制纺丝电压为18KV，挤出速度0.001mm/s，接收距离为15cm，纺出交织纤维膜，厚度为100μm。交织膜中聚酯电纺纤维直径900nm左右，含银聚乙烯吡咯烷酮纤维直径为200nm左右；（4）将1.7g尼龙6切片溶解于15ml甲酸中，加入到注射器中，控制纺丝电压为20KV，接收距离为12cm，在前面纺出的交织纤维膜上直接电纺直径为100nm左右的尼龙6纳米纤维，电纺时间为40min，纳米纤维膜厚度为0.5μm；（5）采用TSI8130自动空气过滤测试仪，调节气溶胶流速为14.2cm/s，常温下加载测试。结果表明材料对0.33微米的DOP油性气溶胶过滤效率可达99.99%。对0.07-0.2微米的氯化钠气溶胶的过滤效率可达99.99%以上。

实施例3

一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法：（1）将3g的聚酯切片溶于15ml混合溶剂中（选用TFA：DCM为4：1），搅拌溶解。（2）将1份硝酸银加入到二氯甲烷与DMF的混合溶剂中（体积比为DCM：DMF为4:1）溶剂中搅拌溶解，在加入99份聚乳酸切片搅拌溶解，聚乳酸质量分数为8w%；（3）将两种聚合物溶液分别加入到两个注射器中，采用滚筒式接收装置，控制纺丝电压为18KV，挤出速度0.001mm/s，接收距离为15cm，纺出交织纤维膜，厚度为100μm。交织膜中聚酯电纺纤维直径900nm左右，含银纤维聚乳酸直径为400nm左右；（4）将1.7g尼龙6切片溶解于15ml甲酸中，加入到注射器中，控制纺丝电压为20KV，接收距离为12cm，在前面纺出的交织纤维膜上直接电纺直径为100nm左右的尼龙6纳米纤维膜，电纺时间为40min，纳米纤维膜厚度为0.5μm；（5）采用TSI8130自动空气过滤测试仪，调节气溶胶流速为14.2cm/s，常温下加载测试。结果表明材料对0.33微米的DOP油性气溶胶过滤效率可达99.99%。对0.07-0.2微米的氯化钠气溶胶的过滤效率可达99.99%以上。

实施例4

一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法：（1）将3g的聚酯切片溶于15ml混合溶剂中（选用TFA：DCM为4：1），搅拌溶解。（2）将1份硝酸银加入到乙醇溶剂中搅拌溶解，在加入99份聚乙烯醇切片搅拌溶解，聚乙烯醇质量分数为7w%；（3）将两种聚合物溶液分别加入到两个注射器中，采用滚筒式接收装置，控制纺丝电压为18KV，挤出速度0.001mm/s，接收距离为15cm，纺出交织纤维膜，厚度为100μm。交织膜中聚酯电纺纤维直径900nm左右，含银聚乙烯醇纤维直径为400nm左右；（4）将1.7g尼龙6切片溶解于15ml甲酸中，加入到注射器中，控制纺丝电压为20KV，接收距离为12cm，在前面纺出的交织纤维膜上直接电纺直径为100nm左右的尼龙6纳米纤维膜，电纺时间为40min，纳米纤维膜厚度为0.5μm；（5）采用TSI8130自动空气过滤测试仪，调节气溶胶流速为14.2cm/s，常温下加载测试。结果表明材料对0.33微米的DOP油性气溶胶过滤效率可达99.99%。对0.07-0.2微米的氯化钠气溶胶的过滤效率可达99.99%以上。

实施例5

一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法：（1）将3g的聚酯切片溶于15ml混合溶剂中（选用TFA：DCM为4：1），搅拌溶解。（2）将0.1份硝酸银加入到DMF溶剂中搅拌溶解，在加入99.9份聚丙烯腈切片搅拌溶解，聚丙烯腈质量分数为28w%；（3）将两种聚合物溶液分别加入到两个注射器中，采用滚筒式接收装置，控制纺丝电压为18KV，挤出速度0.001mm/s，接收距离为15cm，纺出交织纤维膜，厚度为100μm。交织膜中聚酯电纺纤维直径900nm左右，含银聚丙烯腈纤维直径为300nm左右；（4）将4g聚乙烯吡咯烷酮溶解于15ml无水乙醇中，加入到注射器中，控制纺丝电压为19KV，接收距离为12cm，在前面纺出的交织纤维膜上直接电纺直径为150nm左右的聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜。电纺时间为40min，纳米纤维膜厚度为0.7μm；（5）采用TSI8130自动空气过滤测试仪，调节气溶胶流速为14.2cm/s，常温下加载测试。结果表明材料对0.33微米的DOP油性气溶胶过滤效率可达99.99%。对0.07-0.2微米的氯化钠气溶胶的过滤效率可达99.99%以上。

实施例6

一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法：（1）将3.6g的聚醚砜粉末溶于10mlDMF溶剂中，搅拌溶解。（2）将2份硝酸银加入到DMF溶剂中搅拌溶解，在加入98份聚丙烯腈切片搅拌溶解，聚丙烯腈质量分数为28w%；（3）将两种聚合物溶液分别加入到两个注射器中，采用滚筒式接收装置，控制纺丝电压为18KV，挤出速度0.001mm/s，接收距离为15cm，纺出交织纤维膜；厚度为100μm。交织膜中聚醚砜电纺纤维直径600nm左右，含银聚丙烯腈纤维直径为300nm左右；（4）将1.7g尼龙6切片溶解于15ml甲酸中，加入到注射器中，控制纺丝电压为20KV，接收距离为12cm，在前面纺出的交织纤维膜上直接电纺直径为100nm左右的尼龙6纳米纤维膜。电纺时间为40min，纳米纤维膜厚度为0.5μm；（5）采用TSI8130自动空气过滤测试仪，调节气溶胶流速为14.2cm/s，常温下加载测试。结果表明材料对0.33微米的DOP油性气溶胶过滤效率可达99.99%。对0.07-0.2微米的氯化钠气溶胶的过滤效率可达99.99%以上。

实施例7

一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法：（1）将3.6g的聚醚砜粉末溶于10mlDMF溶剂中，搅拌溶解。（2）将1.5份硝酸银加入到DMF溶剂中搅拌溶解，在加入98.5份聚丙烯腈切片搅拌溶解，聚丙烯腈质量分数为28w%；（3）将两种聚合物溶液分别加入到两个注射器中，采用滚筒式接收装置，控制纺丝电压为18KV，挤出速度0.001mm/s，接收距离为15cm，纺出交织纤维膜；厚度为100

μm。交织膜中聚醚砜电纺纤维直径600nm左右，含银聚丙烯腈纤维直径为300nm左右；（4）将1.7g尼龙6切片溶解于15ml甲酸中，加入到注射器中，控制纺丝电压为20KV，接收距离为12cm，在前面纺出的交织纤维膜上直接电纺直径为100nm左右的尼龙6纳米纤维膜。电纺时间为40min，纳米纤维膜厚度为0.5μm；（5）采用TSI8130自动空气过滤测试仪，调节气溶胶流速为14.2cm/s，常温下加载测试。结果表明材料对0.33微米的DOP油性气溶胶过滤效率可达99.99%。对0.07-0.2微米的氯化钠气溶胶的过滤效率可达99.99%以上。

实施例8

一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法：（1）将2.5g的聚氨酯粉末溶于10mlDMF溶剂中，搅拌溶解。（2）将1.5份硝酸锌加入到DMF溶剂中搅拌溶解，在加入98.5份聚丙烯腈切片搅拌溶解，聚丙烯腈质量分数为28w%；（3）将两种聚合物溶液分别加入到两个注射器中，采用滚筒式接收装置，控制纺丝电压为18KV，挤出速度0.001mm/s，接收距离为15cm，纺出交织纤维膜；厚度为145μm。交织膜中聚氨酯电纺纤维直径700nm左右，含锌聚丙烯腈纤维直径为300nm左右；（4）将1.7g尼龙6切片溶解于15ml甲酸中，加入到注射器中，控制纺丝电压为20KV，接收距离为12cm，在前面纺出的交织纤维膜上直接电纺直径为100nm左右的尼龙6纳米纤维膜。电纺时间为40min，纳米纤维膜厚度为0.5μm；（5）采用TSI8130自动空气过滤测试仪，调节气溶胶流速为14.2cm/s，常温下加载测试。结果表明材料对0.33微米的DOP油性气溶胶过滤效率可达99.99%。对0.07-0.2微米的氯化钠气溶胶的过滤效率可达99.99%以上。

实施例9

一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法：（1）将3.6g的聚醚砜粉末溶于10mlDMF溶剂中，搅拌溶解。（2）将2份硝酸银加入到DMF溶剂中搅拌溶解，在加入98份聚丙烯腈切片搅拌溶解，聚丙烯腈质量分数为28w%；（3）将两种聚合物溶液分别加入到两个注射器中，采用滚筒式接收装置，控制纺丝电压为18KV，挤出速度0.001mm/s，接收距离为15cm，纺出交织纤维膜；厚度为70μm。交织膜中聚醚砜电纺纤维直径600nm左右，含银聚丙烯腈纤维直径为300nm左右；（4）将4.0g聚乙烯吡咯烷酮溶解于15ml无水乙醇中，加入到注射器中，控制纺丝电压为20KV，接收距离为12cm，在前面纺出的交织纤维膜上直接电纺直径为150nm左右的聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜。电纺时间为40min，纳米纤维膜厚度为0.7μm；（5）采用TSI8130自动空气过滤测试仪，调节气溶胶流速为14.2cm/s，常温下加载测试。结果表明材料对0.33微米的DOP油性气溶胶过滤效率可达99.99%。对0.07-0.2微米的氯化钠气溶胶的过滤效率可达99.99%以上。

实施例10

一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法：（1）将3g的聚酯切片溶于15ml混合溶剂中（选用TFA：DCM为4：1），搅拌溶解。（2）将0.1份硝酸银加入到乙醇溶剂中搅拌溶解，在加入99.9份聚乙烯醇切片搅拌溶解，聚乙烯醇质量分数为7w%；（3）将两种聚合物溶液分别加入到两个注射器中，采用滚筒式接收装置，控制纺丝电压为18KV，挤出速度0.001mm/s，接收距离为15cm，纺出交织纤维膜，厚度为100μm。交织膜中聚酯电纺纤维直径900nm左右，含银聚乙烯醇纤维直径为400nm左右；（4）将1.2g聚乳酸切片溶解于15ml六氟异丙醇中，加入到注射器中，控制纺丝电压为20KV，接收距离为12cm，在前面纺出的交织纤维膜上直接电纺直径为300nm左右的聚乳酸纳米纤维膜。电纺时间为40min，纳米纤维膜厚度为0.6μm；（5）采用TSI8130自动空气过滤测试仪，调节气溶胶流速为14.2cm/s，常温下加载测试。结果表明材料对0.33微米的DOP油性气溶胶过滤效率可达99.99%。对0.07-0.2微米的氯化钠气溶胶的过滤效率可达99.99%以上。

实施例11

一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法：（1）将3g的聚酯切片溶于15ml混合溶剂中（选用TFA：DCM为4：1），搅拌溶解。（2）将1份硝酸锌加入到乙醇溶剂中搅拌溶解，在加入99份聚乙烯醇切片搅拌溶解，聚乙烯醇质量分数为7w%；（3）将两种聚合物溶液分别加入到两个注射器中，采用滚筒式接收装置，控制纺丝电压为18KV，挤出速度0.001mm/s，接收距离为15cm，纺出交织纤维膜，厚度为100μm。交织膜中聚酯电纺纤维直径900nm左右，含锌聚乙烯醇纤维直径为400nm左右；（4）将5.4g聚丙烯腈切片溶解于15mlDMF中，加入到注射器中，控制纺丝电压为20KV，接收距离为12cm，在前面纺出的交织纤维膜上直接电纺直径为250nm左右的聚丙烯腈纳米纤维膜。电纺时间为40min，纳米纤维膜厚度为1μm；（5）采用TSI8130自动空气过滤测试仪，调节气溶胶流速为14.2cm/s，常温下加载测试。结果表明材料对0.33微米的DOP油性气溶胶过滤效率可达99.99%。对0.07-0.2微米的氯化钠气溶胶的过滤效率可达99.99%以上。

含有细菌病毒的有害气体经过上述复合过滤膜，可以将气体中颗粒粒径较小的粒子过滤掉，然后抗菌层与其中的病毒、细菌吸附结合，达到抗毒杀菌且对空气中微小粒子具有高过滤效率的作用。采用抗菌纤维层银离子的负载采用一步还原法，即将抗菌剂与聚合物颗粒以一定比例加入到有机溶剂中进行静电纺丝。该方法制备的复合抗菌纤维材料具有抗菌、对空气中微小粒子过滤效率高以及阻力相对较低的优点，对粒径为0.3微米的油性DOP粒子过滤效率可达99.99%，对0.07-0.2微米的氯化钠粒子的过滤效率可达99.99%以上。同时在实际应用中具有质量轻，柔软等优势，可用于制备口罩，防护面罩以及应用防护服等抗菌防护用品。

Claims (10)

1.一种抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料，其特征在于：依次包含无纺布支撑层、抗菌纤维与微米纤维混纺的过滤层和纳米纤维过滤层，所述的微米纤维直径为400-900nm，抗菌纤维直径为200-400nm；所述的纳米纤维直径为80-200nm。

2.根据权利要求1所述的抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料，其特征在于：所述的抗菌纤维由聚合物和抗菌剂组成，其质量份组成为：聚合物99.9-98份，抗菌剂0.1-2份。

3.根据权利要求2所述的抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料，其特征在于：所述的抗菌纤维中，所述的抗菌剂为含银、铜或锌离子的无机粒子，所述的聚合物为聚丙烯腈、聚乳酸、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮。

4.根据权利要求3所述的抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料，其特征在于：所述的抗菌剂为含银、铜或锌离子的无机沸石粒子。

5.根据权利要求2所述的抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料，其特征在于：所述的微米纤维由聚合物组成，所述的聚合物为聚醚砜、聚氨酯或聚酯。

6.根据权利要求1所述的抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料，其特征在于：所述的纳米纤维由聚合物组成，所述的聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚醋酸乙烯酯、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈或尼龙6。

7.根据权利要求1所述的抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料，其特征在于：所述的抗菌纤维与微米纤维混纺的过滤层和纳米纤维过滤层的整体厚度为70-150μm，其中纳米纤维过滤层厚度为0.5μm-1μm。

8.权利要求1-7中任一项所述的抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法，其特征在于：直接在无纺布支撑层上，静电纺丝抗菌纤维与微米纤维混纺的过滤层，然后再静电纺丝纳米纤维过滤层。

9.根据权利要求8所述的抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法，其特征在于：所述的静电纺丝采用滚筒式接收装置的多喷头静电纺丝机。

10.根据权利要求8所述的抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料的制备方法，其特征在于：静电纺丝抗菌纤维与微米纤维混纺的过滤层，包括如下步骤：

(1)将抗菌剂溶解在有机溶剂中，然后加入聚合物颗粒，搅拌溶解；

(2)将另一种微米纤维的聚合物颗粒加入到混合有机溶剂中，搅拌溶解；

(3)将步骤(1)和步骤(2)配置好的两种纺丝液分别加入到静电纺丝机的两个喷丝头中，控制纺丝条件同时纺丝。