本發(fā)明屬于環(huán)保處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效過(guò)濾材料。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步與工業(yè)的不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度過(guò)快使得環(huán)境污染引起的周圍空氣質(zhì)量下降問(wèn)題日益嚴(yán)重。環(huán)境監(jiān)測(cè)中心對(duì)PM10（可吸入顆粒，大氣中直徑小于或是等于10微米的顆粒物）以及PM2.5（可入肺顆粒，大氣中直徑小于或是等于2.5微米的顆粒物）的檢測(cè)力度增加，目前國(guó)內(nèi)華北、華東等城市地區(qū)，大氣中的PM2.5含量嚴(yán)重超標(biāo)，造成眾所周知的灰霾天氣，嚴(yán)重危害人類的健康。PM2.5顆粒物是空氣中有毒、有害物質(zhì)良好的載體，可無(wú)阻擋直接進(jìn)入到人類的肺部，使肺癌等疾病的發(fā)病率極大增加。對(duì)PM2.5的控制與防護(hù)對(duì)于人類的健康和人類社會(huì)的和諧發(fā)展至關(guān)重要。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與生態(tài)環(huán)境的惡化，生活中、醫(yī)藥上的細(xì)菌、病毒無(wú)時(shí)不危害著人類的健康。通常病毒的直徑大約在200nm左右，因此采用單純的空氣過(guò)濾材料過(guò)濾很難達(dá)到較理性的目的，因此抗菌殺毒材料的研發(fā)對(duì)于解決細(xì)菌、病毒對(duì)人類的危害也是很有必要。將抗菌劑以特定方法附著在纖維過(guò)濾材料上，在過(guò)濾過(guò)程中，與空氣中的細(xì)菌、病毒結(jié)合，起到殺死病菌保護(hù)人類健康的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效過(guò)濾材料，本發(fā)明較其它方法具有改性功能強(qiáng)大、成本低廉、能耗低及產(chǎn)量大的特點(diǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)過(guò)濾材料的大規(guī)模生產(chǎn)制備。

一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效過(guò)濾材料，由碳纖維和碳硅纖維復(fù)合基材和基材表面的無(wú)機(jī)抗菌劑，所述無(wú)機(jī)抗菌劑采用摻雜銅的氧化鋅。

所述復(fù)合納米纖維高效過(guò)濾材料的制備方法，其步驟如下：

步驟1，將PAN與環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂進(jìn)行混合，攪拌均勻，得到混合樹(shù)脂材料；

步驟2，將混合樹(shù)脂材料進(jìn)行靜電紡絲，得到混合納米纖維；

步驟3，將混合樹(shù)脂纖維進(jìn)行抗菌劑溶液浸泡吸附，得到負(fù)載型復(fù)合納米纖維；

步驟4，將負(fù)載型復(fù)合納米纖維進(jìn)行中溫預(yù)氧化；

步驟5，將預(yù)氧化后的納米纖維進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，直至碳化，得到復(fù)合納米纖維；

步驟6，將復(fù)合納米纖維進(jìn)行混紡，即可得到復(fù)合納米纖維高效過(guò)濾材料。

所述步驟1中的PAN與環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂的配比為1:1.6-3：1.1-2.1。

所述步驟2中的抗菌劑溶液采用納米鋅和納米銅為原材料，以聚乙二醇為溶劑，以聚乙烯吡咯烷酮為分散劑，混合制成抗菌劑溶液，所述浸泡時(shí)間為20-40min。

所述納米鋅與納米銅的配比為3:0.3-0.9。

所述抗菌劑溶液的配方為原材料10-20份、聚乙二醇50-80份、聚乙烯吡咯烷酮3-6份。

所述步驟4中的中溫預(yù)氧化溫度為100-350℃，預(yù)氧化時(shí)間為30-80min，預(yù)氧化壓力為3-7kPa。

所述步驟5中的高溫?zé)Y(jié)溫度為800-950℃，燒結(jié)時(shí)間為2-5h，燒結(jié)保護(hù)氣采用惰性氣體，壓力為5-9kPa。

所述步驟6還包括混紡后采用乙醇濃度為40-60%的乙醇水溶液進(jìn)行超聲清洗，然后自然晾干。

所述超聲清洗頻率為1-1.4MHz，超聲時(shí)間為3-6min。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明采用混合樹(shù)脂作為碳纖維和碳硅纖維材料的預(yù)制材料，能夠充分混合，同時(shí)保證碳纖維和碳硅纖維的相容性，保證兩者的直接的強(qiáng)力復(fù)合，形成多碳的碳硅纖維材料。

2、本發(fā)明采用在納米樹(shù)脂纖維絲表面進(jìn)行抗菌劑附著，通過(guò)抗菌劑在加熱燒結(jié)過(guò)程中形成的氧化金屬，不僅能夠增加碳纖維和碳硅纖維對(duì)抗菌材料的連接性，而且能夠大大提高表面抗菌劑的裸露，增加抗菌效果。

3、本發(fā)明較其它方法具有改性功能強(qiáng)大、成本低廉、能耗低及產(chǎn)量大的特點(diǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)過(guò)濾材料的大規(guī)模生產(chǎn)制備。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

實(shí)施例1

一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效過(guò)濾材料，由碳纖維和碳硅纖維復(fù)合基材和基材表面的無(wú)機(jī)抗菌劑，所述無(wú)機(jī)抗菌劑采用摻雜銅的氧化鋅。

所述復(fù)合納米纖維高效過(guò)濾材料的制備方法，其步驟如下：

步驟1，將PAN與環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂進(jìn)行混合，攪拌均勻，得到混合樹(shù)脂材料；

步驟2，將混合樹(shù)脂材料進(jìn)行靜電紡絲，得到混合納米纖維；

步驟3，將混合樹(shù)脂纖維進(jìn)行抗菌劑溶液浸泡吸附，得到負(fù)載型復(fù)合納米纖維；

步驟4，將負(fù)載型復(fù)合納米纖維進(jìn)行中溫預(yù)氧化；

步驟5，將預(yù)氧化后的納米纖維進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，直至碳化，得到復(fù)合納米纖維；

步驟6，將復(fù)合納米纖維進(jìn)行混紡，即可得到復(fù)合納米纖維高效過(guò)濾材料。

所述步驟1中的PAN與環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂的配比為1:1.6：1.1。

所述步驟2中的抗菌劑溶液采用納米鋅和納米銅為原材料，以聚乙二醇為溶劑，以聚乙烯吡咯烷酮為分散劑，混合制成抗菌劑溶液，所述浸泡時(shí)間為20-40min。

所述納米鋅與納米銅的配比為3:0.3。

所述抗菌劑溶液的配方為原材料10份、聚乙二醇50份、聚乙烯吡咯烷酮3份。

所述步驟4中的中溫預(yù)氧化溫度為100℃，預(yù)氧化時(shí)間為30min，預(yù)氧化壓力為3kPa。

所述步驟5中的高溫?zé)Y(jié)溫度為800℃，燒結(jié)時(shí)間為2h，燒結(jié)保護(hù)氣采用惰性氣體，壓力為5kPa。

所述步驟6還包括混紡后采用乙醇濃度為40%的乙醇水溶液進(jìn)行超聲清洗，然后自然晾干。

所述超聲清洗頻率為1MHz，超聲時(shí)間為3min。

實(shí)施例2

一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效過(guò)濾材料，由碳纖維和碳硅纖維復(fù)合基材和基材表面的無(wú)機(jī)抗菌劑，所述無(wú)機(jī)抗菌劑采用摻雜銅的氧化鋅。

所述復(fù)合納米纖維高效過(guò)濾材料的制備方法，其步驟如下：

步驟1，將PAN與環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂進(jìn)行混合，攪拌均勻，得到混合樹(shù)脂材料；

步驟2，將混合樹(shù)脂材料進(jìn)行靜電紡絲，得到混合納米纖維；

步驟3，將混合樹(shù)脂纖維進(jìn)行抗菌劑溶液浸泡吸附，得到負(fù)載型復(fù)合納米纖維；

步驟4，將負(fù)載型復(fù)合納米纖維進(jìn)行中溫預(yù)氧化；

步驟5，將預(yù)氧化后的納米纖維進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，直至碳化，得到復(fù)合納米纖維；

步驟6，將復(fù)合納米纖維進(jìn)行混紡，即可得到復(fù)合納米纖維高效過(guò)濾材料。

所述步驟1中的PAN與環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂的配比為1: 3： 2.1。

所述步驟2中的抗菌劑溶液采用納米鋅和納米銅為原材料，以聚乙二醇為溶劑，以聚乙烯吡咯烷酮為分散劑，混合制成抗菌劑溶液，所述浸泡時(shí)間為40min。

所述納米鋅與納米銅的配比為3: 0.9。

所述抗菌劑溶液的配方為原材料20份、聚乙二醇80份、聚乙烯吡咯烷酮6份。

所述步驟4中的中溫預(yù)氧化溫度為350℃，預(yù)氧化時(shí)間為80min，預(yù)氧化壓力為7kPa。

所述步驟5中的高溫?zé)Y(jié)溫度為950℃，燒結(jié)時(shí)間為5h，燒結(jié)保護(hù)氣采用惰性氣體，壓力為9kPa。

所述步驟6還包括混紡后采用乙醇濃度為60%的乙醇水溶液進(jìn)行超聲清洗，然后自然晾干。

所述超聲清洗頻率為1.4MHz，超聲時(shí)間為6min。

實(shí)施例3

一種抗菌的復(fù)合納米纖維高效過(guò)濾材料，由碳纖維和碳硅纖維復(fù)合基材和基材表面的無(wú)機(jī)抗菌劑，所述無(wú)機(jī)抗菌劑采用摻雜銅的氧化鋅。

所述復(fù)合納米纖維高效過(guò)濾材料的制備方法，其步驟如下：

步驟1，將PAN與環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂進(jìn)行混合，攪拌均勻，得到混合樹(shù)脂材料；

步驟2，將混合樹(shù)脂材料進(jìn)行靜電紡絲，得到混合納米纖維；

步驟3，將混合樹(shù)脂纖維進(jìn)行抗菌劑溶液浸泡吸附，得到負(fù)載型復(fù)合納米纖維；

步驟4，將負(fù)載型復(fù)合納米纖維進(jìn)行中溫預(yù)氧化；

步驟5，將預(yù)氧化后的納米纖維進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，直至碳化，得到復(fù)合納米纖維；

步驟6，將復(fù)合納米纖維進(jìn)行混紡，即可得到復(fù)合納米纖維高效過(guò)濾材料。

所述步驟1中的PAN與環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧改性有機(jī)硅樹(shù)脂的配比為1:2.5：1.6。

所述步驟2中的抗菌劑溶液采用納米鋅和納米銅為原材料，以聚乙二醇為溶劑，以聚乙烯吡咯烷酮為分散劑，混合制成抗菌劑溶液，所述浸泡時(shí)間為30min。

所述納米鋅與納米銅的配比為3:0.5。

所述抗菌劑溶液的配方為原材料15份、聚乙二醇59份、聚乙烯吡咯烷酮4份。

所述步驟4中的中溫預(yù)氧化溫度為250℃，預(yù)氧化時(shí)間為50min，預(yù)氧化壓力為6kPa。

所述步驟5中的高溫?zé)Y(jié)溫度為890℃，燒結(jié)時(shí)間為2-5h，燒結(jié)保護(hù)氣采用惰性氣體，壓力為7kPa。

所述步驟6還包括混紡后采用乙醇濃度為45%的乙醇水溶液進(jìn)行超聲清洗，然后自然晾干。

所述超聲清洗頻率為1.2MHz，超聲時(shí)間為5min。

以上所述僅為本發(fā)明的一實(shí)施例，并不限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。