| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411626907.9 | 申请日 | 2024-11-14 |
| 公开(公告)号 | CN119345923A | 公开(公告)日 | 2025-01-24 |
| 申请人 | 国能神东煤炭集团有限责任公司; 中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司; 北京新风航天装备有限公司; 中国安全生产科学研究院; 中国矿业大学; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 韩文杰; 周海丰; 孟范喻; 张永福; 陈浩; 严亚亚; 梁宇飞; 宋欣译; 李小川; 徐欢; | 第一发明人 | 韩文杰 |
| 权利人 | 国能神东煤炭集团有限责任公司,中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司,北京新风航天装备有限公司,中国安全生产科学研究院,中国矿业大学 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 国能神东煤炭集团有限责任公司,中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司,北京新风航天装备有限公司,中国安全生产科学研究院,中国矿业大学 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：内蒙古自治区 | 城市 | 当前专利权人所在城市：内蒙古自治区鄂尔多斯市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇上湾金龙路北(原煤海商城) | 邮编 | 当前专利权人邮编：017000 |
| 主IPC国际分类 | B01D71/48 | 所有IPC国际分类 | B01D71/48 ; D04H1/728 ; D04H1/4382 ; D04H1/435 ; D01F8/14 ; D01F1/10 ; C08G83/00 ; B01D69/08 ; B01D67/00 ; B01D53/22 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 西安铭泽知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 庄华红; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 氨 基强化聚乳酸基 纳米 纤维 膜及其制备方法与应用，属于空气过滤膜材料技术领域，本发明通过引入高活性氨基增加氢键 密度 促进立构复合化形成的方法获得氨基化聚乳酸纤维膜(MSC‑PLA纤维膜)，其提供摩擦电纳米发 电机 基础 ，通过与 电极 膜进行复合，可稳定收集电荷并形成电势场，通过组合膜的方式构成摩擦电纳米发电机结构，从而得到具有高电活性、抗 微 生物 活性、对PMs过滤效果优异以及滤阻低的氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜，且长期贮存不会影响滤材电位。 | ||
| 权利要求 | 1.一种氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜及其制备方法与应用技术领域[0001] 本发明涉及空气过滤膜材料技术领域，具体涉及一种氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜及其制备方法与应用。 背景技术[0002] 随着全球工业化的迅速发展，空气污染问题日益严重。为了阻断空气污染物对人体健康造成的危害，迫切需要开发长效灭活微生物、低滤阻、过滤效果优异的空气过滤膜。现有的空气过滤膜是采用聚丙烯纤维制备得到的，其是利用机械过滤和荷电纤维对微粒的捕获增加了颗粒物的过滤效率，但聚丙烯存在自然难降解的问题，故并不利于绿色可持续发展的环保理念。 [0003] 聚乳酸是一种生物降解材料，其原料由从植物中提取的淀粉制成，在自然界中降解产生的二氧化碳和水可通过光合作用再被植物利用，体现了可回收、可持续发展的绿色循环。因其力学性能优异、生物相容性好和无毒温和等优点，在空气过滤领域有广阔应用前景。同时，聚乳酸因其分子链中的手性中心而展现出剪切摩擦电性，无需外加电场的极化处理，通过机械作用即可产生电压，该方法简单高效，且易于实现规模化生产。然而，聚乳酸存在链活性基团数量少，极化程度低的问题，从而影响聚乳酸的抗拉强度及摩擦电效果。 发明内容[0004] 本发明提供了一种氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜及其制备方法与应用，有效解决了由于聚乳酸链活性基团数量少，极化程度低，故导致聚乳酸的抗拉强度及摩擦电效果不佳的技术问题，本发明通过氨基化的金属有机骨架材料强化了聚乳酸的立构复合化，加强了纳米纤维膜的电活性及气体分离能力，使纤维膜具有有害气体分离、高效、低阻、抑菌的特点。 [0005] 本发明提供了一种氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤： [0006] 以左旋聚乳酸和右旋聚乳酸为原料，分别溶解于溶剂，得到第一纺丝原液和第二纺丝原液，混合，得到纺丝原液。 [0007] 将氨基化金属有机骨架粉末加入所述纺丝原液中，得到共混液，将所述共混液静电纺丝，使氨基与纺丝原液中的聚乳酸的链基团形成氢键，得到氨基化聚乳酸纤维膜。 [0009] 作为一种优选的实施方式，所述氨基化聚乳酸纤维膜中氨基化金属有机骨架粉末的质量分数为1％～10％。 [0010] 作为一种优选的实施方式，所述氨基化金属有机骨架为NH2‑ZIF‑8、NH2‑UiO‑66或NH2‑MIL‑101。 [0011] 作为一种优选的实施方式，所述左旋聚乳酸的分子量为(1～4)×105，右旋聚乳酸5 的分子量为(0.5～2)×10，右旋聚乳酸与左旋聚乳酸的质量比为1:99～99:1。 [0013] 作为一种优选的实施方式，静电纺丝时，所述共混液的消耗速率均为0.1mL/h～2mL/h，纤维收卷速率为500rpm～5000rpm。 [0015] 作为一种优选的实施方式，所述氨基化聚乳酸纤维膜与电极膜之间间隙为0.1mm～0.5mm。 [0016] 作为一种优选的实施方式，所述氨基化聚乳酸纤维膜的纤维平均直径为0.01～2 1.5μm，所得纤维膜克重为2.0～7.5g/m。 [0017] 本发明的第二个目的是提供一种上述制备方法制备得到的氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜。 [0018] 本发明的第三个目的是提供一种上述氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜在空气过滤中的应用。 [0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于： [0020] 本发明通过引入高活性氨基，提供了氢键形成的活性位点，当氨基与聚乳酸链基团相遇则产生氢键，故本发明通过引入氨基化的金属有机骨架材料大幅增加了氢键密度，而氢键密度增大强化了聚乳酸的结晶速率(结晶动力学)，促进了链构相改变，从而进一步促进立构复合化的形成，得到了氨基化聚乳酸纤维膜(MSC‑PLA纤维膜)，其提供摩擦电纳米发电机基础，通过与电极膜进行复合，可稳定收集电荷并形成电势场。本发明通过组合膜的方式构成摩擦电纳米发电机结构，从而得到具有高电活性、抗微生物活性、对PMs过滤效果优异以及滤阻低的氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜，且长期贮存不会影响滤材电位。 [0021] 本发明制备的氨基强化聚乳酸基对PMs的过滤效率达99.0％～99.99％、表面电位维持在12～18kV、呼吸阻力90～180Pa、抗病毒效率99.0％～99.98％、细菌过滤效率99.2％～99.98％，本发明提供了一种具有广阔应用前景的高性能空气过滤膜及其制备方法，且该发明对传统的聚乳酸过滤膜的摩擦电性能有显著的良性作用。附图说明 [0022] 图1是本发明氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜的制备工艺流程图。 具体实施方式[0023] 为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。下述试验方法和检测方法，如没有特殊说明，均为常规方法；所述试剂和原料，如没有特殊说明，均为市售。 [0024] 本发明背景技术中提到的现有的聚乳酸链活性基团数量少，极化程度低，故导致聚乳酸的抗拉强度及摩擦电效果不佳的技术问题。基于以上技术问题，本发明提供了一种氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜及其制备方法与应用。本发明通过氨基化的金属有机骨架材料强化了聚乳酸的立构复合化，加强了纳米纤维膜的电活性及气体分离能力，使纤维膜具有有害气体分离、高效、低阻、抑菌的特点。 [0025] 下面对本发明的技术方案进行详细分析说明。 [0026] 本发明首先提供了一种氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤： [0027] 以左旋聚乳酸和右旋聚乳酸为原料，分别溶解于溶剂，得到第一纺丝原液和第二纺丝原液，混合，得到纺丝原液。 [0028] 所述溶剂为碳酸二甲酯(DMC)、N‑N二甲基甲酰胺(DMF)、二氯甲烷、三氯甲烷中的至少一种。 [0029] 将氨基化金属有机骨架粉末加入所述纺丝原液中，得到共混液，将所述共混液静电纺丝，使氨基与纺丝原液中的聚乳酸的链基团形成氢键，得到氨基化聚乳酸纤维膜，纤维2 平均直径为0.01～1.5μm，所得纤维膜克重为2.0～7.5g/m。 [0030] 将所述氨基化聚乳酸纤维膜与电极膜复合，得到氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜。 [0031] 在上述的技术方案中，通过引入高活性氨基增加氢键密度促进立构复合化形成的方法获得氨基化聚乳酸纤维膜(MSC‑PLA纤维膜)，其提供摩擦电纳米发电机基础，通过与电极膜进行复合，可稳定收集电荷并形成电势场，通过组合膜的方式构成摩擦电纳米发电机结构，从而得到具有高电活性、抗微生物活性、对PMs过滤效果优异以及滤阻低的氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜，且长期贮存不会影响滤材电位。 [0032] 作为一种优选的实施方式，所述氨基化聚乳酸纤维膜中氨基化金属有机骨架粉末的质量分数为1％～10％。上述限定的氨基化金属有机骨架粉末的质量分数是为了调控立构复合化的强度，左旋聚乳酸或右旋聚乳酸太少都不能达到理想的立构复合效果，立构复合强度低，纺丝结果也会受不良影响。 [0033] 作为一种优选的实施方式，所述氨基化金属有机骨架为NH2‑ZIF‑8、NH2‑UiO‑66或NH2‑MIL‑101。 [0034] 需要说明的是，上述氨基化金属有机骨架的制备方法均是采用氨基化前体溶液通过溶胶‑凝胶法、共沉淀法或微波合成法反应得到的，反应完成后，经过去离子水、甲醇或DMF洗涤，并干燥12h～72h。 [0035] 金属有机骨架NH2‑UiO‑66的前体溶液为氯化铬、二氨基对苯二甲酸、乙酸的混合溶液。 [0037] 金属有机骨架MIL‑101的前体溶液为超纯水、Fe(NO3)3‑9H2O粉末、DMF、2‑氨基对苯二甲酸的混合溶液。 [0038] 作为一种优选的实施方式，所述左旋聚乳酸的分子量为(1～4)×105，右旋聚乳酸5 的分子量为(0.5～2)×10，右旋聚乳酸与左旋聚乳酸的质量比为1:99～10:90。左旋聚乳酸和右旋聚乳酸分子量大于10万，纺丝溶液粘度才足够支撑纺丝过程，此处给出的分子量变化范围是静电纺丝效果最好的分子量范围，再大或者再小效果都不佳。 [0039] 作为一种优选的实施方式，所述静电纺丝的参数为：输出电压为25kV～50kV，纺丝温度为20℃～50℃，纺丝湿度为20％～40％；静电纺丝时，所述共混液的消耗速率均为0.1mL/h～2mL/h，纤维收卷速率为500rpm～5000rpm。对于上述的纤维收卷速率，收卷速度主要影响纤维粗细，是比较重要的指标，速度低纤维粗，速度高纤维细，但速度太高辊筒无法承受，故本发明在实验探究中选择了上述静电纺丝参数组。 [0040] 作为一种优选的实施方式，所述电极膜为铜网电极、银纳米线电极、银网电极中的一种或两种。 [0041] 为了确保纤维膜较佳的摩擦电效果，所述氨基化聚乳酸纤维膜与电极膜之间间隙为0.1mm～0.5mm。要保证电极膜与聚乳酸膜之间存在小间隙，才能达到摩擦电效果，完全贴在一起就不存在相对运动，没有摩擦效果；距离太远，呼吸振动无法使膜与膜之间接触，也无法达到摩擦电效果。 [0042] 下面通过具体的实施例和对比例对本发明的技术效果进行详细说明。 [0043] 实施例1 [0044] 一种氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤： [0045] S1、制备纺丝原液(MSC‑PLA纺丝原液)：将0.99g分子量为1×105的左旋聚乳酸5 (PLLA)及0.01g分子量为0.5×10的右旋聚乳酸(PDLA)分别溶解于10mL体积比为3：7的DMF+DMC混合溶液中，将PDLA和PLLA溶液混合后搅拌0.5h至混合均匀，获得聚乳酸质量浓度为 0.1g/mL的纺丝原液。 [0046] S2、制备氨基化金属有机骨架(氨基化MOF)粉末：将氯化铬、二氨基对苯二甲酸、乙酸的混合溶液即UIO‑66氨基化前体溶液超声3min，利用溶液‑凝胶法进行加工(PTFE反应釜保温时间72h、洗涤液为去离子水)，干燥12h，得到氨基化的UIO‑66粉末。 [0047] S3、制备氨基化聚乳酸纤维膜(MSC‑PLA纤维膜)：将氨基化的UIO‑66粉末以1wt％的质量比掺入纺丝原液中，通过单针静电纺丝技术(输出电压25kV、溶液消耗速率0.1mL/h、辊筒速率500rmp，纺丝温度20℃，纺丝湿度40％)制备得到平均纤维直径1.5μm、克重7.5g/2 m的MSC‑PLA纤维膜。 [0048] S4、制备氨基强化聚乳酸纳米纤维膜：将S3所得MSC‑PLA纤维膜按“铜网电极膜—MSC‑PLA纤维膜—银纳米线电极膜”的夹心结构与电极膜组合，得到氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜。 [0049] 实施例2 [0050] 一种氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤： [0051] S1、制备MSC‑PLA纺丝原液：将0.01g分子量为4×105的PLLA及0.99g分子量为3×5 10的PDLA溶解于33mL体积比为3：7的DMF+DMC混合溶液中，将PDLA和PLLA溶液混合后搅拌 2h至混合均匀，获得聚乳酸质量浓度为0.03g/mL的纺丝原液。 [0052] S2、制备氨基化的MOF粉末：将氯化铬、二氨基对苯二甲酸和乙酸的混合溶液即UIO‑66氨基化前体溶液超声20min，利用共沉淀法进行加工(PTFE反应釜保温时间72h、洗涤液为甲醇)，干燥72h，得到氨基化的UIO‑66粉末。 [0053] S3、制备MSC‑PLA纤维膜：将氨基化的UIO‑66粉末以4wt％的质量比掺入纺丝原液中，通过单针静电纺丝技术(输出电压50kV、溶液消耗速率2mL/h、辊筒速率5000rmp，纺丝温2 度20℃，纺丝湿度40％)制备得到平均纤维直径0.1μm、克重2g/m的MSC‑PLA纤维膜。 [0054] S4、制备氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜：将S3所得MSC‑PLA纤维膜按“银网电极膜—MSC‑PLA纤维过滤膜”的结构与电极膜组合，得到氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜。 [0055] 实施例3 [0056] 一种氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤： [0057] S1、制备MSC‑PLA纺丝原液：将2g分子量为4×105的PLLA及2g分子量为3×105的PDLA溶解于10mL体积比为3：7的DMF+DMC混合溶液中，将PDLA和PLLA溶液混合后搅拌1h至混合均匀，获得聚乳酸质量浓度为0.4g/mL的纺丝原液。 [0058] S2、制备氨基化的MOF粉末：将氨基化MIL‑101前体溶液即超纯水、Fe(NO3)3‑9H2O粉末、DMF和2‑氨基对苯二甲酸的混合溶液剧烈搅拌并超声15min，利用微波辅助合成法进行加工(微波辅助合成功率60W、温度140℃、保温10min洗涤液为甲醇)，干燥12h，得到氨基化的MIL‑101粉末。 [0059] S3、制备MSC‑PLA纤维膜：将氨基化的MIL‑101粉末以10wt％的质量比掺入纺丝原液中，通过双针静电纺丝技术(输出电压30kV、溶液消耗速率1mL/h、辊筒速率3000rmp，纺丝2 温度30℃，纺丝湿度60％)制备得到平均纤维直径0.9μm、克重6g/m的MSC‑PLA纤维膜。 [0060] S4、制备氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜：将S3所得MSC‑PLA纤维膜按“铜网电极膜—MSC‑PLA纤维过滤膜—银网电极膜”的结构与电极膜组合，得到氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜。 [0061] 实施例4 [0062] 一种氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤： [0063] S1、制备MSC‑PLA纺丝原液：将1.5g分子量为2×105的PLLA及1g分子量为1.5×105的PDLA分别溶解于10mL体积比为3：7的DMF+DMC混合溶液中，将PDLA和PLLA溶液混合后搅拌0.5h至混合均匀，获得聚乳酸质量浓度为0.25g/mL的纺丝原液。 [0064] S2、制备氨基化的MOF粉末：将醋酸铝、二甲基咪唑、2‑氨基苯并咪唑、去离子水和CTAB的混合溶液即氨基化ZIF‑8的前体溶液超声20min，利用微波辅助合成法进行加工(微波辅助合成功率60W、温度140℃、保温10min洗涤液为甲醇)，干燥72h，得到氨基化的ZIF‑8粉末。 [0065] S3、制备MSC‑PLA纤维过滤膜：将氨基化的ZIF‑8粉末以6wt％的质量比掺入纺丝原液中，通过双针静电纺丝技术(输出电压40kV、溶液消耗速率1.5mL/h、辊筒速率1500rmp，纺2 丝温度40℃，纺丝湿度50％)制备得到平均纤维直径1.2μm、克重5g/m的MSC‑PLA纤维膜。 [0066] S4、制备氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜：将S3所得MSC‑PLA纤维膜按“铜网电极膜—MSC‑PLA纤维过滤膜—铜网电极膜”的结构与电极膜组合，得到氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜。 [0067] 为了进一步说明本发明的技术效果，本发明还设置了对比例，具体如下： [0068] 对比例1 [0069] 与实施例1相比，区别点在于：不采用氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜作为中间层，2 而是直接使用聚乳酸无纺布(克重18g/m)，将其与银纳米线电极膜以“银纳米线电极膜—聚乳酸无纺布—银纳米线电极膜”结构组合后获得过滤膜。 [0070] 一种聚乳酸无纺布基纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤： [0071] 将克重18g/m2的聚乳酸无纺布按“银纳米线电极膜—聚乳酸无纺布—银纳米线电极膜”的夹心结构与电极膜组合，得到聚乳酸无纺布基纳米纤维膜。 [0072] 对比例2 [0073] 与实施例2相比，区别点在于：不采用氨基化的有机金属骨架作为填料，而是采用普通的UIO‑66粉末作为填料，通过静电纺丝制备非氨基强化的立构复合化纤维过滤膜，将铜网与SC‑PLA纤维膜以“铜网电极膜—非氨基强化的立构复合化纤维过滤膜—铜网电极膜”组合得到过滤膜。 [0074] 一种聚乳酸基纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤： [0075] S1、制备MSC‑PLA纺丝原液：将0.01g分子量为4×105的PLLA及0.99g分子量为3×5 10的PDLA溶解于33mL体积比为3：7的DMF+DMC混合溶液中，将PDLA和PLLA溶液混合后搅拌 2h至混合均匀，获得聚乳酸质量浓度为0.03g/mL的纺丝原液。 [0076] S3、制备MSC‑PLA纤维膜：将普通的UIO‑66粉末以4wt％的质量比掺入纺丝原液中，通过单针静电纺丝技术(输出电压50kV、溶液消耗速率2mL/h、辊筒速率5000rmp，纺丝温度2 20℃，纺丝湿度40％)制备得到平均纤维直径0.1μm、克重2g/m的非氨基强化的聚乳酸基纤维膜(SC‑PLA纤维膜)。 [0077] S4、制备氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜：将S3所得SC‑PLA纤维膜按“铜网电极膜—SC‑PLA纤维膜—铜网电极膜”的结构与电极膜组合，得到聚乳酸基纳米纤维膜。 [0078] 对比例3 [0079] 与实施例3相比，区别点在于：采用N95口罩(牌号3M 9132)的过滤膜代替MSC‑PLA纤维膜进行性能测试，以“铜网电极膜—N95过滤膜—铜网电极膜”组合得到过滤膜。 [0080] 针对本发明实施例1～实施例4和对比例1～对比例3制备的氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜的性能进行表征和检测，结果如下。 [0081] 结构表征和性能测试： [0083] 介电常数测试：通过介电常数测试仪(型号Wayne Kerr 6500B，英国Wayne Kerr)进行介电常数的测试。 [0084] 呼吸阻力测试：采用微压计(AIRPROAP800，美国TSI公司)、仿人呼吸仪及模拟人头测量呼吸阻力，气体流速设置为85L/min，将过滤膜封装于模拟人头上，分别测量过滤膜与人头组成的腔体以及大气的气压并做差，重复实验三次取平均值，从而计算出过滤膜的呼吸阻力。 [0085] 表面电位测试：采用非接触式静电仪(VM54XQS，美国Quatek公司)测试纳米纤维膜的表面电位，测试高度为2cm，温度和湿度恒定为25℃和45％，每个样品随机采集20个数据点并取其平均值。 [0086] 过滤性能测试：NaCl被选做测试气溶胶(Model 8026型气溶胶发生器，美国TSI公司)。生成的PM颗粒尺寸在10nm～10μm之间。采用10L/min、32L/min、65L/min、85L/min这4种流量，模拟佩戴者不同的呼吸状态(静息呼吸、正常呼吸、快速呼吸、急促呼吸)来进行过滤性能测试。将纤维膜裁剪成直径为120mm大小的圆片，随后将膜放入组装好的过滤装置中固定好，在自制的PM过滤测试设备中测量了过滤效率(3910型纳米颗粒粒径谱仪(SMPS)、3310型光学颗粒物粒径谱仪(OPS)，美国TSI公司)和压降(ModelAP800型微压计，美国TSI公司)[0087] CO2吸附测试：用3Flex 3500表面表征分析仪(美国，Micromeritics Instrument Corporation)分析二氧化碳(99.999％)的气体吸附等温线。由一个装有干冰和丙酮的杜瓦瓶(4L)控制低温。水浴温度由水浴锅(常州第一纺织设备有限公司)控温完成。在收集吸附等温线之前，材料需在常温下预脱气16小时。 [0088] CO吸附测试：CO(99.996％)的吸附等温线测量采用自动体积吸附仪BELSORP‑max(日本，MicrotracBel)连接到低温恒温器系统测试。将样品置于铜板上，在常温的动态真空下抽真空12小时去除客体分子。在惰性气体下测定抽真空样品的重量，并在实验前将其置‑3于低温恒温系统中，在高真空(压力低于10 Pa)下原位抽真空2h，控制温度后控制CO气体进入样品。吸附的程度由平衡态引入气体压力的降低来决定。 [0089] 表1本发明氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜的呼吸阻力、表面电位和过滤性能测试结果 [0090] [0091] [0092] 表2氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜的抗病毒测试结果 [0093] [0094] 表3氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜的微生物灭活测试结果 [0095] [0096] 表4氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜的气体分离测试结果(298K) [0097] [0098] 针对本发明制备的氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜的表面电位、过滤效率、呼吸阻力、抗拉强度、抗病毒、抗细菌、过滤效率进行测试，结果如表1～表4所示，本发明的氨基强化聚乳酸基纳米纤维膜对PMs的过滤效率达99.0％～99.99％、表面电位维持在12kV～18kV、呼吸阻力90Pa～180Pa、抗病毒效率99.0％～99.98％、细菌过滤效率99.2％～ 99.98％。 [0099] 实验采取了4组实施例以及3组对比例，通过检测结果表明，增加氨基化MOF的含量可以有效增加过滤膜的摩擦电、保存电荷的能力并提升过滤膜对CO2的筛选能力，成功将CO与CO2分离，但添加量最高为10wt％，可以维持表面电位在18kV左右，且30天内电量变化不大，而在1:99～99:1的范围内改变PDLA及PLLA的含量比例对结果影响不大；银纳米线电极膜具有最优异的抗菌表现，但考虑成本，铜网电极膜结合银纳米线电极膜的组合具有最高的性价比，按本发明制备的滤膜可以将细菌的过滤效率维持在99.0％～99.98％，抗病毒效率可以达到99.0％～99.98％。故4组实施例中改变的实验条件并不会对实验结果造成过大的影响，即实验可行。 [0100] 在3组对比例中，分别采用自己采购的聚乳酸无纺布代替氨基强化聚乳酸立构复合化的自供电纤维过滤膜、用非氨基强化的立构复合化聚乳酸纤维过滤膜代替氨基强化聚乳酸立构复合化的自供电纤维过滤膜、用N95口罩的驻极体过滤膜代替高孔隙率SC‑PLA纤维膜的方法做出实验对比，结果表明，采购的聚乳酸无纺布不能做到静电纺丝的高孔隙率SC‑PLA纤维膜一样的摩擦电效果，即会大大影响其长时间维持表面电位、过滤并灭活微生物、吸附捕捉PMs的效果，且呼吸阻力明显提升，并不能做到本发明提出的滤阻低、微生物灭活、长效的要求；不采用MOF作为填料无法满足大量氢键促进立构复合化程度的需求，会大大降低纤维过滤膜的电活性、PMs过滤效率；用N95口罩的驻极体过滤膜代替高孔隙率SC‑PLA纤维膜的方法则会极大地提升滤膜的呼吸阻力，若投入生产使用，人体可能会产生较明显不适感，且其对病毒的过滤及灭活作用很差，除仅替换电极使用氨基化MIL‑101的样品外，对比例对气体的分离效果很差，不能满足本发明提出的滤阻低、微生物灭活、有效气体分离的要求。 [0101] 据实施例及对比例的综合观察，氨基强化聚乳酸立构复合化的自供电纤维过滤膜与传统的聚乳酸过滤膜相比，对PMs、细菌的过滤效率、对病毒的灭活能力有明显的提升，对过滤膜的表面电位明显的提升、呼吸阻力显著下降。故本发明提出的实验方法可行且制作出的产品满足预期，且所用的材料合理，故本发明提供了一种具有广阔应用前景的高性能空气过滤膜。 |
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