本發(fā)明屬于紡織技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及提供一種抗菌高效過濾無紡布的簡易制備方法。

背景技術(shù)：

隨著空氣質(zhì)量的惡化，陰霾現(xiàn)象逐漸增多，而直徑從0.001um到10um的霾粒子，含有大量硫酸、硫化物等有害粒子，嚴(yán)重危害人們的身體，長期吸入會導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病，同時增加致癌風(fēng)險；其次，由于其散射波長較大的光比較多，使霾看起來呈黃色或橙灰色，對交通造成了極大的不便。

自19世紀(jì)50年代起，非織造工業(yè)的快速發(fā)展為空氣過濾材料提供了新的方向，目前熔噴無紡布成為非織造濾材的主要加工方法。但隨著納米技術(shù)的誕生，靜電紡絲技術(shù)制得的納米纖維因其較大的比表面積、孔隙率及易于功能化等優(yōu)點(diǎn)，使其成為優(yōu)異的過濾材料。但普通熔噴無紡布其過濾效率相對較低，而靜電紡絲技術(shù)制備的無紡布其力學(xué)性能相對較差，因此，通過復(fù)合工藝可以克服其各自的缺點(diǎn)，同時還能提高其綜合過濾效果。

專利一種高效持久抗菌熔噴非織造布的制備方法，申請?zhí)枮?01610983070.2，該專利公開了利用親性超支化聚合物的苯、甲苯、三氯甲烷或四氯化碳溶液與硝酸銀水溶液混合攪拌，經(jīng)靜置分液、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，得到兩親性超支化聚合物的高濃度溶液。采用噴灑的方法將該高濃度溶液噴到熔噴非織造布的原料顆?；蚯衅?，并不斷翻攪，再經(jīng)熔噴非織造布的加工工序后，即可得到纖維中含有納米銀顆粒的抗菌非織造布。該專利直接利用親性超支化聚合物，其分子量和支化度均不可控，而其支化度和分子鏈對過濾性能又有著重要影響，因此制備的材料性能不好。且該專利制備過程中利用苯、甲苯等有機(jī)毒劑，不符合國家提倡的安全環(huán)保政策。

因此，為了能更好地從源頭對空氣質(zhì)量進(jìn)行控制，怎樣制備出具有高效過濾效果的無紡布、同時能夠起到抗菌效果的問題，是目前需要解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明利用表面涂覆工藝，將含氨端基的超支化聚合物包裹的納米銀粒子附著在無紡布表面，利用氨端基與無紡布基體形成較牢固的附著力，同時在過濾過程中，極性的氨端基能較好的吸附空氣中的微小塵埃，并借助銀的滅菌作用來提高無紡布的抗菌效果。因涂覆的粒子特殊的支化結(jié)構(gòu)，所以在提高其過濾效果的同時對過濾阻力的影響不大。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種抗菌高效過濾無紡布的制備方法，步驟如下：

（1）配置hbp溶液：將乙二胺溶解于甲醇溶液中，在冰浴條件下，緩慢滴加丙烯酸甲酯，之后移去冰浴在氮?dú)猸h(huán)境下室溫反應(yīng)4-8h，之后將反應(yīng)所得產(chǎn)物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中升溫處理并抽真空，得到黃色透明固體，用乙醚多次沉降后透析，得到hbp（超支化聚合物）溶液；

（2）將硝酸銀溶液和偶聯(lián)劑混合進(jìn)行表面處理；之后向表面處理后的混合液中加入步驟（1）得到的hbp溶液中，反應(yīng)后得到ag/hbp混合液；

（3）將無紡布放入步驟（2）的ag/hbp混合液中浸漬2h，浸漬后進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為30-150℃、時間為30-120min，得到過濾無紡布。

所述步驟（1）中丙烯酸甲酯與乙二胺的摩爾比為（1:2）-（2:1）。

所述步驟（1）中旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中處理的條件為：溫度60-150℃，時間4-7h。

所述步驟（2）中硅烷偶聯(lián)劑環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑、異氰酸酯硅烷偶聯(lián)劑、巰基硅烷偶聯(lián)劑或硫基硅烷偶聯(lián)劑。

所述步驟（2）中硝酸銀溶液濃度為0.001～0.015mol/l，硅烷偶聯(lián)劑的用量為硝酸銀質(zhì)量的1.5%。

所述步驟（3）中ag/hbp混合液與無紡布的質(zhì)量比為（30-150）：1。

所述步驟（3）中無紡布為熔噴/靜電紡無紡布。

所述熔噴/靜電紡無紡布的基布原料為聚酯、聚丙烯腈、聚乳酸、殼聚糖、聚酰胺、聚丙烯、聚砜和聚醚砜中的任意一種。

所述步驟（2）中的無紡布為非極性材料時，首先將非極性材料的無紡布浸漬于殼聚糖或聚乙烯醇溶液中進(jìn)行改性，之后將改性后的無紡布放入步驟（2）的ag/hbp混合液中浸漬。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明制備的無紡布能夠在個人防護(hù)用品中使用，也可用于家居、辦公環(huán)境等的空氣凈化器中使用，可大幅提高對微小粒子的過濾，并且具有殺滅空氣中塵埃粒子攜帶的細(xì)菌等功能；

（2）本發(fā)明首先利用偶聯(lián)劑對硝酸銀進(jìn)行表面處理，使得硝酸銀表面含有大量的活性離子，能更好地與超支化聚合物上的氨端基進(jìn)行反應(yīng)，將銀粒子包裹在聚合物中，制備出具有氨端基高聚物包裹的支化銀粒子溶液（ag/hbp），并通過浸漬的方式將其滲入無紡布的空隙中，利用銀粒子表面的氨端基與無紡布表面的極性基團(tuán)反應(yīng)提高兩者的結(jié)合力，保證在使用過程中粒子的長效性，同時使其在過濾微粒過程中利用氨端基的極性，與富含有害氣體的空氣塵埃產(chǎn)生靜電吸附作用，從而提高其抗菌過濾效果；

（3）本發(fā)明通過控制超支化聚合物的支化度和分子鏈，使其在過濾過程中，具有較低的濾阻；同時較大的支化度端基上大量的氨端基在過濾過程中發(fā)揮顯著的靜電吸附效用，因此其可在常規(guī)無紡布的表面處理過程中，使其具有高效低阻且抗菌的綜合優(yōu)異性能。

附圖說明

圖1為ag/hbp納米粒子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例1制備的抗菌高效過濾無紡布的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

實(shí)施例1

（1）將0.5mol乙二胺溶于100ml甲醇中，混合均勻后在冰浴條件下逐滴滴加丙烯酸甲酯（0.5mol），之后移去冰浴，在氮?dú)猸h(huán)境下于室溫攪拌6h，將混合物倒入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中去除甲醇（150℃，4h），抽真空，得到黃色透明固體，用乙醚多次沉降后透析，得到超支化聚合物（hbp）；

（2）將0.01mol/l的agno3水溶液及其量1.5%的異氰酸酯硅烷偶聯(lián)劑混合，逐滴加入到2g/l的hbp（100ml）水溶液中，于50℃水浴中反應(yīng)1h，得到淺黃色半透明的ag/hbp混合液；

（3）將熔噴/靜電紡極性聚合物無紡布（基布原料為聚酯），由于聚酯是非極性的材料，首先將無紡布浸入到浸漬于殼聚糖溶液中進(jìn)行改性，之后將改性的無紡布放入到ag/hbp混合液中，保持液體和織物比為50:1，于120℃下50min后取出進(jìn)行干燥，得到具有抗菌功能的高效過濾材料。

本實(shí)施例制備抗菌高效過濾材料所配需ag/hbp混合液的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示，可見，所得為具有氨端基的高支化納米銀粒子。本實(shí)施例制備抗菌高效過濾材料的制備工藝流程圖如圖2所示。

實(shí)施例2

（1）首先制備超支化聚合物(hbp):在冰浴條件下，將0.6mol乙二胺溶于100ml甲醇中，混合均勻后逐滴滴加丙烯酸甲酯（0.45mol），之后移去冰浴，在氮?dú)猸h(huán)境下于室溫攪拌6h后將混合物倒入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中去除甲醇（120℃，7h），得到黃色粘性透明固體，用乙醚多次沉降后透析，得到超支化聚合物（hbp）。

（2）將0.005mol/l的agno3水溶液及其量1.5%的環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑混合，逐滴加入到2g/l的hbp（100ml）水溶液中，于50℃水浴中反應(yīng)2h，得到淺黃色半透明的ag/hbp混合液。

（3）將熔噴/靜電紡極性聚合物無紡布（基布原料為聚丙烯腈）浸入到ag/hbp混合液中，保持液體和織物比為150:1，于70℃下100min后取出進(jìn)行干燥，得到具有抗菌功能的高效過濾材料。

實(shí)施例3

（1）首先制備超支化聚合物(hbp):在冰浴條件下，將0.4mol乙二胺溶于100ml甲醇中，混合均勻后逐滴滴加丙烯酸甲酯（0.6mol），之后移去冰浴，在氮?dú)猸h(huán)境下于室溫攪拌6h后將混合物倒入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中去除甲醇（120℃，7h），得到黃色粘性透明固體，用乙醚多次沉降后透析，得到超支化聚合物（hbp）。

（2）將0.015mol/l的agno3水溶液及其量1.5%的巰基硅烷偶聯(lián)劑混合，逐滴加入到2g/l的hbp（100ml）水溶液中，于50℃水浴中反應(yīng)2h，得到淺黃色半透明的ag/hbp混合液。

（3）將熔噴/靜電紡極性聚合物無紡布（基布原料為聚乳酸）浸入到ag/hbp混合液中，保持液體和織物比為90:1，于50℃下處理120min后取出進(jìn)行干燥，得到具有抗菌功能的高效過濾材料。

實(shí)施例4

（1）首先制備超支化聚合物(hbp):在冰浴條件下，將0.4mol乙二胺溶于100ml甲醇中，混合均勻后逐滴滴加丙烯酸甲酯（0.6mol），之后移去冰浴，在氮?dú)猸h(huán)境下于室溫攪拌6h后將混合物倒入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中去除甲醇（130℃，6h），得到黃色粘性透明固體，用乙醚多次沉降后透析，得到超支化聚合物（hbp）。

（2）將0.008mol/l的agno3水溶液及其量1.5%的硫基硅烷偶聯(lián)劑混合，逐滴加入到2g/l的hbp（100ml）水溶液中，于50℃水浴中反應(yīng)2h，得到淺黃色半透明的ag/hbp混合液。

（3）將熔噴/靜電紡極性聚合物無紡布（基布原料為殼聚糖）浸入到ag/hbp混合液中，保持液體和織物比為100:1，于90℃下處理70min后取出進(jìn)行干燥，得到具有抗菌功能的高效過濾材料。

實(shí)施例5

（1）首先制備超支化聚合物(hbp):在冰浴條件下，將0.6mol乙二胺溶于100ml甲醇中，混合均勻后逐滴滴加丙烯酸甲酯（0.3mol），之后移去冰浴，在氮?dú)猸h(huán)境下于室溫攪拌6h后將混合物倒入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中去除甲醇（130℃，6h），得到黃色粘性透明固體，用乙醚多次沉降后透析，得到超支化聚合物（hbp）。

（2）將0.01mol/l的agno3水溶液及其量1.5%的異氰酸酯硅烷偶聯(lián)劑混合，逐滴加入到2g/l的hbp（100ml）水溶液中，于50℃水浴中反應(yīng)2h，得到淺黃色半透明的ag/hbp混合液。

（3）將熔噴/靜電紡極性聚合物無紡布（基布原料為聚酰胺）浸入到ag/hbp混合液中，保持液體和織物比為120:1，于150℃下處理30min后取出進(jìn)行干燥，得到具有抗菌功能的高效過濾材料。

實(shí)施例6

（1）配置hbp溶液：將乙二胺溶解于甲醇溶液中，在冰浴條件下，緩慢滴加丙烯酸甲酯，丙烯酸甲酯與乙二胺的摩爾比為1：1，之后移去冰浴在氮?dú)猸h(huán)境下室溫反應(yīng)4h，之后將反應(yīng)所得產(chǎn)物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中升溫處理并抽真空，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中處理的溫度60℃、時間7h，得到黃色透明固體，用乙醚多次沉降后透析，得到hbp溶液；

（2）將濃度為0.001mol/l硝酸銀溶液和環(huán)氧類硅烷偶聯(lián)劑混合進(jìn)行表面處理，偶氮類偶聯(lián)劑的用量為硝酸銀質(zhì)量的1.5%；之后向表面處理后的混合液中加入步驟（1）得到的hbp溶液中，反應(yīng)后得到ag/hbp混合液；

（3）將無紡布（基布原料為聚丙烯），由于聚丙烯是非極性的材料，首先將無紡布浸入到浸漬于聚乙烯醇溶液中進(jìn)行改性，之后將改性的無紡布放入到ag/hbp混合液中，放入步驟（2）的ag/hbp混合液中浸漬2h，ag/hbp混合液與無紡布的質(zhì)量比為30：1，浸漬后進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為30℃、時間為120min，得到過濾無紡布。

實(shí)施例7

（1）配置hbp溶液：將乙二胺溶解于甲醇溶液中，在冰浴條件下，緩慢滴加丙烯酸甲酯，丙烯酸甲酯與乙二胺的摩爾比為1：2，之后移去冰浴在氮?dú)猸h(huán)境下室溫反應(yīng)5h，之后將反應(yīng)所得產(chǎn)物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中升溫處理并抽真空，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中處理的溫度100℃、時間5h，得到黃色透明固體，用乙醚多次沉降后透析，得到hbp溶液；

（2）將濃度為0.008mol/l硝酸銀溶液和異氰酸酯硅烷偶聯(lián)劑混合進(jìn)行表面處理，偶氮類偶聯(lián)劑的用量為硝酸銀質(zhì)量的1.5%；之后向表面處理后的混合液中加入步驟（1）得到的hbp溶液中，反應(yīng)后得到ag/hbp混合液；

（3）將無紡布（基布原料為聚砜）放入步驟（2）的ag/hbp混合液中浸漬2h，ag/hbp混合液與無紡布的質(zhì)量比為90：1，浸漬后進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為90℃、時間為80min，得到過濾無紡布。

實(shí)施例8

（1）配置hbp溶液：將乙二胺溶解于甲醇溶液中，在冰浴條件下，緩慢滴加丙烯酸甲酯，丙烯酸甲酯與乙二胺的摩爾比為2：1，之后移去冰浴在氮?dú)猸h(huán)境下室溫反應(yīng)8h，之后將反應(yīng)所得產(chǎn)物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中升溫處理并抽真空，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中處理的溫度150℃、時間4h，得到黃色透明固體，用乙醚多次沉降后透析，得到hbp溶液；

（2）將濃度為0.015mol/l硝酸銀溶液和巰基硅烷偶聯(lián)劑混合進(jìn)行表面處理，偶氮類偶聯(lián)劑的用量為硝酸銀質(zhì)量的1.5%；之后向表面處理后的混合液中加入步驟（1）得到的hbp溶液中，反應(yīng)后得到ag/hbp混合液；

（3）將無紡布（基布原料為聚醚砜）放入步驟（2）的ag/hbp混合液中浸漬2h，ag/hbp混合液與無紡布的質(zhì)量比為150：1，浸漬后進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為150℃、時間為30min，得到過濾無紡布。