载银二氧化钛复合微纳米纤维膜制备及其应用研究

随着我国工业化和城镇化进程的快速推进,大气环境中PM_(2.5)颗粒造成的空气污染问题成为人们关注的焦点。PM_(2.5)等细颗粒物的粒径小、活性强并易携带有毒物质,可导致各类心肺疾病。传统的空气过滤材料功能单一,致使其应用受到限制,制备功能性的过滤材料已成为当前的研究热点。微纳米纤维因其比表面积大、孔径小等优点而被广泛应用于吸附及过滤等领域。微纳米纤维最常用的两种制备方法分别为离心纺丝法和静电纺丝法,其中离心纺丝法的生产效率高、使用的原材料范围广且纤维集合体蓬松度可控,静电纺丝法所制备的纤维具有直径小、孔隙率高等优点。本课题结合两种纺丝法的优点,将离心纺丝和静电纺丝制备的纤维进行复合来制备空气过滤材料,主要研究内容和结果如下:(1)采用离心纺丝法制备了聚苯乙烯/醋酸纤维素(PS/CA)纤维,探究了离心纺丝过程中纺丝参数对纤维形貌结构的影响。研究发现,纤维的直径随纺丝液浓度的增加而增大,随离心机转速和收集距离的增加而减小。优化确定PS/CA纺丝液浓度24 wt%、比例8:2,离心机转速10000 r/min,收集距离12 cm为最佳纺丝参数,该条件下所制备的纤维形貌均匀。(2)利用紫外光还原法在TiO_2表面沉积纳米Ag制备了载银二氧化Mass spectrometric immunoassay钛(Ag/TiO_2)纳米粒子复合材料,并采用离心纺丝法将Ag/TiO_2纳米粒子与PS、CA进行混纺制备Ag/TiO_2/PS/CA复合纤维。研究发现,所制备的Ag/TiO_2纳米粒子分布获悉更多均匀,当纳米粒子的添加量为2 wt%时,Ag/TiO_2/PS/CA复合纤维形貌均匀,且纳米粒子Smoothened Agonist试剂能够均匀分布于纤维表面。负载纳米银后,改善了Ag/TiO_2复合材料和Ag/TiO_2/PS/CA复合纤维的抗菌性能。(3)研究了厚度和纳米粒子添加量对离心纺丝纤维膜空气过滤性能的影响。采用静电纺丝法制备了CA多孔纤维膜,将离心纺丝制备的Ag/TiO_2/PS/CA纤维与其热压复合,制备功能性双层微纳米纤维膜。研究发现,当纤维厚度为3 mm时PS/CA纤维的过滤性能最佳;当Ag/TiO_2纳米粒子的添加量为2 wt%时,Ag/TiO_2/PS/CA复合纤维过滤性能最佳。所制备的双层微纳米纤维膜的过滤效率可达99.26%,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为98.9%、99.13%。