一种抗菌空气滤纸及其制备方法与流程
本发明涉及空气滤纸，特别是涉及一种抗菌空气滤纸及其制备方法。
背景技术：
1、空气滤纸在各类空气过滤系统中扮演着关键角色，其性能直接影响到空气净化的效率和质量。以玻璃纤维为原料的玻璃纤维空气滤纸因其出色的热稳定性、化学稳定性以及过滤性能而广泛应用于各个领域。随着对空气质量要求的提高和对过滤材料性能的不断追求，近年来具有抗菌能力的空气滤纸愈发受到关注。然而，玻璃纤维表面光滑，结合位点少，导致对其进行抗菌性能改性的效果不佳。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种抗菌空气滤纸及其制备方法，本发明利用壳聚糖增加玻璃纤维表面的活性位点，提升具有抗菌性能的金属有机框架(mofs)的沉积效率，提升空气滤纸的力学性能并协同抗菌，使得空气滤纸兼有优异的抗菌性能和力学性能。
2、本发明在第一方面提供了一种抗菌空气滤纸，所述抗菌空气滤纸包括改性玻璃纤维滤纸基材和分布在所述改性玻璃纤维滤纸基材的纤维表面的具有抗菌性能的金属有机框架；所述改性玻璃纤维滤纸基材为纤维表面分布有壳聚糖的玻璃纤维滤纸基材。
3、优选地，所述壳聚糖和具有抗菌性能的金属有机框架占所述玻璃纤维滤纸基材的10～15wt％。
4、优选地，所述具有抗菌性能的金属有机框架由金属盐和有机配体络合得到；所述金属盐为锌盐、铜盐、镍盐、银盐，钴盐、铁盐、钛盐中的一种或多种；所述有机配体为2-甲基咪唑、对苯二甲酸钠、2-氨基对苯二甲酸、柠檬酸、4-(1-咪唑基)苯甲酸、间苯二甲酸、四-(3,5-二羰基苯氧基)甲基]甲烷、对苯二甲酸中的一种或多种。
5、本发明在第二方面提供了一种第一方面所述的抗菌空气滤纸的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
6、s1.在玻璃纤维滤纸基材的纤维表面分布壳聚糖，得到改性滤纸基材；
7、s2.在所述改性滤纸基材的纤维表面沉积具有抗菌性能的金属有机框架，得到抗菌空气滤纸。
8、优选地，步骤s1包括：将玻璃纤维滤纸基材置于壳聚糖溶液中浸泡，经洗涤、干燥，得到改性滤纸基材。
9、优选地，所述壳聚糖溶液的浓度不小于5mg/ml，优选为5～15mg/ml；和/或
10、所述浸泡的时间为3～9h。
11、优选地，步骤s2包括：将所述改性滤纸基材浸泡于所述具有抗菌性能的金属有机框架前驱体溶液中，经沉积、洗涤、干燥，得到抗菌空气滤纸。
12、优选地，所述具有抗菌性能的金属有机框架前驱体溶液包含金属盐、有机配体和溶剂。
13、优选地，所述金属盐和所述有机配体的摩尔比为10:3～15。
14、优选地，所述沉积的温度为室温～120℃；和/或
15、所述沉积的时间为1～72h。
16、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
17、本发明在玻璃纤维滤纸基材的纤维表面分布壳聚糖，可以增加玻璃纤维表面的活性位点，有利于具有抗菌性能的金属有机框架(mofs)在玻璃纤维表面的分布，赋予玻璃纤维滤纸优异的抗菌性能，同时发挥壳聚糖和具有抗菌性能的金属有机框架的协同抗菌作用。此外，金属有机框架颗粒物在玻璃纤维表面的分布，增加了玻璃纤维的比表面积，能够捕获更多的粒子，明显提高空气滤纸的过滤效率；玻璃纤维上的金属有机框架颗粒物凸起起到机械互锁作用，改善有助于增加纤维间的摩擦力，改善玻璃纤维滤纸的力学性能。本发明利用壳聚糖增加玻璃纤维表面的活性位点，提升具有抗菌性能的金属有机框架(mofs)的沉积效率，提升空气滤纸的力学性能并协同抗菌，使得空气滤纸兼有优异的抗菌性能和力学性能。
18、本发明先将玻璃纤维滤纸基材置于壳聚糖溶液中浸泡在玻璃纤维表面分布壳聚糖对玻璃纤维滤纸基材进行改性，增加玻璃纤维表面的活性位点，为后续沉积具有抗菌性能的金属有机框架提供基础，改善金属有机框架在玻璃纤维表面的沉积效果；然后通过在玻璃纤维滤纸内部的玻璃纤维表面原位生成具有抗菌效果的金属有机框架颗粒物来赋予玻璃纤维滤纸抗菌性能，金属有机框架颗粒物增加玻璃纤维的比表面积，有利于捕获更多的粒子，提高空气滤纸的过滤效率；玻璃纤维上的金属有机框架颗粒物凸起起到机械互锁作用，增加纤维间的摩擦力，改善玻璃纤维滤纸的力学性能，并在一定程度上减少了粘结剂的使用，减少生产过程中造成的环境污染。本发明提供的玻璃纤维滤纸的抗菌改性方法适用于各种玻纤滤纸基材的抗菌改性，具有普适性。
技术特征：
1.一种抗菌空气滤纸，其特征在于，所述抗菌空气滤纸包括改性玻璃纤维滤纸基材和分布在所述改性玻璃纤维滤纸基材纤维表面的具有抗菌性能的金属有机框架；所述改性玻璃纤维滤纸基材为纤维表面分布有壳聚糖的玻璃纤维滤纸基材。
2.根据权利要求1所述的抗菌空气滤纸，其特征在于，所述壳聚糖和具有抗菌性能的金属有机框架占所述玻璃纤维滤纸基材的10～15wt％。
3.根据权利要求1所述的抗菌空气滤纸，其特征在于，所述具有抗菌性能的金属有机框架由金属盐和有机配体络合得到；所述金属盐为锌盐、铜盐、镍盐、银盐，钴盐、铁盐、钛盐中的一种或多种；所述有机配体为2-甲基咪唑、对苯二甲酸钠、2-氨基对苯二甲酸、柠檬酸、4-(1-咪唑基)苯甲酸、间苯二甲酸、四-(3,5-二羰基苯氧基)甲基]甲烷、对苯二甲酸中的一种或多种。
4.一种权利要求1-3任一项所述的抗菌空气滤纸的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤s1包括：将玻璃纤维滤纸基材置于壳聚糖溶液中浸泡，经洗涤、干燥，得到改性滤纸基材。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液的浓度不小于5mg/ml，优选为5～15mg/ml；和/或
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤s2包括：将所述改性滤纸基材浸泡于所述具有抗菌性能的金属有机框架前驱体溶液中，经沉积、洗涤、干燥，得到抗菌空气滤纸。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述具有抗菌性能的金属有机框架前驱体溶液包含金属盐、有机配体和溶剂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐和所述有机配体的摩尔比为10:3～15。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述沉积的温度为室温～120℃；和/或
技术总结
本发明涉及一种抗菌空气滤纸及其制备方法，属于空气滤纸技术领域，所述抗菌空气滤纸包括改性玻璃纤维滤纸基材和分布在所述改性玻璃纤维滤纸基材纤维表面的具有抗菌性能的金属有机框架；所述改性玻璃纤维滤纸基材为纤维表面分布有壳聚糖的玻璃纤维滤纸基材。本发明利用壳聚糖增加玻璃纤维表面的活性位点，提升具有抗菌性能的金属有机框架(MOFs)的沉积效率，提升空气滤纸的力学性能并协同抗菌，使得空气滤纸兼有优异的抗菌性能和力学性能。
技术研发人员：何宏,肖健,郭晓蓓,包永威,乔永振,王伟,朱潇,吴春凤
受保护的技术使用者：南玻院（宿迁）新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5