本發(fā)明涉及纖維過濾膜，具體而言，涉及一種聚乳酸纖維抑菌膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、空氣中的顆粒物(pm)對(duì)人類健康和全球氣候產(chǎn)生巨大的負(fù)面影響。pm按照直徑大小可分為粗組分(直徑<10μm的pm10)、細(xì)組分(直徑<2.5μm的pm2.5)和超細(xì)組分(直徑<0.1μm的ufps)，這些顆粒物可以穿透呼吸系統(tǒng)，產(chǎn)生健康危害，并對(duì)全球氣候和空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響。由于其質(zhì)量小，與氣體中其他物質(zhì)分離困難，迫切需要一種過濾介質(zhì)來(lái)去除這些顆粒物。

2、聚乳酸由于具有良好的生物可降解性而在空氣過濾領(lǐng)域具備較好的應(yīng)用前景，但是聚乳酸形成的過濾膜容易吸附微生物，從而導(dǎo)致細(xì)菌在膜表面或內(nèi)部生長(zhǎng)，隨著使用時(shí)間的增加，過濾膜會(huì)老化、破損，服役周期變短。

3、因此，如何提供一種具有高抑菌效率的聚乳酸纖維抑菌膜，是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種聚乳酸纖維抑菌膜及其制備方法和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中過濾膜抑菌效率差的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種聚乳酸纖維抑菌膜，聚乳酸纖維抑菌膜包括第一纖維、第二纖維和抑菌顆粒，第一纖維和第二纖維隨機(jī)堆疊，抑菌顆粒負(fù)載在第一纖維、第二纖維的表面；

3、其中，第一纖維與第二纖維的直徑比為1：(11～30)，抑菌顆粒的平均直徑為10～100nm；第一纖維、第二纖維均包括聚乳酸，抑菌顆粒的材質(zhì)為二氧化鈦和/或改性二氧化鈦。

4、進(jìn)一步地，改性二氧化鈦為銀摻雜二氧化鈦；銀摻雜二氧化鈦中銀的質(zhì)量含量為0.1％～5％；

5、進(jìn)一步地，銀摻雜二氧化鈦的制備包括：將鈦源、銀鹽與水混合，進(jìn)行微波處理，得到銀摻雜二氧化鈦。

6、進(jìn)一步地，鈦源與銀鹽的質(zhì)量比為(2～12):1。

7、進(jìn)一步地，鈦源包括硫酸鈦、氫氧化鈦、氯化鈦、鈦酸乙酯、鈦酸二異丙酯、鈦酸異丙酯、鈦酸四丁酯中的至少一種。

8、優(yōu)選地，銀鹽包括硝酸銀、氯化銀、碳酸銀、銀氨溶液、氫氧化銀、檸檬酸銀、銀醇鹽中的至少一種；

9、優(yōu)選地，微波處理的功率為500～1500w，溫度為100～200℃，時(shí)間為20～120min。

10、進(jìn)一步地，第一纖維、第二纖維與抑菌顆粒的質(zhì)量比為1:(0.2～2):(0.25～4)；和/或，

11、聚乳酸纖維抑菌膜的厚度為20～600μm。

12、進(jìn)一步地，第一纖維的直徑為30～800nm，平均孔徑為1～25nm；和/或，第二纖維的直徑為1～10μm，平均孔徑為2～50nm。

13、進(jìn)一步地，第一纖維、第二纖維均包括左旋聚乳酸和右旋聚乳酸；

14、優(yōu)選地，第一纖維包括第一左旋聚乳酸和第一右旋聚乳酸，第二纖維包括第二左旋聚乳酸和第二右旋聚乳酸；

15、其中，第二左旋聚乳酸與第二右旋聚乳酸的摩爾比值大于第一左旋聚乳酸與第一右旋聚乳酸的摩爾比值；

16、優(yōu)選地，第一左旋聚乳酸與第一右旋聚乳酸的摩爾比為(5～10)：1；

17、優(yōu)選地，第二左旋聚乳酸與第二右旋聚乳酸的摩爾比為(10～15)：1。

18、本發(fā)明的第二方面，提供一種第一方面的聚乳酸纖維抑菌膜的制備方法，包括以下步驟：

19、將第一紡絲液、第二紡絲液、抑菌顆粒分散液進(jìn)行多針靜電紡絲，得到聚乳酸纖維抑菌膜；

20、其中，第一紡絲液、第二紡絲液均包含聚乳酸，抑菌顆粒分散液包含二氧化鈦和/或改性二氧化鈦，第二紡絲液中聚乳酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于第一紡絲液中聚乳酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

21、進(jìn)一步地，第一紡絲液的制備方法包括：

22、將第一聚乳酸于第一溶劑中溶解，得到第一紡絲液；

23、第二紡絲液的制備方法包括：

24、將第二聚乳酸于第二溶劑中溶解，得到第二紡絲液；

25、優(yōu)選地，第一聚乳酸、第二聚乳酸均包括左旋聚乳酸和右旋聚乳酸；

26、優(yōu)選地，第一聚乳酸包括第一左旋聚乳酸和第一右旋聚乳酸，第二聚乳酸包括第二左旋聚乳酸和第二右旋聚乳酸；其中，第二左旋聚乳酸與第二右旋聚乳酸的摩爾比值大于第一左旋聚乳酸與第一右旋聚乳酸的摩爾比值；

27、優(yōu)選地，第一左旋聚乳酸與第一右旋聚乳酸的摩爾比為(5～10)：1；

28、優(yōu)選地，第一紡絲液中第一左旋聚乳酸和第一右旋聚乳酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為5％～10％；

29、優(yōu)選地，第一溶劑包括第一良溶劑和第一非良溶劑，第一良溶劑與第一非良溶劑的體積比為1：(2.5～4.5)；

30、優(yōu)選地，第二左旋聚乳酸和第二右旋聚乳酸的摩爾比為(10～15)：1；

31、優(yōu)選地，第二紡絲液中第二右旋聚乳酸和第二左旋聚乳酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為10％～20％；

32、優(yōu)選地，第二溶劑包括第二良溶劑和第二非良溶劑，第二良溶劑第二非良溶劑的體積比為1：(5.5～8.5)；

33、優(yōu)選地，第一良溶劑、第二良溶劑各自獨(dú)立地包括二氯甲烷、三氯甲烷、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、六氟異丙醇、乙酸乙酯、四氫呋喃中的至少一種，第一非良溶劑、第二非良溶劑各自獨(dú)立地包括甲醇、乙醇、異丙醇、丙三醇、丁醇、乙二醇、丙二醇中的至少一種。

34、進(jìn)一步地，抑菌顆粒分散液的制備方法包括：

35、將二氧化鈦和/或銀摻雜二氧化鈦、分散劑和第三溶劑混合，得到抑菌顆粒分散液；

36、優(yōu)選地，分散劑包括聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基三甲基溴化銨、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的至少一種；

37、優(yōu)選地，第三溶劑包括水、二甲基甲酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、n-甲基吡咯烷酮、六氟異丙醇、甲醇、乙醇、異丙醇、丙三醇中的至少一種；

38、優(yōu)選地，二氧化鈦和/或銀摻雜二氧化鈦與分散劑的質(zhì)量比為1：(20～80)；

39、優(yōu)選地，抑菌顆粒分散液中二氧化鈦和/或銀摻雜二氧化鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15％～1％。

40、進(jìn)一步地，在多針靜電紡絲過程中，裝載第一紡絲液、第二紡絲液和抑菌顆粒分散液的金屬噴頭分別為第一噴頭、第二噴頭和第三噴頭；

41、優(yōu)選地，第一噴頭的內(nèi)徑為10～20μm，第二噴頭的內(nèi)徑為60～80μm，第三噴頭的內(nèi)徑為30～60μm；

42、優(yōu)選地，第一噴頭、第二噴頭和第三噴頭的電壓均為10～30kv；

43、優(yōu)選地，第一紡絲液的消耗速率為0.5～2ml/h，第二紡絲液的消耗速率為0.2～1.2ml/h，二氧化鈦分散液的消耗速率為0.2～1.5ml/h；

44、優(yōu)選地，第一噴頭、第二噴頭和第三噴頭的接收距離均為10～25cm。

45、本發(fā)明的第三方面，提供一種空氣過濾器，包括第一方面提供的聚乳酸纖維抑菌膜或者第二方面提供的制備方法制得的聚乳酸纖維抑菌膜。

46、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，一方面，通過限定第一纖維和第二纖維的成分和直徑比，使纖維均勻分布，優(yōu)化纖維過濾膜的孔隙率和纖維分布密度，從而提升纖維過濾膜的過濾性能，另一方面，利用緊密負(fù)載在纖維表面的特定材質(zhì)抑菌顆粒，二氧化鈦或者改性二氧化鈦在光的作用下，可形成氧化能力超強(qiáng)的光生空穴和還原能力超強(qiáng)的光生電子，光生空穴或光生電子與h2o或o2結(jié)合，生成羥基自由基、超氧離子自由基等活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)可有效抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，從而得到兼具高抑菌效率和高過濾效率的聚乳酸纖維抑菌膜。