一種具有PM2.5阻擋功能的紗窗制作方法技術

本發明專利技術公開了一種具有PM2.5阻擋功能的紗窗制作方法。制備氧化適宜的纖維素混合溶液，將纖維素混合溶液進行稀釋，然后通過過濾輔助凝膠化成膜的方法在基底上得到纖維多孔薄膜；將制備得到的纖維多孔薄膜倒扣在裝有PDMS溶液的培養皿頂端上，纖維多孔薄膜和PDMS溶液不接觸，置于烘箱中，升溫至50℃后加熱4h，得到表面疏水的纖維多孔薄膜；以表面疏水的纖維多孔薄膜作為紗窗上的用于阻擋PM2.5的阻擋層，進而制造獲得具有阻擋PM2.5透光及透氣的紗窗。本發明專利技術用于PM2.5的空氣過濾，實驗操作簡單、快速高效、常溫制備和環境友好。

Screen window making method with PM2.5 blocking function

The invention discloses a screen window manufacturing method with PM2.5 blocking function. Preparation of cellulose mixed solution for oxidation of cellulose, the mixed solution is diluted, and then obtain the fiber porous thin film on the substrate by means of filtration membrane assisted gel formation; the fiber porous films prepared by inverted on top of the Petri dish with PDMS solution, fiber porous film and PDMS solution with an oven that is heated to 50 DEG C after heating 4H fiber porous film surface hydrophobicity; fiber porous film as the hydrophobic surface of the barrier layer on the barrier for the screen of PM2.5, thus creating a PM2.5 transparent and breathable with barrier screens. The invention is used for air filtration of PM2.5, and has simple operation, rapid and high efficiency, preparation at ambient temperature and friendly environment.

【技術實現步驟摘要】
一種具有PM2.5阻擋功能的紗窗制作方法
本專利技術涉及纖維素多孔薄膜的制備方法，具體涉及了利用植物纖維構筑的具有PM2.5阻擋性能多孔紗窗的制備。
技術介紹
天然纖維素是地球上最豐富的生物質資源，納米纖維素具有纖維素的基本結構、性能以及納米顆粒的典型特性，是一種新型的高分子功能材料，纖維素納米纖維具有高結晶度、高強度及高比表面積等特性，加之具有輕質、生物相容性及可降解性，其在造紙、建筑、食品、電子產品、醫學等眾多領域具有極大的應用前景。常見纖維素納米纖維制備方法有機械法，化學法及生物處理法等。隨著工業社會的發展，環境污染日益嚴重，空氣的污染也日益嚴峻，嚴重威脅到人們的身體健康，尤其是近幾年來我國的空氣污染非常嚴重，霧霾天氣越來越多，而且PM2.5指數經常超量程。要完全解決霧霾天氣的可能還需要10-20年時間，怎樣在有霧霾的天氣條件下能呼吸到新鮮空氣就需要將含霧霾空氣凈化過濾。目前市場上用的最多的是空氣凈化器以及口罩，但性能良莠不齊，經測試及媒體曝光很多產品性能完全沒有阻擋PM2.5的功能。凈化器價格昂貴能耗較高，運行成本高。由于空氣凈化器只是在周邊小范圍內進行空氣交換難以達到整個室內空氣的凈化。另外一種就是新風過濾系統，其效果有待評估，且運行成本也非常高，且更換維護比較麻煩。如果能夠將原來用于阻擋蚊子蒼蠅的紗窗做成可阻擋PM2.5的防霧霾功能絲網，且兼具透光和透氣的功能，將具有非常廣泛的市場。因為這種絲網可以用于任意封閉的建筑物(住宅、辦公樓等)、交通工具(汽車、火車、動車高鐵等)，市場前景非常大。目前市場僅有的一款具有該功能的由清華大學開發的核孔膜，一款利用核技術制備的多孔膜已在小范圍銷售，但是由于其制備需要用到高能離子束，受設備限制，大面積工業化制備成本高昂，所以市場推廣難以為繼。因此開發一種低成本、具有透光、防水自清潔、透氣、殺菌、防PM2.5霧霾的絲網將會極具投資價值和廣闊的市場。目前，制備納米纖維素多使用TEPMO法，TEMPO/NaBr/NaClO催化氧化體系是一種有效的天然纖維素選擇性氧化體系，纖維素經TEMPO氧化后再加以溫和的機械均質處理便可制得納米纖維素。該納米纖維素制備方法反應條件溫和、能耗低、污染小、納米纖維素得率高且尺寸均一，此外，目前只有TEMPO法可以制成長度大且能夠在水中穩定分散的納米纖維素，因此TEMPO法被越來越多地用于納米纖維素的制備。目前，納米纖維制備的薄膜多用于水溶液中納米顆粒的分離，水污染的處理，或是納米纖維作為一種增強材料進行添加復合。而將納米纖維用于空氣過濾的多孔薄膜多采用靜電紡絲法制備，能耗高、制備復雜、參數難以調控、紡絲過程中加入有機溶劑存在一定的污染，限制了其產業化的應用。
技術實現思路
為了解決
技術介紹
中存在的問題，本專利技術提供了一種凝膠化在300目不銹鋼篩網基底上制備微/納米纖維多孔薄膜的制備方法。本專利技術所采用的技術方案是包括如下步驟，如圖1所示：1)通過氧化2-8天制備纖維素混合溶液，將制得的纖維素混合溶液進行稀釋，然后通過過濾輔助凝膠化成膜的方法在基底上得到纖維多孔薄膜；2)將制備得到的纖維多孔薄膜倒扣在裝有PDMS溶液的培養皿頂端上，纖維多孔薄膜和PDMS溶液不接觸，置于烘箱中，升溫至50℃后加熱4h，得到表面疏水的纖維多孔薄膜；倒扣指的是將纖維多孔薄膜朝向PDMS溶液，基底朝向外側。3)以步驟2)得到的表面疏水的纖維多孔薄膜作為紗窗上的用于阻擋PM2.5的阻擋層，進而制造獲得紗窗。所述的纖維素混合溶液的配制是以去離子水作為溶劑，加入0.1-20mM的TEMPO、15mL-20mLNaClO溶液和纖維素在常溫下機械攪拌獲得，獲得的纖維素混合溶液中，纖維素質量含量為0.5-2wt％，TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物)的質量含量為0.016-3.200g/100mL，NaClO的質量體積分數為15-20mL/100mL。所述的纖維素為微/納米纖維溶液。所述步驟1)在稀釋后溶液中的纖維素的質量體積分數為0.5％-0.65％w/v。所述步驟1)通過過濾輔助凝膠化成膜的方法在基底上得到纖維多孔薄膜具體是將稀釋后的纖維素混合溶液倒在基底上通過真空泵進行抽濾成膜，基底為兩層，下層采用聚偏氟乙烯材料制成的膜(PVDF)，上層為300目不銹鋼篩網，稀釋后的纖維素混合溶液具體是倒在上層為300目不銹鋼篩網上，聚偏氟乙烯材料制成的膜的孔徑大小為50nm-4000nm，具體實施中聚偏氟乙烯材料制成的膜的孔徑為200nm。本專利技術采用特定的300目的不銹鋼篩網，對于300目的不銹鋼篩網現有技術的情況是通過編織，碰焊，拉伸，沖孔等方式獲得。所述的PDMS溶液采用道康寧SYLGARD184硅橡膠，通過PDMS溶液加熱后揮發對纖維素進行表面改性。所述步驟2)通過PDMS溶液對纖維素表面進行表面改性后，纖維多孔薄膜的表面從超親水變為疏水，薄膜表面含微/納米孔。本專利技術能夠阻擋過濾空氣中PM2.5顆粒，有效凈化空氣。本專利技術通過物理攪拌和化學反應，在水溶液中選擇性氧化纖維素伯醇羥基，天然纖維素的氧化發生在微纖維表面，能引入羧基、醛基而不改變纖維形態和結晶度，氧化纖維素經持續溫和的均質處理便能制得具有微米納米孔徑的纖維素多孔薄膜。本專利技術實現了操作簡便、常溫條件下簡單方便地制備微/納米纖維素，并通過過濾輔助凝膠化的方法快速制備微/納纖維多孔薄膜，通過表面疏水改性，使其能夠用于具有PM2.5過濾功能的紗窗上的應用。在機械攪拌條件下，加入TEMPO和NaClO來氧化纖維素制備微/納米纖維多孔薄膜的方法，操作簡單、常溫制備。本專利技術通過對薄膜厚度的調節可獲得不同大小孔徑的微/納米纖維多孔薄膜，從而能用于不同的過濾，而纖維素表面含有大量官能團，可以對其進行改性，從而獲得想要的性能可用于空氣過濾，使得最終的紗窗過濾層具有強度高、剛性好、重量輕、比表面積大以及可生物降解等優點。本專利技術的其一目的在于制備獲得微米納米孔徑的纖維素薄膜，快速簡便，常溫制備，成本低廉。本專利技術的另一目的在于通過對薄膜孔徑大小的調節，可以達到不同的截留性能，從而用于環境污染的處理。本專利技術的另一目的在于，通過對纖維素氧化程度的調控，制備出應用于空氣過濾的纖維素多孔薄膜，實現PM2.5的阻擋，分離膜材料無污染可降解，從而實現環境友好材料的應用。與現有技術相比，本專利技術具有以下優勢：本專利技術通過添加氧化體系，在常溫機械攪拌條件下，利用對纖維素氧化程度的不同從而制備出不用孔徑大小的纖維素薄膜，通過對纖維素薄膜的改性，可以使其表面疏水，應用于空氣過濾。本專利技術操作簡便，常溫即可，快速高效，薄膜可降解。附圖說明圖1為實施例1中的用于空氣過濾的微/納米纖維多孔薄膜的制備流程圖；圖2為實施例1中制備的微/納米纖維多孔空氣過濾薄膜的表面SEM照片；圖3為實施例1中制備的微/納米纖維多孔空氣過濾薄膜的斷面SEM照片；圖4為實施例1中制備的改性后的微/納米纖維多孔空氣過濾薄膜的表面SEM照片；圖5為實施例1中制備的未改性及改性后的微/納米纖維多孔空氣過濾薄膜的接觸角測試圖片；圖6為實施例2中制備的微/納米纖維多孔空氣過濾薄膜的表面SEM照片；圖7為實施例3中制備的微/納米纖維多孔空氣過濾薄膜的表面SEM照片；具體實施方式下面結合附本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有PM2.5阻擋功能的紗窗制作方法，其特征在于包括如下步驟：1)制備氧化適宜的纖維素混合溶液，將纖維素混合溶液進行稀釋，然后通過過濾輔助凝膠化成膜的方法在基底上得到纖維多孔薄膜；2)將制備得到的纖維多孔薄膜倒扣在裝有PDMS溶液的培養皿頂端上，纖維多孔薄膜和PDMS溶液不接觸，置于烘箱中，升溫至50℃后加熱4h，得到表面疏水的纖維多孔薄膜；3)以步驟2)得到的表面疏水的纖維多孔薄膜作為紗窗上的用于阻擋PM2.5的阻擋層，進而制造能阻擋PM2.5、透光及透氣的紗窗。

【技術特征摘要】
1.一種具有PM2.5阻擋功能的紗窗制作方法，其特征在于包括如下步驟：1)制備氧化適宜的纖維素混合溶液，將纖維素混合溶液進行稀釋，然后通過過濾輔助凝膠化成膜的方法在基底上得到纖維多孔薄膜；2)將制備得到的纖維多孔薄膜倒扣在裝有PDMS溶液的培養皿頂端上，纖維多孔薄膜和PDMS溶液不接觸，置于烘箱中，升溫至50℃后加熱4h，得到表面疏水的纖維多孔薄膜；3)以步驟2)得到的表面疏水的纖維多孔薄膜作為紗窗上的用于阻擋PM2.5的阻擋層，進而制造能阻擋PM2.5、透光及透氣的紗窗。2.根據權利要求1所述的一種具有PM2.5阻擋功能的紗窗制作方法，其特征在于：所述的纖維素混合溶液的配制是以去離子水作為溶劑，加入TEMPO、NaClO溶液和纖維素在常溫下機械攪拌獲得，獲得的纖維素混合溶液中，纖維素質量含量為0.5-2wt％，纖維素混合溶液中的TEMPO的質量含量為0.016-3.200g/100mL，NaClO的質量含量為15-20mL/100mL。3.根據權利要求1或2所述的一種具有PM2.5阻擋功能的紗窗制作方法...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭新生，陳麗萍，葉志鎮，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江,33