【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于空氣過濾納米纖維膜材料領域，具體涉及一種摻雜煙葉fi蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜及其制備方法。
技術介紹
1、經濟的快速發展和工業化的持續加速不可避免地帶來環境的破壞，加速空氣中可吸入空氣中的顆粒物、揮發性有機化合物和溫室氣體的增多。細顆粒物(pm)可通過呼吸過程進入人體，威脅人體健康。根據世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，室外空氣污染在一類致癌物清單中。為解決傳統的空氣過濾材料存在的不足，要求應用于空氣過濾領域的高性能納米纖維膜具有過濾效率高，空氣阻力低，比表面積大、孔隙率高(可達80％以上)、低克重值、穩定性好等特點，可以更有效地消除空氣中的顆粒污染。
2、目前，負責去除pm的濾網的核心功能層主要是由無紡布或超細玻璃纖維纖維制成的，受其比表面積的限制，過濾時顆粒物沉積堵塞，阻力增大，耗能隨之增加。此外，玻璃纖維較脆，在加工和使用過程中極易斷裂，影響使用。濾膜的使用壽命和防塵吸塵能力逐漸無法滿足實際需求，所以具有較小纖維直徑、高比表面積的靜電紡納米纖維膜受到了廣泛的關注。
3、為了滿足材料功能化的要求，靜電紡絲技術可以提供一種簡單、高效易調控的工藝來制造高性能空氣過濾納米纖維。pvdf、pes和pva等是常見的膜材料，但是這些聚合物單獨使用或共混使用，制備的產品存在過濾效率差、克重高、穩定差等缺陷。
4、我國是煙草種植大國,種植面積大概133×104hm2左右，年產量大約為240×104t，均居世界首位。在煙草種植和加工過程中產生了大量的低次煙葉、煙梗、
技術實現思路
1、本專利技術的目的是解決現有技術存在的不足，提供一種摻雜煙葉fi蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜及其制備方法，通過添加fi蛋白，與聚合物相結合，通過靜電紡絲得到結構穩定和性能良好的納米級纖維修飾的高性能空氣過濾膜，具有過濾效率高、比表面積大的納米纖維膜，高效過濾空氣污染物，且具有較高的穩定性。
2、為實現上述目的，本專利技術提供一種摻雜煙葉fi蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜，空氣過濾膜的原料包括：聚合物、fi蛋白，纖維的直徑范圍230-780nm，克重6-50g/m2。
3、優選地，聚合物為聚偏氟乙烯(pvdf)、聚醚砜(pes)、聚乙烯醇(pva)中的一種或幾種任意比例混合。
4、由于聚乙烯醇的疏水性不佳，聚乙烯醇是一種親水聚合物，如果不提高其疏水能力，會導致制備的膜表面纖維缺陷出現孔洞，導致過濾效率大大降低，通過添加煙葉fi蛋白，蛋白中的氨基酸與聚乙烯醇中羥基結合，提高成膜性，從而提高疏水性，有利于制備納米纖維過濾膜，進一步提高了過濾效率；fi蛋白中的氨基酸種類齊全，fⅰ蛋白中各種必需氨基酸含量均高于fao所制定的標準,其中賴氨酸、精氨酸、組氨酸、谷氨酸等為極性帶電荷氨基酸，除此之外，fⅰ蛋白還包含許多如非極性、疏水性的基團，帶電基團的增加使得吸附能力增強，這使得添加fⅰ蛋白的納米纖維膜吸附顆粒物的能力增強，對pm2.5有較高的過濾效率。
5、進一步優選地，聚合物為聚偏氟乙烯時，pvdf：fi蛋白＝20.5-34.5:0.25-2.5；聚合物為聚醚砜時，pes：fi蛋白＝23-25:0.1-5；聚合物為聚乙烯醇時，pva：fi蛋白＝13-14.5:0.2-2；聚合物為聚偏氟乙烯和聚醚砜兩種混合物時，pvdf:pes：fi蛋白＝11.5-14:11.5-14:0.2-2.5。
6、進一步優選地，在使用聚醚砜之前，需要先將其干燥。因為聚醚砜的吸水性比較大，干燥極為重要，不干燥會使紡絲難度增加，粘度變化破壞穩定性和流動性；纖維形態異常，不均勻電荷導致纖維呈珠狀或斷裂；吸水后拉伸困難，降低收集效率；性能下降，表面粗糙，影響外觀和性能。
7、本專利技術空氣過濾膜中創造性的提出加入fi蛋白，一方面解決了煙草廢棄物的浪費和污染的問題，另一方面提高了空氣過濾膜疏水性、穩定性以及過濾效率效果。本專利技術添加fi蛋白后，與pva、pes、pvdf分別發生不同的作用，由于聚乙烯醇的疏水性不佳，聚乙烯醇(pva)是一種親水聚合物，如果不提高其疏水能力，會導致膜表面纖維缺陷出現孔洞，導致過濾效率大大降低，通過添加煙葉fi蛋白，蛋白中的氨基酸與聚乙烯醇中羥基結合，提高成膜性，從而提高疏水性，進一步提高了過濾效率；將fi蛋白整合到pes中，利用其肽鏈的n端的自由α-氨基(-nh2)和c端的自由α-羧基(-cooh)，通過在pes中引入羧基、氨基或其他極性基團，可以提高材料的成膜性和穩定性；fⅰ蛋白還包含許多如非極性、疏水性和親水性的基團，如羧基(-cooh)、酰胺基團(-conh2)和胺(-nh2和-nh3+)，這使得添加fⅰ蛋白后pvdf的納米纖維膜穩定性更好；fⅰ蛋白中各種必需氨基酸含量較高，高于fao制定的蛋白制品中的必須氨基酸含量的標準，其中賴氨酸、精氨酸、組氨酸、谷氨酸為極性帶電荷氨基酸，fⅰ蛋白包含的許非極性、疏水性和親水性的基團，都使得納米纖維膜吸附顆粒物的能力增強，對pm2.5有較高的過濾效率。
8、一種摻雜煙葉fi蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜的制備方法，包括如下步驟：
9、(1)將聚合物溶解于溶劑中，加熱攪拌，消除氣泡，冷卻至室溫后添加fi蛋白，形成均勻穩定的紡絲溶液；
10、(2)使用步驟(1)中紡絲溶液進行靜電紡絲，得到結構穩定和性能良好的復合納米纖維空氣過濾膜。
11、優選地，紡絲溶液中溶質的質量分數為12-25％。
12、進一步優選地，步驟(1)中溶劑為n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、丙酮(ace)中的一種或任意比例兩種；溶劑為n,n-二甲基乙酰胺和丙酮的混合物，以重量比計，n,n-二甲基乙酰胺:丙酮＝70：30。利用ace沸點低、揮發速度快的特點，使用dmac與ace的混合溶液能夠加速溶劑在紡絲過程中的揮發,得到的纖維均勻，可以有效避免串珠和膜斑的產生。
13、更為優選地，以重量比計，當聚合物為聚偏氟乙烯(pvdf)時，pvdf：n,n-二甲基乙酰胺:丙酮＝(20.5-34.5):70：30；pes：n,n-二甲基乙酰胺＝(23-25):(73-76.8)；pva：n,n-二甲基乙酰胺＝(13-14.5):100；pvdf:pes：n,n-二甲基乙酰胺:丙酮＝(11.5-14):(11.5-14):70:30。
14、優選地，步驟(2)中，靜電紡絲條件為：紡絲時間4-6h，溫度21-28℃，濕度50-75％。進一步優選地，步驟(2)中，紡絲條件：紡絲電壓10-15kv，接收距離8-15cm，供液速率0.002-0.010ml/min，滾筒轉速為12rpm。
15、在聚合物紡絲溶液中添加fi蛋白對靜電紡絲的條件有較大的影響，因為fi蛋白的物理化學特性，如溶解性、表面活性本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種摻雜煙葉FI蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜，其特征在于，所述纖維空氣過濾膜的原料包括：聚合物、FI蛋白，纖維的直徑為230-780nm，克重6-50g/m2。
2.根據權利要求1所述的一種摻雜煙葉FI蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜，其特征在于，所述聚合物為聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚乙烯醇中的一種或幾種任意比例混合。
3.根據權利要求2所述的一種摻雜煙葉FI蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜，其特征在于，所述聚合物為聚偏氟乙烯時，PVDF：FI蛋白＝20.5-34.5:0.25-2.5；
4.任一權利要求1-3所述的一種摻雜煙葉FI蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種摻雜煙葉FI蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，紡絲溶液中溶質的質量分數為12-25％。
6.根據權利要求4所述的一種摻雜煙葉FI蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中溶劑為N,N-二甲基乙酰胺、丙酮中的一種或任意比例兩種。
7.根據權利要
8.根據權利要求4所述的一種摻雜煙葉FI蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，靜電紡絲條件為：紡絲時間4-6h，溫度21-28℃，濕度50-75％。
9.根據權利要求8所述的一種摻雜煙葉FI蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，紡絲條件：紡絲電壓10-15kV，接收距離8-15cm，供液速率0.002-0.010mL/min，滾筒轉速為12rpm。
10.根據權利要求1所述的一種摻雜煙葉FI蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜的制備方法，其特征在于：所述FI蛋白的提取方法為：浸提、熱沉、離心、干燥。
...【技術特征摘要】
1.一種摻雜煙葉fi蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜，其特征在于，所述纖維空氣過濾膜的原料包括：聚合物、fi蛋白，纖維的直徑為230-780nm，克重6-50g/m2。
2.根據權利要求1所述的一種摻雜煙葉fi蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜，其特征在于，所述聚合物為聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚乙烯醇中的一種或幾種任意比例混合。
3.根據權利要求2所述的一種摻雜煙葉fi蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜，其特征在于，所述聚合物為聚偏氟乙烯時，pvdf：fi蛋白＝20.5-34.5:0.25-2.5；
4.任一權利要求1-3所述的一種摻雜煙葉fi蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種摻雜煙葉fi蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，紡絲溶液中溶質的質量分數為12-25％。
6.根據權利要求4所述的一種摻雜煙葉fi蛋白的復合納米纖維空氣過濾膜的制備...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉海龍，郭春生，葉亞軍，紀旭東，寧小平，楊洪峰，
申請(專利權)人：內蒙古昆明卷煙有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。