高抗菌聚乳酸纳纤膜制备及其高效低阻滤除细微颗粒物性能

作者：李峰; 江亮; 李晓鹏; 唐梦珂; 黄荣廷; 朱金佗; 何新建; 李和国; 徐欢^*

来源：复合材料学报, 2023, 1-12.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20231031.002

• 环境友好
• 可降解纳米纤维膜
• 高效低阻
• 空气过滤
• 抗菌

工业生产过程中所产生的细微颗粒物(PMs)对人体健康构成了严重威胁，是引起工作职业病的主要危害之一。当下传统面罩过滤效果不佳、呼吸阻力高、容尘量低、不易降解以及抗菌效果不明显，为此，开发了一种环境友好型高效低阻的聚乳酸(PLA)抗菌可降解纳米过滤膜。通过微波辅助合成方法在碳纳米管(CNTs)上诱导沸石咪唑酯框架-8(ZIF-8)生长，成功合成了结构规整、比表面积大的纳米杂化结构(CNT@ZIF-8)。基于静电纺-电喷技术将CNT@ZIF-8成功嵌入到聚乳酸纤维上，通过调控CNT@ZIF-8的质量分数，制备了不同纤维直径的聚乳酸复合纳米纤维膜(PLA/CNT@ZIF)，探讨了在不同流速下PLA/CNT@ZIF纳纤膜的过滤性能以及空气阻力，系统研究了不同CNT@ZIF-8质量分数对纤维膜力学性能以及抗菌性能的影响。结果表明：PLA/CNT@ZIF纳纤膜相较于Pure PLA纤维膜拉伸强度最高增幅达47% (18.5 MPa)，断裂韧性提升100% (2.9 MJ/m3)。随着CNT@ZIF-8质量分数的增加，空气阻力逐渐降低，当测试流速在32 L/min时，PLA/CNT@ZIF12%纳纤膜的空气阻力仅为78.7 Pa，较Pure PLA纤维膜减小了40.8%，且经过180 min长时间过滤测试，对PMs的过滤效率无明显变化。在测试流速在85 L/min时，PLA/CNT@ZIF纳纤膜对PM0.3的过滤效率均高达89%以上。并且经过太阳光模拟器照射5 min后，对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌抗菌效率均达到100%。

• 单位
  物理学院; 中国矿业大学; 中国矿业大学（北京）