一种抗菌型空气过滤材料及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114832506A(43)申请公布日2022.08.02(21)申请号202110057962.0(22)申请日2021.01.15(71)申请人中国科学院化学研究所地址100190北京市海淀区中关村北一街2号(72)发明人张金明李锦阳张军夏钲豪张晓程武进米勤勇余坚(74)专利代理机构北京知元同创知识产权代理事务所(普通合伙)11535专利代理师刘元霞吕少楠(51)Int.Cl.B01D39/16(2006.01)B01D46/00(2022.01)权利要求书4页说明书11页附图2页(54)发明名称一种抗菌型空气过滤材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开一种抗菌型空气过滤材料及其制备方法和应用。含有抗菌成分的生物质基微米纤维，有效解决了用于空气过滤领域的无纺布材料没有抗菌功能，只能实现对细菌截留。另外，目前的无纺布材料为聚烯烃材料，不能生物降解，作为轻薄材料难于回收，使用后通常直接被抛弃从而带来环境污染问题。农林废弃物具有可再生、可生物降解、环境友好等特点，是一种重要的生物质资源。本发明利用农林废弃物为原料，制得具有抗菌功能的生物质基空气过滤材料，实现空气净化，同时抗菌且可完全生物降解。CN114832506ACN114832506A权利要求书1/4页1.一种含有抗菌成分的生物质基微米纤维，其特征在于，所述生物质基微米纤维的直径为0.5‑20μm；所述生物质基微米纤维中含有抗菌成分。2.根据权利要求1所述的含有抗菌成分的生物质基微米纤维，其特征在于，所述生物质基微米纤维的直径为3‑16μm。优选地，所述抗菌成分在生物质基微米纤维中质量分数高于0.1wt％。优选地，所述生物质基微米纤维的生物质由农林废弃物提供。优选地，所述农林废弃物选自木屑、树皮、木材边角料、刨花、食用菌基质、制糖废渣、中药渣、茶叶渣、秸秆、玉米芯、植物茎叶、果实外壳、藤蔓植物、树枝中的一种、两种或更多种。优选地，所述抗菌成分包括下述物质中的一种、两种或更多种：银、铜、氯化银、溴化银、碘化银、硝酸银、氯化铜、氯化锌、氧化铜、氧化锌、壳聚糖、甲壳素、姜黄素、聚乙烯亚胺、阳离子型抗菌剂、酚类抗菌剂和胍类抗菌剂中的一种、两种或更多种。优选地，所述银、铜、氯化银、溴化银、碘化银、氧化铜、氧化锌、壳聚糖、甲壳素和/或姜黄素为微纳米颗粒。优选地，所述阳离子型抗菌剂中的阳离子选自季铵盐型阳离子、咪唑盐型阳离子和吡啶盐型阳离子中的一种、两种或更多种。优选地，所述酚类抗菌剂选自茶多酚、苯酚、卤代苯酚和双酚中的一种、两种或更多种。优选地，所述胍类抗菌剂选自烷基单胍、烷基双胍、芳香基胍、酰基胍、胍类聚合物及其前述物质的盐中的一种、两种或更多种。优选地，所述抗菌成分与生物质基微米纤维为物理复合。例如，抗菌成分附着在生物质基微米纤维表面和/或内部。优选地，所述含有抗菌成分的生物质基微米纤维至少表面带有电荷。优选地，所述含有抗菌成分的生物质基微米纤维的表面和内容均带有电荷。例如，所述电荷为正电荷或负电荷。优选地，所述电荷在生物质基微米纤维表面均匀分布；进一步的，所述电荷在生物质基微米纤维表面和内部均匀分布。优选地，由农林废弃物提供的生物质为带电荷的生物质，例如为带有正电荷的生物质或带有负电荷的生物质。例如，所述带正电荷的生物质可以选自壳聚糖、甲壳素、含有季铵盐基团的多糖衍生物、含有咪唑盐基团的多糖衍生物、含有吡啶盐基团的多糖衍生物、表面季铵盐化的生物质、表面咪唑盐化的生物质和表面吡啶盐化的生物质中的一种、两种或更多种。例如，所述带负电荷的生物质可以选自羧甲基纤维素、羧甲基淀粉、羧甲基壳聚糖、海藻酸盐、氧化纤维素、氧化淀粉、氧化壳聚糖、含有羧酸盐基团的多糖衍生物和表面羧酸化的生物质中的一种、两种或更多种。3.权利要求1或2所述含有抗菌成分的生物质基微米纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法选自下述四种制备方法中的任意一种：方法一：选择含有天然抗菌成分的农林废弃物为原料，将其全部或部分溶解在溶剂中，得到农林废弃物分散液；通过气流纺丝制备得到所述含有抗菌成分的生物质基微米纤维；方法二：将农林废弃物全部或部分溶解在溶剂中，得到农林废弃物分散液；向农林废弃物分散液中加入具有抗菌性的金属盐，农林废弃物中的活性成分使金属离子至少部分被还原，通过气流纺丝，制备得到所述含有抗菌成分的生物质基微米纤维；2CN114832506A权利要求书2/4页方法三：将农林废弃物全部或部分溶解在溶剂中，得到农林废弃物分散液；向农林废弃物分散液中加入有机抗菌剂或金属氧化物，通过气流纺丝，制备得到所述含有抗菌成分的生物质基微米纤维；方法四：将农林废弃物全部或部分溶解在溶剂中，得到农林废弃物分散液，通过气流纺丝，制得生物质基微米纤维；将生物质基微米纤维置于