本发明涉及聚乳酸材料的功能化技术领域，具体涉及一种用于吸附pm2.5的高吸附性多孔复合薄膜。
背景技术：
近几年，中国的雾霾问题日益严重，其中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物(pm2.5)更是对人类的身体健康产生了巨大的威胁。因此，人们对于能够吸附阻隔pm2.5的材料需求日甚。然而目前的吸附材料的吸附能力和力学性能等还具有一定缺陷，因此制备出综合性能良好的吸附材料是目前急需解决的问题。
聚乳酸(pla)作为一种生物可降解材料，其静电纺丝纤维膜不仅具备良好的生物可降解性、物理机械性及相容性，而且其具有的比表面积高、孔隙率大等特点使其具有良好的吸附性能，在吸附过滤口罩方面有较好的应用前景。
金属有机骨架材料(mofs)是一种新型的多孔材料，具有比表面积大、吸附性能好、结构多样性、孔道尺寸可调及骨架可修饰等优点，已经广泛应用于气体存储、催化、传感、分离以及生物医学等领域。zif-8(沸石咪唑酯骨架)，作为一种金属有机骨架材料，是以锌为配位中心，二甲基咪唑为配体的多孔晶体材料。与传统材料相比，zif-8制备简单，结构复杂程度高，具有很高的反应活性和选择性。mofs具有良好的吸附性能(秦卫平.用于甲苯吸附的mofs材料的合成及性能研究[d].华南理工大学，2013：1-5.；张志娟，几种金属有机骨架材料的表面改性及其对co2/n2/h2o吸附性能[d].华南理工大学，2012：1-5.)。zif-8对模拟汽油中的噻吩吸附率达69.17％(李耀，金属有机骨架材料zif-8的制备及吸附性能研究[d].北京交通大学，2015：1-5.)。由于zifs晶体材料结构单元较为单一，限制了其功能(李锐，金属有机骨架及其衍生结构的构筑与功能特性[d].北京理工大学，2014：1-5.)。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于吸附pm2.5的高吸附性多孔复合薄膜，所述的多孔复合薄膜，通过将聚乳酸基体树脂与zif-8复合，并控制二者的比例，使得多孔复合薄膜不仅能够在添加适量zif-8后具有显著的力学性能和吸附性，并且产品可生物降解，安全无异味，绿色环保。
实现本发明目的技术解决方案为：
一种用于吸附pm2.5的高吸附性多孔复合薄膜，由质量比为(99～95)：(1～5)的聚乳酸基体树脂和zif-8经静电纺丝制成。
所述的zif-8表面积为1185m2/g，颗粒粒径为30～50nm。
进一步地，本发明还提供上述用于吸附pm2.5的高吸附性多孔复合薄膜的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，将聚乳酸与zif-8按质量比为(99～95):(1～5)在二氯甲烷溶液中共混，得到浓度为9～12wt％的静电纺丝液；
步骤2，将静电纺丝液置于静电纺丝装置中进行静电纺丝，在温度不小于20℃，相对湿度不小于50％的环境下，设置电压为20～28kv，流速为0.1～2ml/h，接收距离为15-23cm，制得多孔复合薄膜。
步骤1中，聚乳酸与zif-8的共混具体为：先将zif-8在二氯甲烷中超声分散均匀，再将聚乳酸溶于分散液中，继续超声共混。
优选地，步骤1中，超声分散时间不少于30min，超声共混时间不少于3小时。
更进一步地，本发明还提供上述多孔复合薄膜在吸附pm2.5中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)通过简单配比混合制得溶液并采用静电纺丝方法制得纤维薄膜，操作简单，成本低廉，薄膜孔径为纳米级别，比表面积大，孔隙率高，表面带有静电，吸附性能极强，吸附10分钟所吸附的pm2.5质量最高可达膜本身质量的35.5％；
(2)多孔复合薄膜力学性能提高，增强了薄膜的实际应用性能；
(3)多孔复合薄膜可回收，可重复使用，并且产品可生物降解，无异味，安全可靠，对人体和环境的危害及污染程度低，绿色环保。
附图说明
图1为比较例1的聚乳酸静电纺丝纤维膜(a1-a2)，实施例1的多孔复合薄膜(b1-b2)，实施例2的多孔复合薄膜(c1-c2)，实施例3的多孔复合薄膜(d1-d2)，实施例4的多孔复合薄膜(e1-e2)的sem图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详述。
本发明中的zif-8，根据现有方法制备，可参考文献(cravillonj等,chem.mater.，2011，23，2130-2141)报道的方法制备，即按照六水合硝酸锌、二甲基咪唑和甲醇的摩尔比1:4:1000的配比，先将六水合硝酸锌和二甲基咪唑分别溶于一半甲醇，然后将两种溶液共混反应生成zif-8，具体为：将六水合硝酸锌的甲醇溶液与2-甲基咪唑的甲醇溶液混合，室温下搅拌1h后静置24h，离心、甲醇洗、干燥所得。六水合硝酸锌的甲醇溶液浓度为1.487g/100ml，2-甲基咪唑的甲醇溶液浓度为1.602g/100ml。
比较例1
聚乳酸静电纺丝纤维膜对照组：
称取1.4722g聚乳酸溶解于10ml二氯甲烷中(聚乳酸质量分数为10wt％，做空白对照)，磁力搅拌3h使其充分溶解，制得静电纺丝液。在温度为20℃，相对湿度为50％的条件下进行静电纺，设置电压为20kv，纺丝液推进速度为0.5ml/h，接收距离为15cm，制得聚乳酸静电纺丝纤维膜。
图1(a1)和(a2)为聚乳酸静电纺丝纤维膜的sem图，可以看出，在此条件下的聚乳酸静电纺丝纤维膜具有多孔结构。由微机控制电子万能试验机进行力学性能测试，力学性能测试结果：拉伸强度1.26mpa，断裂伸长率56.60％。定义薄膜十分钟所吸附的pm2.5质量同薄膜质量比为吸附效率，材料的吸附效率为19.5％。
比较例2
称取147.2mgzif-8溶解于10ml二氯甲烷中，超声分散30min，加入1.325g聚乳酸(zif-8：聚乳酸＝10:90)，磁力搅拌3h使其充分溶解，制得静电纺丝液。用静电纺丝装置对静电纺丝液在温度为20℃，相对湿度为50％的条件下进行静电纺，设置电压为20kv，纺丝液推进速度为0.5ml/h，接收距离为20cm，制多孔复合薄膜。发现纺丝开始后，丝上伴有较多白色小颗粒，后期出丝量下降，直至无法出丝(此时10ml纺丝液只用了4ml，剩余6ml无法继续纺丝)。同时发现小烧杯内剩余纺丝液干涸后膜表面可见白色小颗粒。推测原因为zif-8量过多，分散不均匀，且纺丝液太浓稠。由此可见，此质量配比的纺丝液使用率过低，纺丝效果差。
实施例1
称取13.10mgzif-8溶解于10ml二氯甲烷中，超声分散30min，加入1.297g聚乳酸(zif-8：聚乳酸＝1:99)，磁力搅拌3h使其充分溶解，制得静电纺丝液。用静电纺丝装置对静电纺丝液在温度为20℃，相对湿度为50％的条件下进行静电纺，设置电压为20kv，纺丝液推进速度为0.5ml/h，接收距离为20cm，制得多孔复合薄膜。图1(b1)和(b2)为pla：zif-8为99:1的静电纺丝纤维膜的sem图，可以看出，在此条件下的聚乳酸静电纺丝纤维膜具有多孔结构。由微机控制电子万能试验机进行力学性能测试，力学性能测试结果：拉伸强度1.81mpa，断裂伸长率60.12％。定义薄膜十分钟所吸附的pm2.5质量同薄膜质量比为吸附效率，吸附效率为29.5％。
实施例2
称取36.13mgzif-8溶解于10ml二氯甲烷中，超声分散30min，加入1.7707g聚乳酸(zif-8：聚乳酸＝2:98)，磁力搅拌3h使其充分溶解，制得静电纺丝液。用静电纺丝装置对静电纺丝液在温度为25℃，相对湿度为60％的条件下进行静电纺，设置电压为25kv，纺丝液推进速度为1ml/h，接收距离为20cm，制得多孔复合薄膜。图1(c1)和(c2)为pla：zif-8为98:2的静电纺丝纤维膜的sem图，可以看出，在此条件下的聚乳酸静电纺丝纤维膜具有多孔结构。由微机控制电子万能试验机进行力学性能测试，力学性能测试结果：拉伸强度2.86mpa，断裂伸长率100.51％。定义薄膜十分钟所吸附的pm2.5质量同薄膜质量比为吸附效率，吸附效率为35.5％。
实施例3
称取44.17mgzif-8溶解于10ml二氯甲烷中，超声分散30min,加入1.4280g聚乳酸(zif-8：聚乳酸＝3:97)，磁力搅拌4h使其充分溶解，制得静电纺丝液。用静电纺丝装置对静电纺丝液在温度为30℃，相对湿度为60％的条件下进行静电纺，设置电压为23kv，纺丝液推进速度为0.1ml/h，接收距离为23cm，制得多孔复合薄膜。图1(d1)和(d2)为pla：zif-8为97:3的静电纺丝纤维膜的sem图，可以看出，在此条件下的聚乳酸静电纺丝纤维膜具有多孔结构。由微机控制电子万能试验机进行力学性能测试，力学性能测试结果：拉伸强度1.80mpa，断裂伸长率71.52％。定义薄膜十分钟所吸附的pm2.5质量同薄膜质量比为吸附效率，吸附效率为34.6％。
实施例4
称取73.35mgzif-8溶解于10ml二氯甲烷中，超声分散30min,加入1.3940g聚乳酸(zif-8：聚乳酸＝5:95)，磁力搅拌4h使其充分溶解，制得静电纺丝液。用静电纺丝装置对静电纺丝液在温度为35℃，相对湿度为70％的条件下进行静电纺，设置电压为30kv，纺丝液推进速度为2ml/h，接收距离为20cm，制得多孔复合薄膜。图1(e1)和(e2)为pla：zif-8为95:5的静电纺丝纤维膜的sem图，可以看出，在此条件下的聚乳酸静电纺丝纤维膜具有多孔结构。由微机控制电子万能试验机进行力学性能测试，力学性能测试结果：拉伸强度1.59mpa，断裂伸长率59.67％。定义薄膜十分钟所吸附的pm2.5质量薄膜质量比为吸附效率，吸附效率为28.6％。
通过以上对比例和实施例可以得到：zif-8能够有效增强聚乳酸材料，所述的多孔复合薄膜在实施例的组分配方内具有优异的吸附性能和力学性能。