本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种负离子空气净化膜的制备方法。
背景技术
在空气净化领域所使用的滤网的材料多为玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二酯纤维、聚对苯二甲酸丁二酯纤维、涤纶纤维、聚丙烯纤维等材料。醋酸纤维素分子式为[c6h7o2(ococh3)x(oh)3-x]n，n＝200～400，x＝2.28～2.49(相当于醋酸含量53％～56％)时为二醋酸纤维素，二醋酸纤维素的乙酰基含量为38％～40％。二醋酸纤维素具有耐候性、耐冲击、耐油、不带静电、二次加工性好等许多优良性能。由于二醋酸纤维丝束用于卷烟过滤嘴具有吸味效果好、质地坚挺、截留烟气焦油效率高和构形美观等优点而广泛用于烟草工业，然而，并没有将之用于空气净化领域的研究。
奇冰石，矿物学家称之为电气石，由镁、铁、锡、锰、钠、钴、硅、氟、铜、钛、硒等微量元素及矿物质组成。奇冰石是一种成分和结构极为复杂的天然矿石，其晶体结构决定了它具有沿c轴两个结晶端天然的正、负极性。奇冰石的电场特性，就像矿铁矿石具有天然磁场一样也是天然的，其电极化强度越大，产生负离子的能力就越强。它对空气质量和人体健康都有直接的、重要的影响。增加空气中负离子的含量，能一定程度的去除空气中的烟雾粉尘、霉变异味，起到净化空气的作用。负离子不但能使人们感到空气清新还有其他的功效：1、具有镇静安神作用，并能消除疲劳，促进睡眠及增加食欲。2、具有吸附烟雾、除尘作用。3、改善心肌功能，有利于高血压和心脑血管疾患病人的病情恢复。4、改善大脑功能，增强机体免疫力，促进新陈代谢，调节神经机能，消除疲劳。
利用生物高分子及其聚合物成本的优势和强大的功能，对促进我们致力于空气净化材料的研发和应用具有重大意义。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供一种负离子空气净化膜的制备方法，采用醋酸纤维素作为主要材料制备混合纤维溶液，结合改性的奇冰石粉，通过静电纺丝的方法制备得到新型的负离子空气净化膜。
本发明采用的技术方案是：一种负离子空气净化膜的制备方法，包括以下步骤：
1)混合纤维溶液的制备：将混合纤维以1:1～1:300的重量比溶解于溶剂中；
2)奇冰石粉的改性：筛选奇冰石粉至乙醇溶液中，进行高速分散和高压均质处理，处理后加入螯合型乳酸钛盐，搅拌静置分层，取下层粉体烘干备用；
3)将步骤2)中改性后的奇冰石粉与步骤1)中制备的混合纤维溶液共混，进行高速分散和高压均质处理，处理后通过静电纺丝将纺丝液电纺到纱布表面，即得本发明制备的负离子空气净化膜。
具体的，步骤1)中的混合纤维包括重量百分比为70％～100％醋酸纤维，其余为天然植物纤维、聚对苯二甲酸乙二酯纤维、聚对苯二甲酸丁二酯纤维、聚乙烯醇缩醛纤维、涤纶纤维、聚丙烯纤维或聚乳酸纤维的一种或多种，重量百分比为0％～30％。
具体的，步骤1)中的溶剂为甲酸、乙酸、氯仿、n、n-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、丙酮、四氢呋喃、十六烷基三甲基溴化胺中的一种或多种混合。
具体的，步骤1)中的混合纤维包括80％的醋酸纤维，其余为天然植物纤维和聚对苯二甲酸乙二酯纤维，所占重量百分比为20％；溶剂为甲酸、乙酸和丙酮，甲酸、乙酸、丙酮的重量比为甲酸：乙酸：丙酮＝2:1:2。
更具体的，步骤2)中的奇冰石粉筛选大小为30～150nm，乙醇溶液体积百分比为40～75％，奇冰石粉与乙醇溶液的重量比为奇冰石粉：乙醇溶液＝1:10～1:20。
更具体的，步骤2)中奇冰石粉在乙醇溶液中分散和均质的条件为：压力30～60mpa、搅拌速度为15000～30000r/min，处理时间60～90min。
更具体的，步骤2)中均质化处理后加入螯合型乳酸钛盐，螯合型乳酸钛盐重量为均质化处理后奇冰石粉重量的10～15％，搅拌2～5h，静置8～10h。
更具体的，步骤3)中改性的奇冰石粉与混合纤维溶液按照1:60～1:150的比例共混。
更具体的，步骤3)中改性的奇冰石粉在混合纤维溶液中分散和均质的条件为：压力40～70mpa、搅拌速度为10000～20000r/min，处理时间90～150min。
步骤2)中，奇冰石粉在在乙醇溶液中以30～60mpa的压力和15000～30000r/min的搅拌速度分散和均质，能够使奇冰石粉微粒化，且充分溶于乙醇溶液中；步骤3)中，奇冰石粉需要充分溶于混合纤维溶液，保持混合纤维溶液的均一性，为后续静电纺丝作准备，因此应以更高的40～70mpa的压力和10000～20000r/min的搅拌速度分散和均质，且搅拌时间更长，处理时间90～150min。
本发明的有益效果在于：1)以醋酸纤维素为主要材料制备混合纤维溶液，成本低廉、容易降解回收、环境友好；2)将奇冰石粉均质在混合纤维溶液中，分解得到负离子，达到净化空气的目的；3)空气净化膜由以醋酸纤维素为主的材料溶于溶质得到的聚合物混合液通过静电纺丝法制备而成，方法简单，制得的空气净化膜的参数为：面密度为30～120g/m2、厚度为0.3～0.8mm、抗张强度:8～15kn/m。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案作进一步说明，但并不局限于此，凡采用对本发明技术方案同等替换或修改，而不脱离本发明技术原理及主旨，均应涵盖在本发明要求的保护范围。
实施例1
一种负离子空气净化膜的制备方法，包括以下步骤：
1)混合纤维溶液的制备：将1kg混合纤维以1:10的重量比溶解于溶剂中，其中，混合纤维以醋酸纤维为主，其重量百分比为70％，其余为聚对苯二甲酸乙二酯纤维，重量百分比为30％；溶剂为甲酸、乙酸和氯仿的混合溶剂，甲酸：乙酸：氯仿＝1:5:5(重量比)。
2)奇冰石粉的改性：筛选粒径为30nm的奇冰石粉；取100g的奇冰石粉至于乙醇中，乙醇溶液体积百分比为40％，奇冰石粉与乙醇溶液的重量比为奇冰石粉：乙醇溶液＝1:10，在压力为30mpa、搅拌速度为15000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理60min；均质化处理后的奇冰石粉加入螯合型乳酸钛盐，螯合型乳酸钛盐重量为均质化处理后奇冰石粉重量的10％，搅拌2h；静置8h后，溶液分层，取出下层粉体，烘干研磨密封备用。
3)将步骤2表面改性的奇冰石粉与步骤1混合纤维溶液按1：60的比例共混后，在压力为40mpa、搅拌速度为10000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理90min。均质化处理后的共混溶液通过静电纺丝将纺丝液电纺到纱布表面即得本发明制备的新型负离子空气净化膜。该膜的面密度为30g/m2、厚度为0.3mm、抗张强度:8kn/m。
实施例2
一种负离子空气净化膜的制备方法，包括以下步骤：
1)混合纤维溶液的制备：将1kg混合纤维以1:150的重量比溶解于溶剂中，其中，混合纤维以醋酸纤维为主，重量百分比为80％，其余为天然植物纤维和涤纶纤维，重量百分比为20％，天然植物纤维：涤纶纤维＝1:5(重量比)；溶剂为甲酸、乙酸、氯仿和丙酮的混合溶剂，甲酸：乙酸：氯仿：丙酮＝1:5:5:5(重量比)。
2)奇冰石粉的改性：筛选粒径为70nm的奇冰石粉；取100g的奇冰石粉至于乙醇中，乙醇溶液体积百分比为60％、奇冰石粉与乙醇溶液的重量比为奇冰石粉：乙醇溶液＝1:15，在压力为50mpa、搅拌速度为20000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理70min；均质化处理后的奇冰石粉加入螯合型乳酸钛盐，螯合型乳酸钛盐重量为均质化处理后奇冰石粉重量的12％，搅拌3h；静置9h后，溶液分层，取出下层粉体，烘干研磨密封备用。
3)将步骤2表面改性的奇冰石粉与步骤1混合纤维溶液按1：100的比例共混后，在压力为60mpa、搅拌速度为15000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理100min。均质化处理后的共混溶液通过静电纺丝将纺丝液电纺到纱布表面即得本发明制备的新型负离子空气净化膜。该膜的面密度为80g/m2、厚度为0.5mm、抗张强度:10kn/m。
实施例3
一种负离子空气净化膜的制备方法，包括以下步骤：
1)混合纤维溶液的制备：将3kg混合纤维以1:300的重量比溶解于溶剂中，其中，混合纤维为醋酸纤维，重量百分比为100％，溶剂为丙酮。
2)奇冰石粉的改性：筛选粒径为150nm的奇冰石粉；取100g的奇冰石粉至于乙醇中，乙醇溶液体积百分比为750％、奇冰石粉与乙醇溶液的重量比为奇冰石粉：乙醇溶液＝1:20，在压力为60mpa、搅拌速度为30000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理90min；均质化处理后的奇冰石粉加入螯合型乳酸钛盐，螯合型乳酸钛盐重量为均质化处理后奇冰石粉重量的15％，搅拌5h；静置10h后，溶液分层，取出下层粉体，烘干研磨密封备用。
3)将步骤2表面改性的奇冰石粉与步骤1混合纤维溶液按1：150的比例共混后，在压力为70mpa、搅拌速度为20000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理150min。均质化处理后的共混溶液通过静电纺丝将纺丝液电纺到纱布表面即得本发明制备的新型负离子空气净化膜。该膜的面密度为120g/m2、厚度为0.8mm、抗张强度:15kn/m。
实施例4
一种负离子空气净化膜的制备方法，包括以下步骤：
1)混合纤维溶液的制备：将2kg混合纤维以1:1的重量比溶解于溶剂中，其中，混合纤维为醋酸纤维，重量百分比为90％，其余为聚乙烯醇缩醛纤维和聚丙烯纤维，重量百分比为10％，聚乙烯醇缩醛纤维：聚丙烯纤维＝1:4(重量比)；溶剂为二甲基乙酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，二甲基乙酰胺：四氢呋喃＝1:2(重量比)。
2)奇冰石粉的改性：筛选粒径为100nm的奇冰石粉；取100g的奇冰石粉至于乙醇中，乙醇溶液体积百分比为65％、奇冰石粉与乙醇溶液的重量比为奇冰石粉：乙醇溶液＝1:15，在压力为60mpa、搅拌速度为25000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理80min；均质化处理后的奇冰石粉加入螯合型乳酸钛盐，螯合型乳酸钛盐重量为均质化处理后奇冰石粉重量的14％，搅拌4h；静置910h后，溶液分层，取出下层粉体，烘干研磨密封备用。
3)将步骤2表面改性的奇冰石粉与步骤1混合纤维溶液按1：130的比例共混后，在压力为65mpa、搅拌速度为18000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理130min。均质化处理后的共混溶液通过静电纺丝将纺丝液电纺到纱布表面即得本发明制备的新型负离子空气净化膜。该膜的面密度为100g/m2、厚度为0.87mm、抗张强度:12kn/m。
实施例5
一种负离子空气净化膜的制备方法，包括以下步骤：
1)混合纤维溶液的制备：将1kg混合纤维以1:220的重量比溶解于溶剂中，其中，混合纤维以醋酸纤维为主，重量百分比为80％，其余为天然植物纤维和聚对苯二甲酸丁二酯纤维，重量百分比为20％，天然植物纤维和聚对苯二甲酸丁二酯纤维＝1:2(重量比)；溶剂为甲酸、乙酸和丙酮的混合溶剂，甲酸：乙酸和丙酮＝2:1:2(重量比)。
2)奇冰石粉的改性：筛选粒径为135nm的奇冰石粉；取300g的奇冰石粉至于乙醇中，乙醇溶液体积百分比为68％、奇冰石粉与乙醇溶液的重量比为奇冰石粉：乙醇溶液＝1:19，在压力为40mpa、搅拌速度为27000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理75min；均质化处理后的奇冰石粉加入螯合型乳酸钛盐，螯合型乳酸钛盐重量为均质化处理后奇冰石粉重量的11％，搅拌3.5h；静置9h后，溶液分层，取出下层粉体，烘干研磨密封备用。
3)将步骤2表面改性的奇冰石粉与步骤1混合纤维溶液按1：115的比例共混后，在压力为70mpa、搅拌速度为17000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理125min。均质化处理后的共混溶液通过静电纺丝将纺丝液电纺到纱布表面即得本发明制备的新型负离子空气净化膜。该膜的面密度为100g/m2、厚度为0.7mm、抗张强度:14kn/m。
实施例6
一种负离子空气净化膜的制备方法，包括以下步骤：
1)混合纤维溶液的制备：将1kg混合纤维以1:80的重量比溶解于溶剂中，其中，混合纤维以醋酸纤维为主，重量百分比为75％，其余为聚对苯二甲酸丁二酯纤维、聚丙烯纤维和聚乳酸纤维，重量百分比为25％，聚对苯二甲酸丁二酯纤维：聚丙烯纤维:聚乳酸纤维＝1:3:2(重量比)；溶剂为甲酸、氯仿、十六烷基三甲基溴化胺和n、n-二甲基甲酰胺的混合溶剂，甲酸：氯仿：十六烷基三甲基溴化胺：n、n-二甲基甲酰胺＝1:2:2:1(重量比)。
2)奇冰石粉的改性：筛选粒径为55nm的奇冰石粉；取200g的奇冰石粉至于乙醇中，乙醇溶液体积百分比为50％、奇冰石粉与乙醇溶液的重量比为奇冰石粉：乙醇溶液＝1:12，在压力为45mpa、搅拌速度为22000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理75min；均质化处理后的奇冰石粉加入螯合型乳酸钛盐，螯合型乳酸钛盐重量为均质化处理后奇冰石粉重量的13％，搅拌2.5h；静置9.5h后，溶液分层，取出下层粉体，烘干研磨密封备用。
3)将步骤2表面改性的奇冰石粉与步骤1混合纤维溶液按1：85的比例共混后，在压力为55mpa、搅拌速度为12000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理110min。均质化处理后的共混溶液通过静电纺丝将纺丝液电纺到纱布表面即得本发明制备的新型负离子空气净化膜。该膜的面密度为60g/m2、厚度为0.5mm、抗张强度:9kn/m。
实施例7
一种负离子空气净化膜的制备方法，包括以下步骤：
1)混合纤维溶液的制备：将1kg混合纤维以1:35的重量比溶解于溶剂中，其中，混合纤维为醋酸纤维，重量百分比为100％；溶剂为n、n-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、丙酮的混合溶剂，n、n-二甲基甲酰胺：二甲基乙酰胺：丙酮＝1:3:2(重量比)。
2)奇冰石粉的改性：筛选粒径为105nm的奇冰石粉；取200g的奇冰石粉至于乙醇中，乙醇溶液体积百分比为75％、奇冰石粉与乙醇溶液的重量比为奇冰石粉：乙醇溶液＝1:16，在压力为30mpa、搅拌速度为22000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理65min；均质化处理后的奇冰石粉加入螯合型乳酸钛盐，螯合型乳酸钛盐重量为均质化处理后奇冰石粉重量的10％，搅拌5h；静置8.5h后，溶液分层，取出下层粉体，烘干研磨密封备用。
3)将步骤2表面改性的奇冰石粉与步骤1混合纤维溶液按1：118的比例共混后，在压力为55mpa、搅拌速度为15500r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理150min。均质化处理后的共混溶液通过静电纺丝将纺丝液电纺到纱布表面即得本发明制备的新型负离子空气净化膜。该膜的面密度为40g/m2、厚度为0.8mm、抗张强度:13kn/m。
实施例8
一种负离子空气净化膜的制备方法，包括以下步骤：
1)混合纤维溶液的制备：将2kg混合纤维以1:140的重量比溶解于溶剂中，其中，混合纤维以醋酸纤维为主，重量百分比为75％，其余为聚乙烯醇缩醛纤维、涤纶纤维和聚乳酸纤维，重量百分比为25％，聚乙烯醇缩醛纤维：涤纶纤维：聚乳酸纤维＝1:1:4(重量比)；溶剂为乙酸、二甲基乙酰胺、四氢呋喃和十六烷基三甲基溴化胺的混合溶剂，乙酸、二甲基乙酰胺、四氢呋喃和十六烷基三甲基溴化胺＝2:3:2:1(重量比)。
2)奇冰石粉的改性：筛选粒径为95nm的奇冰石粉；取200g的奇冰石粉至于乙醇中，乙醇溶液体积百分比为70％、奇冰石粉与乙醇溶液的重量比为奇冰石粉：乙醇溶液＝1:19，在压力为55mpa、搅拌速度为25000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理85min；均质化处理后的奇冰石粉加入螯合型乳酸钛盐，螯合型乳酸钛盐重量为均质化处理后奇冰石粉重量的11％，搅拌2.5h；静置9h后，溶液分层，取出下层粉体，烘干研磨密封备用。
3)将步骤2表面改性的奇冰石粉与步骤1混合纤维溶液按1：100的比例共混后，在压力为65mpa、搅拌速度为18000r/min的条件下进行高速分散和高压均质处理100min。均质化处理后的共混溶液通过静电纺丝将纺丝液电纺到纱布表面即得本发明制备的新型负离子空气净化膜。该膜的面密度为110g/m2、厚度为0.7mm、抗张强度:10kn/m。