本发明涉及过滤膜领域，具体为一种空气过滤膜及其制备方法。
背景技术：
1、随着人类社会的发展、城镇化和工业化水平的日益提高，环境污染特别是空气污染日益严重，给人类健康带来了严重威胁，因此关于空气过滤材料的研究显得尤为重要。空气过滤材料主要分为针刺空气过滤材料、静电纺空气过滤材料和熔喷空气过滤材料。其中静电纺空气过滤材料因具有高过滤效率和低阻力、高表面积等优势，被认为在空气过滤领域大有可为。被污染的空气中除了存在着大量的细小污染物颗粒物外，还有一些致病的微生物等。普通静电纺空气过滤材料很难做到同时过滤这些污染物。因此，本发明制备了一种具有优良抗菌性能的空气过滤膜。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种空气过滤膜及其制备方法。
2、本发明解决所述空气过滤膜技术问题的技术方案是，提供一种空气过滤膜，所述空气过滤膜是由改性聚丙烯和功能性氧化石墨烯混匀后进行静电纺丝堆积成膜得到。
3、作为优化，所述改性聚丙烯是由聚丙烯依次和马来酸酐、2,6-二叔丁基-4-羟甲基苯酚反应得到。
4、作为优化，所述聚丙烯，来自上海优诚国际贸易有限公司。
5、作为优化，所述功能性氧化石墨烯是由预改性氧化石墨烯、含磷硅氧烷和3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷反应后，再接枝双氰胺得到。
6、作为优化，所述预改性氧化石墨烯是由氧化石墨烯用氢氧化钠封端后和3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷反应得到。
7、作为优化，所述氧化石墨烯型号为go1211，来自昂星新型碳材料常州有限公司。
8、作为优化，所述含磷硅氧烷是由烯丙基甲基二甲氧基硅烷和dopo反应得到。。
9、本发明解决所述方法技术问题的技术方案是，提供一种空气过滤膜的制备方法，包括以下制备步骤：
10、(1)将烯丙基甲基二甲氧基硅烷、dopo和无水乙醇按质量比1:(1.4～1.6):(9～11)混匀，在氮气氛围中，80～90℃、270～290r/min搅拌回流2～4h，在50～60℃旋转蒸发1～2h，在75～85℃干燥3～5h，得到含磷硅氧烷；
11、(2)将氧化石墨烯和0.3～0.5wt％的氢氧化钠水溶液按质量比1:(145～155)混匀，在35～45℃、100～200rpm搅拌55～65min后过滤，用丙酮和无水乙醇分别洗涤3～5次，在65～75℃干燥5～7h，得到碱性封端氧化石墨烯；将碱性封端氧化石墨烯、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和甲醇按质量比1:(2～3):(8～10)混匀，在氮气氛围中、60～70℃、100～200rpm搅拌6～8h，自然冷却至室温后离心，用甲醇和去离子水分别洗涤3～5次，在55～65℃干燥9～11h，得到预改性氧化石墨烯；
12、(3)将预改性氧化石墨烯、含磷硅氧烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、三氯化铁和二氯乙烷按质量比1:(1～2):(1.3～1.5):(2～3):(14～16)混匀，在35～45℃、100～200rpm搅拌3～5h，升温至75～85℃继续搅拌19～21h，自然冷却至室温后过滤，用二氯甲烷和无水甲醇分别洗涤4～6次，在55～65℃干燥23～25h，得到改性氧化石墨烯；将改性氧化石墨烯、双氰胺和去离子水按质量比1:(1.2～1.4):(7～9)混匀，加入5～7mol/l的盐酸溶液调节溶液ph至3～4，在氮气氛围中、95～105℃、100～200rpm回流反应5～7h，自然冷却至室温后过滤，用去离子水洗涤3～5次，在65～75℃干燥6～8h，得到功能性氧化石墨烯；
13、(4)将聚丙烯在175～185℃、55～65rpm加热2～4min，加入聚丙烯质量0.02～0.04倍的马来酸酐，搅拌2～4min，加入聚丙烯质量0.0002～0.0003倍的过氧化二异丙苯，反应5～15min，自然冷却至室温，得到预改性聚丙烯；将预改性聚丙烯和甲苯按质量比1:(8～10)混匀，在40～50℃、200～300rpm搅拌1～2h，加入0.09～0.11mol/l的氢氧化钠溶液调节ph至8～9，加入预改性聚丙烯质量1～2倍的2,6-二叔丁基-4-羟甲基苯酚，继续搅拌4～6h，加入0.09～0.11mol/l的盐酸溶液调节ph至6～7，自然冷却至室温后过滤，用无水乙醇洗涤3～5次，在55～65℃干燥23～25h，得到改性聚丙烯；
14、(5)将改性聚丙烯、功能性氧化石墨烯和n,n-二甲基甲酰胺按质量比1:(0.011～0.013):(6～7)混匀，在20～30℃、200～300rpm搅拌1～2h，静置10～20min，得到纺丝液；将纺丝液进行静电纺丝后堆叠成膜，在75～85℃干燥23～25h，得到空气过滤膜。
15、作为优化，步骤(1)所述含磷硅氧烷的反应方程式为：
16、
17、作为优化，步骤(2)所述预改性氧化石墨烯的反应方程式为：
18、
19、作为优化，步骤(3)所述改性氧化石墨烯的反应方程式为：
20、
21、作为优化，步骤(3)所述功能性氧化石墨烯的反应方程式为：
22、
23、作为优化，步骤(4)所述预改性聚丙烯的反应方程式为：
24、
25、作为优化，步骤(4)所述改性聚丙烯的反应方程式为：
26、
27、作为优化，步骤(5)所述静电纺丝工艺参数为：纺丝电压25kv、环境湿度35％、接收距离18cm、滚筒主轴转速70r/min、注射速率1.5ml/h。
28、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
29、本发明在制备空气过滤膜时，将烯丙基甲基二甲氧基硅烷和dopo反应得到含磷硅氧烷；将氧化石墨烯用氢氧化钠封端后和3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷反应得到预改性氧化石墨烯；将预改性氧化石墨烯、含磷硅氧烷和3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷反应后，再接枝双氰胺得到功能性氧化石墨烯；将聚丙烯依次和马来酸酐、2,6-二叔丁基-4-羟甲基苯酚反应得到改性聚丙烯；将改性聚丙烯和功能性氧化石墨烯混匀后进行静电纺丝堆积成膜得到空气过滤膜。
30、首先，将烯丙基甲基二甲氧基硅烷和dopo反应得到含磷硅氧烷；将氧化石墨烯用氢氧化钠封端后和3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷反应得到预改性氧化石墨烯；将预改性氧化石墨烯、含磷硅氧烷和3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷反应后，再接枝双氰胺得到功能性氧化石墨烯；通过磷氢加成反应得到含磷硅氧烷，引入能够与热分解产生的游离基团进行反应的磷元素，反应生成的氢氧化磷等化合物，能够消耗燃料供给，减少燃烧反应的发生，形成惰性炭层，阻止、减缓火焰蔓延，提高空气过滤膜的阻燃性能；利用氢氧化钠对氧化石墨烯进行封端，避免羧基、羟基影响氨基和环氧基的反应，同时引入金属阳离子，提高空气过滤膜的抗静电性能；在氧化石墨烯表面接枝3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，为聚合硅氧长链提供反应位点，在高温下能够形成不可燃陶瓷层，进一步提高空气过滤膜的阻燃性能；硅氧长链上保留的氨基与双氰胺反应得到双胍结构，能够干扰细胞代谢，影响细菌生长繁殖，提高空气过滤膜的抗菌性。
31、其次，将聚丙烯依次和马来酸酐、2,6-二叔丁基-4-羟甲基苯酚反应得到改性聚丙烯；将改性聚丙烯和功能性氧化石墨烯混匀后进行静电纺丝堆积成膜得到空气过滤膜；利用熔融接枝在聚丙烯主链上引入马来酸酐极性基团，再通过酯化反应接枝2,6-二叔丁基-4-羟甲基苯酚，能够捕捉氧自由基提供质子，从而破坏自由基的活性，提高空气过滤膜的抗老化性；同时，马来酸酐和羟基进行酯化反应能够形成大量羧基阴离子，通过静电结合与功能性氧化石墨烯形成交联，提高空气过滤膜的力学性能。
1.一种空气过滤膜，其特征在于，所述空气过滤膜是由改性聚丙烯和功能性氧化石墨烯混匀后进行静电纺丝堆积成膜得到；
2.一种空气过滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
3.根据权利要求2所述的一种空气过滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含磷硅氧烷的反应方程式为：
4.根据权利要求2所述的一种空气过滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述预改性氧化石墨烯的反应方程式为：
5.根据权利要求2所述的一种空气过滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述改性氧化石墨烯的反应方程式为：
6.根据权利要求2所述的一种空气过滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述功能性氧化石墨烯的反应方程式为：
7.根据权利要求2所述的一种空气过滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述预改性聚丙烯的反应方程式为：
8.根据权利要求2所述的一种空气过滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述改性聚丙烯的反应方程式为：
9.根据权利要求2所述的一种空气过滤膜的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述静电纺丝工艺参数为：纺丝电压25kv、环境湿度35％、接收距离18cm、滚筒主轴转速70r/min、注射速率1.5ml/h。
