一种光敏纳米纤维膜及其制备方法与应用

本发明涉及纳米纤维膜制备，具体为一种光敏纳米纤维膜及其制备方法与应用。背景技术：1、聚乙烯醇-共-聚乙烯(pva-co-pe)的纳米纤维膜是利用高压静电纺丝技术将聚乙烯醇-共-聚乙烯聚合物溶液制备成的一种具有高比表面积的纳米纤维膜。将传统的杀菌剂与纳米纤维膜结合后，其杀菌效率会随着杀菌剂的消耗而降低，杀菌持续性较差。而光敏剂在特定光源作用下可以持续产生大量具有杀菌活性的活性氧基团(ros)。所制备的光敏纳米纤维膜可在特定光源作用下，通过生成ros破坏微生物细胞结构，实现致病菌的灭活，因此将聚乙烯醇-共-聚乙烯(pva-co-pe)纳米纤维膜与光敏剂结合可以有效保证材料对微生物的杀灭效果。2、现有的光敏纳米纤维膜的制备手段为光敏剂和纳米纤维膜的静电纺丝原液按照一定比例混合，进行静电纺丝后得到具有光敏性的纳米纤维膜；应用于食品及农产品的包装可有效避免因食源性致病菌的污染而导致的食品安全问题。但混纺在纳米纤维膜中的光敏剂易脱落，从而导致该具有光敏特性的纳米纤维膜无法实现稳定的光敏特性。此外，此类材料安全性差，杀菌效率低，导致其无法广泛的应用于食品及农产品的包装。3、针对以上问题，本发明设计一种新型的光敏纳米纤维膜，以解决上述背景技术中存在的问题。技术实现思路1、(一)解决的技术问题2、针对现有技术的不足，本发明提供一种光敏纳米纤维膜及其制备方法与应用，此种共价接枝的光敏纳米纤维膜材料具有稳定的光敏特性、应用广泛性好、杀菌效率高且安全性强等优点，解决了现有的光敏纳米纤维膜光敏稳定性弱、应用广泛性差、杀菌效率低且安全性差等问题。3、(二)技术方案4、为实现上述光敏纳米纤维膜能够具有稳定的光敏特性、应用广泛性好、杀菌效率高且安全性强的目的，本发明提供如下技术方案：5、一种光敏纳米纤维膜，由以下配比的原辅料制成：聚乙烯醇-共-聚乙烯(pva-co-pe)、异丙醇(ipa)、维生素k3(vk3)、氢氧化钠(naoh)、2-甲基咪唑基锌盐(zif-8)、乙腈(mecn)、过氧化氢(h2o2)、水；所述纳米纤维膜为pva-co-pe纳米纤维膜，纺丝原液为pva-co-pe含量7～10％的异丙醇与水的混合溶液，通过电压：25～30kv，给料速度：1.5～2ml/h，纺丝距离：20cm制备出pva-co-pe纳米纤维膜。将vk3与zif-8、mecn、h2o2混合加热1.5h，反应温度为70℃；通过反应制备出具有环氧结构的环氧vk3(vk3o)；在碱性条件下加入vk3o与pva-co-pe纳米纤维膜发生环氧开环反应，将vk3共价接枝在pva-co-pe纳米纤维膜表面，反应温度为80℃。6、本发明提供第一种方案：一种光敏纳米纤维膜的制备方法，包括步骤7、s1.配备异丙醇与水的混合溶剂；8、s2.将聚乙烯醇-共-聚乙烯溶解于异丙醇与水的混合溶剂中；9、s3.将步骤s2制备的聚乙烯醇-共-聚乙烯溶液放置于静电纺丝机中制备pva-co-pe纳米纤维膜；10、s4.将维生素k3、2-甲基咪唑基锌盐、乙腈和过氧化氢在添加条件下进行反应，形成具有环氧结构的vk3o溶液；11、s5.将vk3o溶液干燥得到vk3o粉末；12、s6.将干燥的vk3o粉末加入到水中；13、s7.调整所得到的vk3o悬浊液至ph＝10.5～12.5后，将步骤s3得到的pva-co-pe纳米纤维膜放入；14、s8.将pva-co-pe纳米纤维膜与ph＝10.5～12.5的vk3o悬浊液在60～80℃加热1h，得到vk3-pva-co-pe光敏纳米纤维膜。15、优选的，步骤s1所述异丙醇与水的混合溶剂中，异丙醇与水的混合溶剂的加入比为异丙醇：水＝160ml：40ml。16、优选的，步骤s2所述聚乙烯醇-共-聚乙烯与异丙醇与水的混合溶剂的加入比为聚乙烯醇-共-聚乙烯：异丙醇与水的混合溶剂＝14g：200ml。17、优选的，步骤s3所述的pva-co-pe纳米纤维膜的制备过程为：18、(1)将步骤s2所述比例的聚乙烯醇-共-聚乙烯加入异丙醇与水的混合溶剂后，在90℃条件下加热完全溶解；19、(2)将溶解后的溶液添加在10ml注射器中，在电压：25～30kv，给料速度：1.5～2ml/h，纺丝距离：20cm的条件下，得到具有纳米纤维结构的pva-co-pe纳米纤维膜。20、优选的，步骤s4所述的具有环氧结构的vk3o溶液的制备过程包括将170mg vk3、33mg zif-8、10ml mecn、270mg h2o2在反应温度为70℃，转速为500rpm/min的添加条件下反应1.5h，反应结束后在5000×g的条件下离心1min，取上清液将zif-8分离，形成具有环氧结构的vk3o溶液。21、优选的，在步骤s6中，干燥的vk3o粉末与水的加入比为vk3o粉末：水＝100mg：10ml。22、优选的，步骤s7使用naoh溶液，将溶解后的vk3o悬浊液ph调至12。23、优选的，步骤s8所述的光敏纳米纤维膜的制备过程为将pva-co-pe纳米纤维膜与ph＝12的vk3o悬浊液在80℃，转速为500rpm/min的条件下持续搅拌1h，得到光敏纳米纤维膜。24、优选的，所述制备方法还包括步骤25、s9.将步骤s8得到的光敏纳米纤维膜放入水溶液中，使用1mm的hcl调节水溶液的ph＝7后使用清水清洗，在室温条件下干燥，最终得到vk3-pva-co-pe光敏纳米纤维膜。26、本发明提供第二种方案：一种光敏纳米纤维膜，包括pva-co-pe纳米纤维膜和环氧vk3，所述环氧vk3具有环氧结构，且环氧vk3在碱性条件下通过环氧开环反应共价接枝在pva-co-pe纳米纤维膜中。27、本发明提供第三种方案：一种光敏纳米纤维膜在食品包装袋或农产品包装袋中的应用，所述光敏纳米纤维膜在光照条件下，可产生大量ros(活性氧基团)，实现对食源性致病微生物的有效杀灭。28、(三)有益效果29、与现有技术相比，本发明提供了一种光敏纳米纤维膜及其制备方法与应用，具备以下有益效果：30、1.本发明设计了一种光敏纳米纤维膜，由以下配比的原辅料制成：聚乙烯醇-共-聚乙烯(pva-co-pe)、异丙醇(ipa)、维生素vk3(vk3)、氢氧化钠(naoh)、2-甲基咪唑基锌盐(zif-8)、乙腈(mecn)、过氧化氢(h2o2)、水，在碱性条件下加入vk3o与pva-co-pe纳米纤维膜发生环氧开环反应，将vk3共价接枝在pva-co-pe纳米纤维膜中；经试验验证，本共价接枝光敏纳米纤维膜具有稳定的光敏特性，能有效解决现有技术存在的光敏纳米纤维膜光敏性能不稳定的问题。31、2.本发明设计了一种光敏纳米纤维膜的制备方法，本方法通过静电纺丝技术制备纳米纤维膜，通过将维生素k3(vk3)、2-甲基咪唑基锌盐(zif-8)、乙腈(mecn)、过氧化氢(h2o2)按照一定比例混合、加热、干燥，得到环氧vk3o，将vk3o添加在水中调至ph＝12，在80℃条件下反应1h，得到共价接枝的光敏纳米纤维膜；能够有效解决背景技术中存在的问题，使得得到的光敏纳米纤维膜具有稳定的光敏特性，提高了光敏纳米纤维膜材料的性能。32、3.本发明所制备的光敏纳米纤维膜在光照条件下，可产生大量ros，可实现对食源性致病微生物的有效杀灭，能够广泛应用于食品及农产品的包装；具有应用广泛性好、杀菌效率高且安全性强等优点；实现了能够具有稳定的光敏特性、应用广泛性好、杀菌效率高且安全性强的目的。