一種納米纖維多層復(fù)合過濾口罩及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于日用品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種功能性口罩。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人民的生活水平得到了大幅提高，但是經(jīng)濟發(fā)展的同時也帶來了非常嚴峻的環(huán)境問題，由于工業(yè)生產(chǎn)、日常發(fā)電及汽車尾氣排放等過程中燃燒而排放的大量殘留物及各種自然災(zāi)害如火山爆發(fā)等原因，使空氣中的顆粒物濃度大大增加，特別是PM2.5顆粒(空氣中直徑小于2.5um的極細顆粒物)，它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比，細顆粒物粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。研宄表明，顆粒越小對人體健康的危害越大。細顆粒物能飄到較遠的地方，因此影響范圍較大。
[0003]為了防止這種細顆粒物對人體的侵害，口罩成了人們生活中的必備品，目前的口罩主要應(yīng)用的材料為傳統(tǒng)的非織造無紡布，這種材料的直徑約十幾微米，孔徑較大，只能過濾較大的顆粒，對細顆粒物的過濾效果較差，無法滿足人們的需求。
[0004]聚合物納米纖維是直徑在幾十到幾百納米的超細纖維，比表面積大，孔徑小，可以有效的過濾細顆粒物，如CN104106854A公開了一種納米纖維口罩，其納米纖維層選用了聚苯乙烯、聚硫醚、丙烯酸樹脂等聚合物，并且，納米纖維層位于支撐層和納米纖維依托層之間，為單層結(jié)構(gòu)，其雖然可以起到過濾的作用，然而，傳統(tǒng)的單層納米纖維在保證一定過濾效率時，阻力也有了較大的提高，使口罩舒適程度降低，容易憋悶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請的目的在于提供一種通過多層復(fù)合的方式制備得到多層納米纖維過濾材料，并將這種材料用于口罩上，這種材料使口罩具有較好的過濾性能同時具有較好的透氣性。
[0006]本發(fā)明的任務(wù)之一是提供一種納米纖維口罩的制備方法。
[0007]一種納米纖維口罩的制備方法，其是以聚合物納米纖維和支撐基材為原料，其依次包括以下步驟:
[0008]將聚合物納米纖維溶解在溶劑中，制備聚合物納米纖維溶液的步驟；
[0009]聚合物納米纖維溶液通過靜電紡絲裝置將聚合物納米纖維涂覆在支撐基材的一側(cè)或兩側(cè)，得到單體材料的步驟；
[0010]將所述單體材料復(fù)合，得多層復(fù)合材料的步驟，其中，多層復(fù)合材料為2-5層。
[0011]上述通過靜電紡絲工藝將聚合物納米纖維涂覆在支撐基材的一側(cè)或兩側(cè)，可涂覆均勻，并且，將單體材料復(fù)合，得到多層復(fù)合材料，多層復(fù)合材料選為2-5層，其中支撐基材作為支撐骨架，可以有效的隔離開較致密的納米纖維層，降低阻力；同時多層復(fù)合可以使其在保證較低阻力的同時達到較高的過濾效率。
[0012]作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述聚合物納米纖維為尼龍6、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或聚乙烯醇中的一種或任意兩種；所述溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、水、乙醇、無水甲酸或醋酸中的一種或多種的混合物；所述支撐基材為熔噴無紡布、紡粘無紡布或針刺無紡布。
[0013]作為本發(fā)明的另一個優(yōu)選方案，所述靜電紡絲裝置涂覆過程中，其電壓為6-10萬伏，接收距離為250-300mm，基材運行速度為100-1000mm/min。
[0014]優(yōu)選的，所述聚合物納米纖維溶液的質(zhì)量濃度為10-30%。
[0015]優(yōu)選的，所述多層復(fù)合材料中聚合物納米纖維的直徑為50-100nm。
[0016]優(yōu)選的，所述聚合物納米纖維為尼龍6、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或聚乙烯醇中的任意兩種，并且，將不同的聚合物納米纖維涂覆在支撐基材的兩側(cè)。
[0017]采用不同的聚合物納米纖維可制備獲得不同直徑和孔徑的納米纖維，然后進行多層復(fù)合，也可以有效的降低復(fù)合材料的阻力的同時保證較高的過濾效率。
[0018]優(yōu)選的，所述支撐基材的規(guī)格為5_30gsm。
[0019]優(yōu)選的，所述聚合物納米纖維為尼龍6和聚偏氟乙烯，并且，通過靜電紡絲裝置將尼龍6涂覆在支撐基材的一側(cè)，將聚偏氟乙烯涂覆在支撐基材的另一側(cè)得到復(fù)合材料單體，然后將所得復(fù)合材料單體進行復(fù)合得到兩層復(fù)合材料。
[0020]本發(fā)明的任務(wù)之二是提供上述制備方法制備得到的納米纖維口罩。
[0021]本發(fā)明所帶來的有益技術(shù)效果:
[0022]本發(fā)明通過采用靜電紡絲裝置將單體材料復(fù)合，可在降低阻力的同時達到較高的過濾效率，為了達到較小的阻力，本發(fā)明聚合物納米纖維的涂覆較薄，克重約0.Ι-lgsm，多層復(fù)合材料選定為2-5層時，過濾效率可達90%以上。
[0023]將聚合物納米纖維選定為尼龍6和聚偏氟乙烯，并且，通過靜電紡絲裝置將尼龍6涂覆在支撐基材的一側(cè)，將聚偏氟乙烯涂覆在支撐基材的另一側(cè)得到復(fù)合材料單體，然后將所得復(fù)合材料單體進行復(fù)合得到兩層復(fù)合材料，經(jīng)測試，這種兩層復(fù)合材料的過濾效率可以達到97%，阻力約為12mmH20。
[0024]本發(fā)明納米纖維口罩可阻隔空氣中的顆粒物，并且透氣性好，多層的結(jié)構(gòu)提高了過濾效率。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明公開了一種納米纖維復(fù)合過濾口罩，為了使本發(fā)明的優(yōu)點、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步清楚、完整的說明。
[0026]本發(fā)明所選主要原料聚合物納米纖維如尼龍6、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或聚乙烯醇，所選用溶劑均可通過商業(yè)渠道購買得到。
[0027]本發(fā)明所選用的支撐基材為熔噴無紡布、紡粘無紡布或針刺無紡布，其均為現(xiàn)有技術(shù)中的成品，在支撐基材的兩側(cè)面或一側(cè)面上涂覆聚合物納米纖維，涂覆一面聚合物納米纖維的支撐基材，其涂覆面位于外側(cè)，由于聚合物納米纖維孔徑小，即可過濾空氣中的有害物質(zhì)；本發(fā)明優(yōu)選在支撐基材的兩個側(cè)面均涂覆聚合物納米纖維，并且兩個側(cè)面的涂覆的聚合物納米纖維種類不同，不同的聚合物納米纖維的孔徑不同，經(jīng)下述實施例實驗驗證，支撐基材兩個側(cè)面涂覆不同的聚合物納米纖維比支撐基材兩個側(cè)面涂覆相同的聚合物納米纖維過濾效率高。
[0028]下述實施例中對過濾材料的過濾效率的測試采用的是TSI公司的8130AFT自動濾料測試儀；測試條件為采用0.3um氯化鈉氣溶膠粒子，流量為85L/min，測試面積為100cm2。
[0029]實施例1:
[0030]本發(fā)明，一種納米纖維多層復(fù)合過濾口罩的制備方法，其具體包括以下步驟:
[0031]步驟1、將干燥好的尼龍6顆粒溶解在無水甲酸溶劑中，配制成質(zhì)量分數(shù)為15%的聚合物納米纖維溶液；
[0032]步驟2、將步驟I中的聚合物納米纖維溶液加入靜電紡絲裝置中，電壓為10萬伏，接收距離為290mm，選用PP紡粘無紡布為接收基材，基材的運行速度為450mm/min，得到紡粘無紡布與聚合物納米纖維的單體材料，其中聚合物納米纖維的直徑約為60nm ;
[0033]步驟3、將上述單體材料進行三層復(fù)合，得三層復(fù)合材料，經(jīng)測試，這種三層復(fù)合