[发明专利]一种口罩用过滤材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种口罩用过滤材料及其制备方法，尤其涉及一种口罩用聚合物纳米纤维过滤材料及其制备方法。

背景技术

当今世界经济发展迅速，人们生活水平显著提高。但是经济发展的同时，也带来了严峻的环境问题。工业生产、日常发电、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物对人的呼吸健康影响巨大。尤其是空气中直径小于2.5um的极细颗粒物(PM 2.5)，它们是造成大气阴霾和人类肺癌的最大元凶。2012年2月29日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，同意发布新修订的《环境空气质量标准》，规定将PM 2.5纳入各省市强制检测范畴。

目前的口罩用过滤材料，主要是传统的非织布无纺布纤维或者橡塑等滤材，这些材料制备的口罩防尘效果差或者透气性能差。例如中国实用新型专利(ZL02232615.4)介绍了一种防尘口罩，其过滤材料采用滤纸，使得该口罩存在透气性差，不舒适的缺点。中国实用新型专利(ZL 03253526.0)介绍了一种新型的防尘口罩，但其口罩使用的过滤材料质量大，并且其防尘效果也不理想。

聚合物纳米纤维是直径在几十到几百纳米的超细纤维，通过静电纺丝技术制备。静电纺丝是使高分子溶液或熔体带电，并置于喷丝口与接收屏之间的高压电场中，通过静电吸引力克服高分子溶液或熔体的表面张力，从而使纺丝液成为一股带电的喷射流，并在电场中运动，最后集聚在金属网状接收屏上，成为无纺布状的纤维毡，高分子溶液或熔体因溶剂的蒸发或熔体冷却而固化，从而成为纳米纤维无纺织布。这种本身带静电的纳米纤维的无纺织布是一种非常好的过滤材料，对极细颗粒的过滤效率高且透气性优良。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种过滤效率高且透气性优良的口罩。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种既可有效过滤极细颗粒，又具有优良透气性的口罩用过滤材料。

为实现上述目的，本发明提供了一种口罩用聚合物纳米纤维过滤材料及其制备方法。

一方面，本发明提供了一种口罩用聚合物纳米纤维过滤材料。

具体地，本发明的口罩用聚合物纳米纤维过滤材料包括聚合物纳米纤维和支撑体无纺布。其中，聚合物纳米纤维和支撑体无纺布的重量比为10-30∶100。

本发明的口罩用过滤材料是聚合物纳米纤维与支撑体无纺布的复合膜，其中，起过滤作用的聚合物纳米纤维膜的厚度可以很薄，并且其纤维直径大小也是可控的，从而在保证其对气溶胶粒子截留率的同时，也具有优良的透气性能。

在本发明的具体实施方式中，聚合物纳米纤维膜的厚度优选为1-30um，该膜层中的聚合物纳米纤维直径优选为300-1000nm，且纤维基本呈无规则排列。

在本发明的口罩用过滤材料中，所述聚合物纳米纤维优选为聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氨酯(PU)、聚酰胺(PA)、聚丙烯腈(PAN)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)。

所述支撑体无纺布优选为熔喷、纺粘或针刺无纺布。

另一方面，本发明还提供了一种制备上述口罩用过滤材料的方法，包括如下步骤：

首先，将聚合物纳米纤维和溶剂共混溶解，得到稳定的均一溶液；或直接将聚合物纳米纤维熔融，得到均一熔体；

然后，将上述的均一溶液或均一熔体通过静电纺丝方法将聚合物纳米纤维纺在支撑体无纺布上，从而得到口罩用过滤材料。在制得的口罩用过滤材料中，聚合物纳米纤维和支撑体无纺布的重量比为10-30∶100。

在本发明的优选实施方式中，将聚合物纳米纤维和溶剂共混溶解时，聚合物纳米纤维和溶剂的重量比为10-32∶100。

在本发明中，所述溶剂优选为N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、丙酮、水、乙醇、二氯乙烷、三氯乙烷中的一种或多种。

在本发明中，所述静电纺丝方法为本领域制造纳米和超细纤维的常用方法，对此没有特别限制。例如通过溶液或者熔融静电纺丝方法将聚合物纳米纤维纺溶液或熔体纺在支撑体无纺布上。

本发明还涉及一种含有上述过滤材料的口罩。

由于过滤材料中所含聚合物纳米纤维的直径和纳米纤维的膜层厚度是可以调控的，因此，本发明的口罩用过滤材料既能有效地截留气溶胶粒子，又具备优良的透气性能。在此同时，还可通过控制聚合物纳米纤维的直径和纳米纤维的膜层厚度来调控该过滤材料的截留率和压力降的变化。