[发明专利]一种纳米纤维多层复合过滤口罩及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于日用品技术领域，具体涉及一种功能性口罩。

背景技术

随着经济的飞速发展，人民的生活水平得到了大幅提高，但是经济发展的同时也带来了非常严峻的环境问题，由于工业生产、日常发电及汽车尾气排放等过程中燃烧而排放的大量残留物及各种自然灾害如火山爆发等原因，使空气中的颗粒物浓度大大增加，特别是PM2.5颗粒(空气中直径小于2.5um的极细颗粒物)，它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，细颗粒物粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。研究表明，颗粒越小对人体健康的危害越大。细颗粒物能飘到较远的地方，因此影响范围较大。

为了防止这种细颗粒物对人体的侵害，口罩成了人们生活中的必备品，目前的口罩主要应用的材料为传统的非织造无纺布，这种材料的直径约十几微米，孔径较大，只能过滤较大的颗粒，对细颗粒物的过滤效果较差，无法满足人们的需求。

聚合物纳米纤维是直径在几十到几百纳米的超细纤维，比表面积大，孔径小，可以有效的过滤细颗粒物，如CN104106854A公开了一种纳米纤维口罩，其纳米纤维层选用了聚苯乙烯、聚硫醚、丙烯酸树脂等聚合物，并且，纳米纤维层位于支撑层和纳米纤维依托层之间，为单层结构，其虽然可以起到过滤的作用，然而，传统的单层纳米纤维在保证一定过滤效率时，阻力也有了较大的提高，使口罩舒适程度降低，容易憋闷。

发明内容

本申请的目的在于提供一种通过多层复合的方式制备得到多层纳米纤维过滤材料，并将这种材料用于口罩上，这种材料使口罩具有较好的过滤性能同时具有较好的透气性。

本发明的任务之一是提供一种纳米纤维口罩的制备方法。

一种纳米纤维口罩的制备方法，其是以聚合物纳米纤维和支撑基材为原料，其依次包括以下步骤：

将聚合物纳米纤维溶解在溶剂中，制备聚合物纳米纤维溶液的步骤；

聚合物纳米纤维溶液通过静电纺丝装置将聚合物纳米纤维涂覆在支撑基材的一侧或两侧，得到单体材料的步骤；

将所述单体材料复合，得多层复合材料的步骤，其中，多层复合材料为2-5层。

上述通过静电纺丝工艺将聚合物纳米纤维涂覆在支撑基材的一侧或两侧，可涂覆均匀，并且，将单体材料复合，得到多层复合材料，多层复合材料选为2-5层，其中支撑基材作为支撑骨架，可以有效的隔离开较致密的纳米纤维层，降低阻力；同时多层复合可以使其在保证较低阻力的同时达到较高的过滤效率。

作为本发明的一个优选方案，所述聚合物纳米纤维为尼龙6、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或聚乙烯醇中的一种或任意两种；所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、水、乙醇、无水甲酸或醋酸中的一种或多种的混合物；所述支撑基材为熔喷无纺布、纺粘无纺布或针刺无纺布。

作为本发明的另一个优选方案，所述静电纺丝装置涂覆过程中，其电压为6-10万伏，接收距离为250-300mm，基材运行速度为100-1000mm/min。

优选的，所述聚合物纳米纤维溶液的质量浓度为10-30％。

优选的，所述多层复合材料中聚合物纳米纤维的直径为50-100nm。

优选的，所述聚合物纳米纤维为尼龙6、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或聚乙烯醇中的任意两种，并且，将不同的聚合物纳米纤维涂覆在支撑基材的两侧。

采用不同的聚合物纳米纤维可制备获得不同直径和孔径的纳米纤维，然后进行多层复合，也可以有效的降低复合材料的阻力的同时保证较高的过滤效率。

优选的，所述支撑基材的规格为5-30gsm。

优选的，所述聚合物纳米纤维为尼龙6和聚偏氟乙烯，并且，通过静电纺丝装置将尼龙6涂覆在支撑基材的一侧，将聚偏氟乙烯涂覆在支撑基材的另一侧得到复合材料单体，然后将所得复合材料单体进行复合得到两层复合材料。

本发明的任务之二是提供上述制备方法制备得到的纳米纤维口罩。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明通过采用静电纺丝装置将单体材料复合，可在降低阻力的同时达到较高的过滤效率，为了达到较小的阻力，本发明聚合物纳米纤维的涂覆较薄，克重约0.1-1gsm，多层复合材料选定为2-5层时，过滤效率可达90％以上。