[发明专利]一种具有静电纺丝膜的PM2.5防护口罩及其制备方法

说明书

本发明属于空气净化材料领域，涉及一种具有静电纺丝膜的PM2.5防护口罩及其制备方法；解决了常规防护口罩膜因截留PM2.5和呼出水汽所引起的跨膜压降升高，透气性变差的技术难题。制备出内层纺丝液A以及外层纺丝液D；然后将支撑材料粘贴到滚筒式收集器上，电纺内层纺丝液A，纺丝后得到内侧疏水层；然后，将膜反向贴在收集器上，电纺外层纺丝液D，纺丝后得到外侧超疏松分离层；将膜收集后即得到具有内、外双功能层的PM2.5防护口罩，可以有效解决传统防护口罩用膜因PM2.5和水汽的附着所引起跨膜压降快速升高，从而导致透气性变差的关键问题，可明显提高防护的持久性，并且易于清洗回用，并且制备工艺简单易行，且成本较低，易于规模化生产。

技术领域

本发明属于空气净化材料领域，涉及一种具有静电纺丝膜的PM2.5防护口罩及其制备方法。

背景技术

细颗粒物(PM2.5)是大气污染中一种常见的污染物。研究发现PM2.5会使人产生氧化应激反应，致使细胞失活，从而引起一些常见的急性和慢性呼吸疾病，如心肺疾病、肺癌、气管癌、支气管癌等。

目前，市面上可用来截留PM2.5的分离膜分为两大类：多孔膜和纤维膜。多孔膜的孔径较小，可通过筛分作用来实现PM2.5的高效截留，但是跨膜压降较大，且膜孔很容易被颗粒堵塞，因此多孔膜只能用在某些需要高截留的场合，普及性较差。与多孔膜相比，纤维膜的孔径较大且孔隙率高，因此跨膜压降要小的多。然而，由于膜的孔径较大，纤维膜对PM2.5的截留效果较差，虽然可以通过增加膜的厚度来提高膜对PM2.5的截留率，但这无疑会使跨膜压降升高，且增大了原材料的使用量。因此，迫切需要高截留、低压降的PM2.5过滤膜。

静电纺丝膜具有互穿的多孔结构和较高的孔隙率，孔道分布相比纤维膜更加均匀，可明显降低空气阻力，因此静电纺丝纳米纤维膜在PM2.5的截留方面具有更加出色的性能。近年来，也有相关专利发表，比如公开号为CN104921342A的专利公开了一种纳米纤维多层复合过滤口罩及其制备方法的专利，该专利将高分子纳米纤维溶液通过静电纺丝装置，将纺丝得到的纳米纤维涂覆在支撑基材的一侧或两侧，得到多层复合材料。该发明可有效降低空气阻力，同时保持PM2.5的高效截留，但是，却忽视了防护口罩的舒适性。在此，舒适性指的是呼吸的难易程度。比如，舒适性好的个人防护口罩，人们呼吸会很顺畅，因为口罩的跨膜压降的较低。常规的静电纺丝类口罩在截留PM2.5和呼吸产生的水汽后，其跨膜压降会快速升高，引起透气性变差的问题，最终造成用户呼吸不畅。

发明内容

本发明提供了一种用于PM2.5防护口罩的静电纺丝膜及其制备方法，制备出的静电纺丝膜可以用于PM2.5防护口罩，解决了目前静电纺丝类口罩因截留PM2.5和呼出水汽会导致跨膜压降升高、透气性变差的技术难题。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种具有静电纺丝膜的PM2.5防护口罩包括内、外两层静电纺丝功能层和中间支撑层；所述的内层静电纺丝功能层为疏水层，所述的外层静电纺丝功能层为超疏松分离层。

上述PM2.5防护口罩的制备方法，包括如下步骤：

(1)将疏水高分子材料加入溶剂中，恒温搅拌，脱泡后得到内层纺丝液A；

(2)将微球添加到溶剂中，进行超声分散，得到溶液B；将高分子材料加入溶剂中，恒温加热搅拌，得到溶液C；最后，将B和C按照一定比例混合，得到外层纺丝液D；

(3)静电纺丝制备具有内、外双功能层，首先，利用加湿器和除湿器调节环境湿度；然后，将支撑材料粘贴到金属滚筒式收集器上，并调节金属滚筒的转速；最后，开启注射泵注射纺丝液A，并接通直流电源，纺丝10-40min后得到内侧疏水层；接着，将膜反向贴在收集器上，电纺外层纺丝液D，纺丝10-60min后得到外侧超疏松分离层，将膜收集，即得到具有内、外双功能层的PM2.5防护口罩。