[发明专利]一种口罩用高过滤效率熔喷过滤材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种口罩用高过滤效率熔喷过滤材料，按质量百分比计，包括下述原料：氟插层纳米水滑石0.5‑1％、纳米氟化炭黑0.1‑0.2％、纳米SiO₂气凝胶0.2‑0.5％、偶联剂0.05‑0.1％、聚丙烯余量。本发明还公开了口罩用高过滤效率熔喷过滤材料的制备方法。本发明制得的熔喷过滤材料能够同时满足高过滤效率、高强度和低阻的性能要求，具有优良的防护效果和舒适性，适合应用于口罩滤材。

技术领域

本发明涉及过滤材料技术领域，尤其涉及一种口罩用高过滤效率熔喷过滤材料及其制备方法。

背景技术

随着空气污染的严重以及公众对健康问题的重视，口罩成为越来越多人出行的必备选择。熔喷过滤材料是口罩最核心的材料，其纤维直径可以达到1～4μm，具有空隙多、比表面积大、结构蓬松的特点，对粉尘、花粉、细菌、飞沫等颗粒污染物具有很好的阻隔过滤能力。除提高过滤效率外，低阻、高强度也是口罩用熔喷过滤材料非常重要的使用要求，这是由于口罩过滤材料呼吸阻力过高不利于透气，会引发呼吸不畅，舒适性差，而机械性能差则容易断裂，降低防护效果。目前，口罩用熔喷过滤材料的主要制造方法是将熔喷形成的过滤材料经过高压驻极处理，使材料表面带电荷，从而提高大幅度过滤效率。通过在熔喷用料中掺杂PTFE微粉可以进一步强化驻极稳定性，但是，难以同时满足高过滤效率、高强度和低阻的性能要求。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种口罩用高过滤效率熔喷过滤材料及其制备方法。

本发明提出的一种口罩用高过滤效率熔喷过滤材料，按质量百分比计，包括下述原料：氟插层纳米水滑石0.5-1％、纳米氟化炭黑0.1-0.2％、纳米SiO₂气凝胶0.2-0.5％、偶联剂0.05-0.1％、聚丙烯余量。

优选地，所述氟插层纳米水滑石是以全氟辛基磺酸钾为插层剂，对纳米水滑石进行插层改性制得；优选地，所述全氟辛基磺酸钾与纳米水滑石的质量比为(0.5-1)：1；优选地，所述纳米水滑石的粒径为50-100nm。

优选地，所述氟插层纳米水滑石的制备方法为：将全氟辛基磺酸钾和纳米水滑石加入适量去离子水中分散均匀，将pH调至4-4.5，然后常温搅拌反应60-120h，离心、洗涤、干燥即得。

优选地，所述纳米氟化炭黑的粒径为50-100nm，氟碳比为0.8-1.1。

优选地，所述纳米SiO₂气凝胶的粒径为10-20nm。

优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或者其混合物。

一种所述的口罩用高过滤效率熔喷过滤材料的制备方法，包括下述步骤：

S1、以偶联剂对氟插层纳米水滑石、纳米氟化炭黑、纳米SiO₂气凝胶进行表面接枝改性，得到改性填料；

S2、将所述改性填料与聚丙烯按质量比1：(10-20)混合均匀，然后经过双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到改性聚丙烯母粒；

S3、将所述改性聚丙烯母粒与聚丙烯切片混合均匀，然后加入熔喷设备中，熔融后经过喷丝头喷丝、冷却、拉伸和定型，得到熔喷空气过滤材料基材；

S4、将所述熔喷空气过滤材料基材经过电晕驻极装置进行驻极处理，即可。

优选地，所述步骤S1中，将氟插层纳米水滑石、纳米氟化炭黑、纳米SiO₂气凝胶和偶联剂加入适量甲苯中分散均匀，在90-110℃反应6-10h，然后离心、洗涤、干燥，得到改性填料；优选地，所述甲苯的用量为氟插层纳米水滑石、纳米氟化炭黑、纳米SiO₂气凝胶质量之和的20-40倍。

优选地，所述步骤S2中，双螺杆挤出机熔融挤出造粒的温度为265-285℃。