[发明专利]一种医卫防护用微纳米纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种医卫防护用微纳米纤维及其制备方法和其在制备医卫防护产品中的应用。制备方法包括如下步骤：步骤一、PP合金的制备，取PP、极性聚合物及添加剂，混合搅拌均匀，加入挤出机中进行熔融混炼塑化得到PP合金；将PP合金通过水下拉条造粒得到PP合金颗粒；步骤二、将得到的PP合金颗粒放入高压反应釜中，采用超临界CO₂溶解和渗透，得到PP合金/超临界流体均相体系；步骤三、熔体静电纺制备PP微纳米纤维膜。本发明以安全、绿色的熔体静电纺丝代替目前的溶液静电纺丝，避免纺丝过程中有毒和有害有机溶剂的使用；通过原料和工艺的创新最终获得多级结构、低阻、高效PP复合微纳米纤维膜。

技术领域

本发明涉及微纳米新材料、静电纺丝技术领域，具体涉及一种医卫防护用微纳米纤维及其绿色制备方法。

背景技术

大气污染是全球关注的环境问题，严重影响着公众安全和经济民生。污染空气中一般携带有大量细菌和病毒，可以通过近距离的飞沫传播、接触传播和气溶胶传播至新的宿主体内，严重威胁公众的身体健康。尤其是针对突发的新型病毒，传播速率快，影响范围大，爆发初期难以控制，如2003年爆发的SARS病毒、2020年全球性爆发的新型冠状病毒(COVID-19)，在没有研制出疫苗的情况下，切断传播途径，做好个人防护，佩戴口罩，处在空气洁净的环境中是最有效的预防措施。

目前空气过滤核心材料主要选用聚丙烯(PP)熔喷布，主要基于拦截效应、惯性效应、扩散效应、静电效应和筛滤效应对空气进行净化。为了保证高的过滤效率，熔喷布制备过程离不开驻极母粒的添加，所制备的N95口罩主要依靠静电吸附作用对微小颗粒物进行拦截。但是，静电驻极熔喷布的过滤效率随着使用过程中口罩湿度增加和时间的延长而衰减，过滤效率稳定性较差。有研究表明，口罩中静电消退后，PP熔喷非织造布的过滤效率仅有10％～30％且静电驻极的N95口罩有效佩戴时间小于4小时，属于一次性产品，使用后丢弃的口罩将会造成新的环境污染(参考文献Dharmaraj S,Ashokkumar V，et al.TheCOVID-19 pandemic face mask waste:A blooming threat to the marineenvironment.Chemosphere 2021,272:1-20)。基于熔喷法制备的微米结构的防护口罩，虽然在抗击COVID-19疫情中发挥了巨大的作用(参考文献Sana Ullah AU,Jaeyun Lee,etal.Reusability Comparison of Melt-Blown vs Nanofiber Face Mask Filters forUse in the Coronavirus Pandemic.Acs Applied Nano Materials 2020,3:7231-7241.)，但熔喷纤维存在明显的弱点：1)纤维直径粗(2-10μm)；2)孔隙率低(60％)；3)PM2.5去除效果不佳(PM0.3更差)；4)呼吸阻力大；5)主要依靠静电吸附，需要添加驻极母粒，难以长期保存和重复使用。

微纳米纤维膜可以克服上述缺点，主要基于物理作用对空气污染物进行净化。国内外企业主要采用溶液静电纺制备微纳米纤维膜，制备过程需要消耗大量有机溶剂，转化效率低，难以规模化应用。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种医卫防护用微纳米纤维及其制备方法。

本发明为了实现其目的，采用的技术方案是：

一种医卫防护用纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、PP合金的制备

1)取PP、极性聚合物及添加剂，混合搅拌均匀，加入挤出机中进行熔融混炼塑化得到PP合金；

所述极性聚合物选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、热塑性聚氨酯、聚酯、聚乳酸、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚砜、聚偏二氟乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚碳酸酯；