一種仿生復(fù)合微納纖維過濾口罩的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有雙重功效的新型口罩，尤其是一種仿生復(fù)合微納纖維過濾口罩，屬于日常生活防護(hù)用品領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)實(shí)生活中，口罩的應(yīng)用范圍越來越大，尤其是隨著國家工業(yè)化、城市化進(jìn)程的不斷加速，工業(yè)污染、大氣污染日趨嚴(yán)重，會引起大量由呼吸道傳染的各種傳染性疾病流行。隨著人們生活水平的提高，大家的環(huán)保意識和注重健康的意識已經(jīng)有所提高。口罩的各類防護(hù)過濾用品也迎合市場的迫切需求，但就目前市場上的產(chǎn)品而言，還存在著巨大的發(fā)展空間。一般常規(guī)口罩由多層無紡布或者紗布制成，有的產(chǎn)品里面還加入了活性碳顆粒層，雖具有過濾大氣顆粒物和吸附部分有害氣體的作用，但無法有效阻擋PM2.5及以下級別的顆粒物，且對有害氣體的吸附速度較慢，導(dǎo)致吸入人體內(nèi)。國外的一些產(chǎn)品雖然具有過濾大氣細(xì)顆粒物的性能，但其透氣性卻大打折扣，人們使用時舒適感較差。此外，大多產(chǎn)品均為一次性的，價格昂貴，不太適合長期使用。還有在市場上占一定地位的活性碳纖維口罩，其吸附性較強(qiáng)，但過濾細(xì)顆粒物的性能又較差，由此可見市場上產(chǎn)品的作用具有單一性。因而，目前的產(chǎn)品還存在一定的不足，不能很好地滿足人們在日常生活中的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供既可以過濾大氣細(xì)顆粒物PM2.5又能夠吸附常見揮發(fā)性有機(jī)污染物的仿生復(fù)合微納纖維口罩，從而彌補(bǔ)目前市場上面產(chǎn)品的不足，更好地滿足人們對口罩的要求，為人們的健康提供一定的保障。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]一種仿生復(fù)合微納纖維過濾口罩，包括口罩本體，該口罩本體從外表面到內(nèi)層依次層疊為第一層、第二層、第三層，其特征在于:第一層為第一無紡布，第二層為芯層，材料為具有過濾及吸附雙重功效的仿生復(fù)合微納纖維，第三層為第二無紡布。
[0006]所述的第二層，仿生復(fù)合微納纖維包括紡絲纖維層和活性碳纖維層。
[0007]所述紡絲纖維層靠向第一層。
[0008]所述仿生復(fù)合微納纖維是以活性碳纖維為基本骨架，在活性碳纖維上通過靜電紡絲技術(shù)將紡絲溶液的紡絲纖維復(fù)合在其表面，制得克重為10-100g/m2紡絲纖維層，整個復(fù)合微納纖維的克重為70-340g/m2。
[0009]所述活性碳纖維種類是酚醛基活性碳纖維、PAN基活性碳纖維、粘膠基活性碳纖維或?yàn)r青基活性碳纖維，纖維產(chǎn)品形式是活性碳纖維布和/或活性碳纖維氈，比表面積為600-3000 m2 /g，克重為 60_240g/m2。
[0010]所述復(fù)合微納纖維過濾直徑為0.5-2.0 μ m的顆粒物。
[0011]所述復(fù)合微納纖維對常見揮發(fā)性有機(jī)污染物的最大吸附飽和量達(dá)到30g/m2。
[0012]所述復(fù)合微納纖維的每平方米透氣量達(dá)到610L/s。
[0013]所述復(fù)合微納纖維的透濕率達(dá)到230g/m2.h。
[0014]所述第一無紡布和第二無紡布是熔噴無紡布、針刺無紡布或水刺無紡布，其成分是 PP、PET、PA，克重為 15-120g/m2。
[0015]一種具有過濾及吸附雙重功能的仿生復(fù)合微納纖維的制備方法:將配制好的紡絲溶液加入靜電紡絲設(shè)備的儲罐中，通過注射泵和導(dǎo)管鏈接連接到噴頭，噴頭接上高壓電場；將活性碳纖維布和/或活性碳纖維氈作為接收部分并接地；打開電源，控制紡絲時間，得到仿生復(fù)合微納纖維材料。
[0016]所述靜電紡絲過程中高壓電源電壓設(shè)置為10-25KV，噴頭到接收平面的距離為10-20cm，注射泵設(shè)置紡絲流量為0.5-2.0mL/h，紡絲時間可以是0.5-4.0h。
[0017]在靜電紡絲過程中，配制濃度為5% -20%的紡絲溶液時，所用紡絲溶液溶質(zhì)是聚丙烯腈，聚酰亞胺，聚苯乙烯，聚乙烯醇，聚乙二醇，聚乳酸，聚苯并咪唑，間亞苯基間苯二酰胺，聚對苯二甲酸對苯二胺或聚乙烯醇吡咯烷酮中的一種或幾種；紡絲溶液溶劑是水，硫酸，間甲酸，二氯甲燒，二甲基乙酰胺，二甲基亞砜，N-二甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基甲酰胺中的一種或幾種。
[0018]應(yīng)用仿生復(fù)合微納纖維制作的口罩，不僅具有活性碳纖維強(qiáng)的吸附作用，可以吸附常見揮發(fā)性有機(jī)污染物，吸附量最高可達(dá)30g/m2;同時也能過濾大氣細(xì)顆粒物PM2.5及更小級別的顆粒物，對0.5-2.0 μ m顆粒物的過濾效果達(dá)到99.99 %。
[0019]所述具有過濾及吸附雙重功效的仿生復(fù)合微納纖維，是運(yùn)用靜電紡絲技術(shù)將活性碳纖維布與靜電紡絲纖維復(fù)合而成，制備操作簡單，實(shí)用性強(qiáng)。
[0020]活性碳纖維極強(qiáng)的吸附作用，為吸附有害氣體提供了可能，靜電紡絲纖維之間無規(guī)則交錯的結(jié)構(gòu)，使之形成的空隙較小，能過濾細(xì)顆粒物，從而使產(chǎn)品具有過濾和吸附的雙重功效。
[0021]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:可以過濾大氣細(xì)顆粒物PM2.5及更小級別的顆粒物又能夠吸附常見揮發(fā)性有機(jī)污染物的仿生復(fù)合微納纖維新型口罩，改變了市場上產(chǎn)品功能單一性的狀況，彌補(bǔ)了目前產(chǎn)品存在的一些不足。仿生復(fù)合微納纖維透氣、透濕性好，舒適度高，能更好地滿足人們的需求。另外，將仿生復(fù)合微納纖維運(yùn)用到口罩防護(hù)中，新穎性較強(qiáng)。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]附圖標(biāo)號:1、第一層，2、第二層，3、第三層，2.1、紡絲纖維層，2.2、活性碳纖維層。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍，不應(yīng)理解為對本申請的限制。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明所述的一種仿生復(fù)合微納纖維新型口罩材料的結(jié)構(gòu)圖，包括口罩本體，該口罩本體主要包括三層，從外表面到內(nèi)層依次層疊第一層1、第二層2、第三層3，第一層為第一無紡布，第二層為芯層，材料為具有過濾及吸附雙重功效的仿生復(fù)合微納纖維，第三層為第二無紡布；第二層，仿生復(fù)合微納纖維包括紡絲纖維層2.1和活性碳纖維層2.2。且第二層2的2.1層靠向第一層I。第二層2是口罩本體中最核心的材料，起關(guān)鍵作用。
[0026]第一層I和第三層3是無紡布，可以是恪噴無紡布、針刺無紡布和水刺無紡布，其成分可以是PP、PET、PA，克重為15-120g/m2。
[0027]第二層2是具有過濾及吸附雙重功效的仿生復(fù)合微納纖維，不僅具有活性碳纖維強(qiáng)的吸附作用，可以吸附常見揮發(fā)性有機(jī)污染物，同時也能過濾大氣細(xì)顆粒物PM2.5及更小級別的顆粒物。
[0028]具有過濾及吸附雙重功效的仿生復(fù)合微納纖維，是結(jié)合仿生技術(shù)對無刺構(gòu)骨葉片的滯塵能力進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的仿生，主要是通過運(yùn)用靜電紡絲技術(shù)把活性碳纖維和靜電紡絲纖維復(fù)合來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明所述仿生復(fù)合微納纖維是以活性碳纖維為基本骨架，在活性碳纖維上通過靜電紡絲技術(shù)將紡絲溶液的紡絲纖維復(fù)合在其表面，制得克重為10-100g/m2紡絲纖維層，整個復(fù)合微納纖維的克重為70-340g/m2。本發(fā)明所述活性碳纖維種類是酚醛基活性碳纖維、PA