CN104029443B - 一种pm2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法 - Google Patents

一种pm2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法，在三氯甲烷中加入聚乳酸和阿奇霉素，制成A溶液，在三氯甲烷中加入聚乳酸、阿奇霉素和NaCl，制成B溶液；首先使用A溶液进行第一次静电纺丝，然后用B溶液进行第二次静电纺丝，最后再使用A溶液进行第三次静电纺丝，从而制备得到具有三层纤维结构的复合纤维膜。该纤维膜以聚乳酸为基体，可生物降解，静电纺丝制备多层结构使得纤维膜蓬松透气，具有优良的空气透过性和过滤性，易塑形，具有极好的贴面性，具有广谱抗菌、过滤阻力小、过滤效果好的特点。

Description

一种PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法
技术领域
本发明属于功能性纺织品制备领域，特别涉及一种通过非织造技术制备PM2.5防护口罩的领域，即基于聚乳酸的溶液静电纺丝技术制备多层复合纤维膜的方法。
背景技术
近年来，造成严重雾霾天气的大气悬浮颗粒物，尤其是粒径≤2.5微米的颗粒物（PM2.5），成为社会关注的焦点。与较大的大气颗粒物相比，细颗粒物粒径小，含大量的有毒、有害物质，在大气中停留时间长，因而对人体健康影响更大。2013年10月，世界卫生组织下属国际癌症研究机构发布报告，首次指认大气污染对人类致癌，并视其为普遍和主要的环境致癌物。此外，PM2.5吸附的多环芳烃等有机污染物和重金属，可显著提高致癌、致畸、致突变的机率。因此，在高PM2.5浓度环境中，个人防护显得尤为重要。然而由于PM2.5颗粒太细小，一般常规口罩、有活性炭滤片的口罩以及普通医用口罩等并不能起到相应的防护作用。而新型的N95滤料口罩也由于贴面性差、难降解、佩戴舒适度差等缺点，还需要大力的改进。
另一方面，随着我国社会、经济的快速发展，工业化带来的高浓度PM2.5的污染更加频繁，PM2.5的危害持续引人关注，急需具有良好防护性、透气性和舒适性，且环境友好的口罩来满足人们的需求。
发明内容
本发明所也解决的技术问题是针对的现在市售口罩的不可降解性、贴面性差、透气性和过滤性难以均衡、不抗菌、使用时间短的缺点提供一种PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法，步骤如下：
（1）A、B两种纺丝溶液的配制：在三氯甲烷中加入聚乳酸和阿奇霉素，制成A溶液，在三氯甲烷中加入聚乳酸、阿奇霉素和NaCl，制成B溶液；
（2）纤维膜的制备包括：首先使用A溶液进行第一次静电纺丝，然后用B溶液进行第二次静电纺丝，最后再使用A溶液进行第三次静电纺丝，从而制备得到具有三层纤维结构的复合纤维膜。
所述步骤（1）中的A溶液，其中每10mL三氯甲烷中溶解1~3g聚乳酸和0.2~1g阿奇霉素。
所述步骤（1）中的B溶液，其中每10mL三氯甲烷中溶解1~3g聚乳酸、0.2~1g阿奇霉素和0.001~0.02gNaCl。
所述步骤（2）中进行静电纺丝的喷丝距离为10~30cm，电压为10~25kV，喷丝流量为1~3mL/h。
所述步骤（2）中使用A溶液进行第一次静电纺丝时间为0.5~6h，使用B溶液第二次静电纺丝时间为0.1~5h，使用A溶液进行第三次静电纺丝时间为0.5~5h。
本发明的有益效果是：1.该纤维膜以聚乳酸为基体，可生物降解，具有环境优化的特点。2.静电纺丝制备多层结构使得纤维膜蓬松透气，具有优良的空气透过性，易塑形，具有极好的贴面性。3.纺丝溶液中通过加入NaCl改变溶液的电荷性能，从而调节纤维的直径，改变透气性和过滤性，透气率达到950mm/s，对质量中值直径为0.26μmNaCl气溶胶的透过率仅为0.5%，可见该纤维膜具有对PM2.5颗粒良好的阻隔性能。4.多层复合结构中的表层结构有利于中间层纳米纤维的固定，防止在使用过程中纳米纤维吸入人体，提高了安全性。5.纺丝溶液中加入的阿奇霉素，提高了口罩的抗菌性能，抗菌性能可达98%，减低了口罩佩戴过程中的感染几率。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的聚乳酸纤维膜层间不同直径纤维的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的优选实施例进行详细的描述。所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行的非本质改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例的PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法，步骤如下：
A溶液按照聚乳酸：阿奇霉素：三氯甲烷=0.2g：0.1g：1ml进行配比，B溶液按照聚乳酸：阿奇霉素：NaCl：三氯甲烷=0.3g：0.05g：0.002g：1ml进行配比。首先在喷丝距离16cm，电压18kV，喷丝流量2ml/h的静电纺丝的条件下进行A溶液的纺丝，纺丝时间3h；然后在喷丝距离20cm，电压18kV，喷丝流量1ml/h的静电纺丝条件下进行B溶液的纺丝，纺丝时间0.5h；最后在喷丝距离18cm，电压16kV，喷丝流量2ml/h的静电纺丝条件下进行A溶液的纺丝，纺丝时间4h，获得聚乳酸多层纤维膜。使用金黄色葡萄球菌测试纤维膜的抗菌性，经测试，该纤维膜的抗菌性为90%，透气率使用宁波纺织仪器YG461E-ш型数字透气量仪测试，设定测试压差100Pa，测试头面积20cm2的透气率达到500mm/s，依据GB/T2626-2006呼吸防护用品—自吸过滤式防颗粒物呼吸器标准，使用TSI公司CertiTest8130型自动滤料测试仪测试NaCl气溶胶的透过率为1%。
实施例2
本实施例的PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法，步骤如下：
A溶液按照聚乳酸：阿奇霉素：三氯甲烷=0.1g：0.02g：1ml进行配比，B溶液按照聚乳酸：阿奇霉素：NaCl：三氯甲烷=0.1g：0.02g：0.0001g：1ml进行配比。首先在喷丝距离10cm，电压10kV，喷丝流量1ml/h的静电纺丝条件下进行A溶液的纺丝，纺丝时间3h；然后在喷丝距离20cm，电压25kV，喷丝流量1ml/h的静电纺丝条件下进行B溶液的纺丝，纺丝时间0.5h；最后在喷丝距离18cm，电压16kV，喷丝流量2ml/h的静电纺丝条件下进行A溶液的纺丝，纺丝时间0.5h，获得聚乳酸多层纤维膜。经测试，该纤维膜的抗菌性为93%，透气率为700mm/s，NaCl气溶胶的透过率为2%。
实施例3
本实施例的PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法，步骤如下：
A溶液按照聚乳酸：阿奇霉素：三氯甲烷=0.1g：0.1g：1ml进行配比，B溶液按照聚乳酸：阿奇霉素：NaCl：三氯甲烷=0.1g：0.05g：0.002g：1ml进行配比。首先在喷丝距离25cm，电压25kV，喷丝流量3ml/h的静电纺丝条件下进行A溶液的纺丝，纺丝时间0.5h；然后在喷丝距离20cm，电压18kV，喷丝流量3ml/h的静电纺丝条件下进行B溶液的纺丝，纺丝时间0.1h；最后在喷丝距离18cm，电压16kV，喷丝流量2ml/h的静电纺丝条件下进行A溶液的纺丝，纺丝时间0.5h，获得聚乳酸多层纤维膜。经测试，该纤维膜的抗菌性为98%，透气率为950mm/s，NaCl气溶胶的透过率为5%。
实施例4
本实施例的PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法，步骤如下：
A溶液按照聚乳酸：阿奇霉素：三氯甲烷=0.3g：0.1g：1ml进行配比，B溶液按照聚乳酸：阿奇霉素：NaCl：三氯甲烷=0.1g：0.02g：0.0001g：1ml进行配比。首先在喷丝距离30cm，电压18kV，喷丝流量3ml/h的静电纺丝条件下进行A溶液的纺丝，纺丝时间6h；然后在喷丝距离20cm，电压18kV，喷丝流量1ml/h的静电纺丝条件下进行B溶液的纺丝，纺丝时间5h；最后在喷丝距离18cm，电压16kV，喷丝流量2ml/h的静电纺丝条件下进行A溶液的纺丝，纺丝时间5h，获得聚乳酸多层纤维膜。经测试，该纤维膜的抗菌性为98%，透气率为600mm/s，NaCl气溶胶的透过率为0.5%。
实施例5
本实施例的PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法，步骤如下：
（1）A、B两种纺丝溶液的配制：在三氯甲烷中加入聚乳酸和阿奇霉素，制成A溶液，其中每10mL三氯甲烷中溶解1g聚乳酸和0.2g阿奇霉素，在三氯甲烷中加入聚乳酸、阿奇霉素和NaCl，制成B溶液，其中每10mL三氯甲烷中溶解1g聚乳酸、0.2g阿奇霉素和0.001gNaCl；
（2）纤维膜的制备包括：首先使用A溶液进行第一次静电纺丝0.5h，然后用B溶液进行第二次静电纺丝5h，最后再使用A溶液进行第三次静电纺丝0.5h，从而制备得到具有三层纤维结构的复合纤维膜，进行静电纺丝的喷丝距离为10cm，电压为10kV，喷丝流量为1mL/h。
实施例6
本实施例的PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法，步骤如下：
（1）A、B两种纺丝溶液的配制：在三氯甲烷中加入聚乳酸和阿奇霉素，制成A溶液，其中每10mL三氯甲烷中溶解3g聚乳酸和1g阿奇霉素，在三氯甲烷中加入聚乳酸、阿奇霉素和NaCl，制成B溶液，其中每10mL三氯甲烷中溶解3g聚乳酸、1g阿奇霉素和0.02gNaCl；
（2）纤维膜的制备包括：首先使用A溶液进行第一次静电纺丝6h，然后用B溶液进行第二次静电纺丝0.1，最后再使用A溶液进行第三次静电纺丝0.5h，从而制备得到具有三层纤维结构的复合纤维膜，进行静电纺丝的喷丝距离为30cm，电压为25kV，喷丝流量为3mL/h。
实施例7
本实施例的PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法，步骤如下：
（1）A、B两种纺丝溶液的配制：在三氯甲烷中加入聚乳酸和阿奇霉素，制成A溶液，其中每10mL三氯甲烷中溶解2g聚乳酸和0.5g阿奇霉素，在三氯甲烷中加入聚乳酸、阿奇霉素和NaCl，制成B溶液，其中每10mL三氯甲烷中溶解2g聚乳酸、0.5g阿奇霉素和0.005gNaCl；
（2）纤维膜的制备包括：首先使用A溶液进行第一次静电纺丝1h，然后用B溶液进行第二次静电纺丝3h，最后再使用A溶液进行第三次静电纺丝5h，从而制备得到具有三层纤维结构的复合纤维膜，进行静电纺丝的喷丝距离为20cm，电压为15kV，喷丝流量为2mL/h。
实施例8
本实施例的PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法，步骤如下：
（1）A、B两种纺丝溶液的配制：在三氯甲烷中加入聚乳酸和阿奇霉素，制成A溶液，其中每10mL三氯甲烷中溶解2.5g聚乳酸和0.8g阿奇霉素，在三氯甲烷中加入聚乳酸、阿奇霉素和NaCl，制成B溶液，其中每10mL三氯甲烷中溶解1.5g聚乳酸、0.6g阿奇霉素和0.015gNaCl；
（2）纤维膜的制备包括：首先使用A溶液进行第一次静电纺丝4h，然后用B溶液进行第二次静电纺丝2.5h，最后再使用A溶液进行第三次静电纺丝0.6h，从而制备得到具有三层纤维结构的复合纤维膜，进行静电纺丝的喷丝距离为15cm，电压为20kV，喷丝流量为1.5mL/h。

Claims (3)

1.一种PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）A、B两种纺丝溶液的配制：在三氯甲烷中加入聚乳酸和阿奇霉素，制成A溶液，在三氯甲烷中加入聚乳酸、阿奇霉素和NaCl，制成B溶液；
（2）纤维膜的制备包括：首先使用A溶液进行第一次静电纺丝，然后用B溶液进行第二次静电纺丝，最后再使用A溶液进行第三次静电纺丝，从而制备得到具有三层纤维结构的复合纤维膜；
所述步骤（1）中的A溶液，其中每10mL三氯甲烷中溶解1~3g聚乳酸和0.2~1g阿奇霉素；
所述步骤（1）中的B溶液，其中每10mL三氯甲烷中溶解1~3g聚乳酸、0.2~1g阿奇霉素和0.001~0.02gNaCl。
2.根据权利要求1所述的一种PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中进行静电纺丝的喷丝距离为10~30cm，电压为10~25kV，喷丝流量为1~3mL/h。
3.根据权利要求1所述的一种PM2.5防护口罩用聚乳酸多层纤维膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中使用A溶液进行第一次静电纺丝时间为0.5~6h，使用B溶液第二次静电纺丝时间为0.1~5h，使用A溶液进行第三次静电纺丝时间为0.5~5h。
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