CN104872865B - 一种可生物降解环保防尘口罩纳米滤芯的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明主要提供PM2.5、PM10口罩的核心半制品即可降解纳米滤芯的开发技术：纳米滤芯以聚丁二酸丁二醇酯（PBS）（该生物材料具有可生物降解性）、纳米银抗菌剂为原料，六氟异丙醇为溶剂，基于新型的气泡静电纺丝技术制备而成，外两层基布的定量为30g/m2PP熔喷法无纺布。制备出的纳米滤芯具备吸湿、透气、舒适、抗菌等多种特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有高效过滤PM2.5或PM10防尘口罩纳米滤芯的开发，用于防雾霾天气及其日常空气中污染较重的场合，尤其是该防尘口罩纳米滤芯的制作工艺简单、加工成本低、可具备降解且具有吸湿、透气、舒适等优良特性。
背景技术
随着科技产业的迅速发展，发电、冶金、石油、化学、纺织印染等各种工业过程、供热、烹调过程中燃煤与燃气或燃油会排放大量的烟尘，各类交通工具在运行过程中使用燃料时也会向大气中排放尾气，因此近年来全国各地特别是北京、南京等一线大城市经常出现雾霾天气，即空气中存在很多的细颗粒物又称细粒、细颗粒、PM2.5，能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，代表空气污染越严重。PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），对人体健康和大气环境质量的影响更大。为了保护自身的健康，人们在外出时会经常佩带PM2.5口罩，而目前市场出现的PM2.5口罩效率不高、透气效果差，因此有必要开发一种低成本、抗菌效果好、透气性好的PM2.5口罩纳米滤芯。
纳米纤维具有独特的性质，即纳米效应，如：比表面积大、表面或界面效应、产生的小尺寸效应等，使纳米纤维应用广泛。静电纺技术制备高聚物纳米纤维也由此成为了研究的热点。目前静电纺丝法主要有多喷头纺丝方法、罗拉型纺丝方法、多孔管型静电纺丝方法、NES纺丝方法、双层流体纺丝方法、吹膜纺丝法以及气泡静电纺。其中，多喷头纺丝方法、罗拉型纺丝方法、多孔管型静电纺丝纺丝方法、NES纺丝方法、双层流体纺丝方法、吹膜纺丝法制成的纤维毡不均匀，或得到的纤维直径差异较大，或者纺丝条件过于苛刻，或者溶剂回收难等问题，使得传统静电纺丝方法在一定程度上限制了其应用。气泡静电纺作为一种新型的静电纺丝方法，这种纺丝方法在一定程度上能实现纳米纤维的批量生产。气泡静电纺不用传统的喷丝头纺丝，而是在聚合物溶液中通入气体处出大量的气泡，气泡在自由液面相当于无数个泰勒锥，这相当于多针头的静电纺丝，从而可以提高纺丝速率，实现高聚合物纳米纤维的规模化生产。
发明内容
工业迅速的发展使现有的空气环境中含有的大量PM2.5、PM10，为解决这些污染物给人们的出行带来的健康问题，本发明的目的旨在为人类提供一种简单、高效、环保、价格低廉且易于携带的PM2.5、PM10口罩滤芯的加工方法。
本发明主要提供PM2.5、PM10口罩的核心半制品即可降解纳米滤芯的开发技术：
纳米滤芯以聚丁二酸丁二醇酯（PBS）（该生物材料具有可生物降解性）、纳米银抗菌剂为原料，六氟异丙醇为溶剂，基于新型的气泡静电纺丝技术制备而成，外两层基布的定量为30g/m2PP熔喷法无纺布，具体的制作方法如下：
（1）以聚丁二酸丁二醇酯（PBS）为原料，六氟异丙醇为溶剂，按照质量分数20%~35%配置纺丝液，并在纺丝液中加入0.2%~0.6%的纳米银配制纺丝液；
（2）采用新型的气泡静电纺丝设备，调节电压范围20~35kV、纺丝距离范围15~20cm、利用表面活性剂辛基苯基聚氧乙烯醚（TX-100）调节表面张力范围24~26mN/m、采用无基盐氯化钾调节电导率范围60~210μs，按照上述工艺将新型气泡静电纺获得的纳米纤维膜直接吸附在基布PP熔喷法无纺布上，基布PP熔喷法无纺布的运行速度1.5m/30min，并立即采用平板硫化机在复合压力6~8MPa，复合温度在80℃以下的条件下，与另外一层基布PP熔喷法无纺布完好的复合在一起，然后将复合好的滤芯材料在热轧机上利用一对刻花轧，刻花辊轧点尺寸为0.2*0.25cm，轧点之间的平均距离在3~5cm，采用轧点倾斜的方式，轧点倾斜方向与热轧辊轴中心线的夹角为45度，热轧温度控制在190℃以上，热轧辊压力控制在40~60N/mm，最终制备出可应用于PM2.5、PM10口罩使用的纳米滤芯，使制备出的纳米滤芯具备吸湿、透气、舒适、抗菌等多种特性。
具体实施方式
实施例一
以聚丁二酸丁二醇酯（PBS）为原料，六氟异丙醇为溶剂，制备PM2.5、口罩的核心半制品即可降解纳米滤芯，其制备出的纳米滤芯可抵挡悬浮于空气中的PM2.5颗粒，其具体工艺如下：
（1）以聚丁二酸丁二醇酯（PBS）为溶质，六氟异丙醇为溶剂，按照质量分数30%配置成纺丝液，并在纺丝液中加入0.4%的纳米银配制纺丝液，充分搅拌至均匀待用；
（2）调节纺丝工艺参数电压值25kV、纺丝距离17cm，并在纺丝液中添加表面活性剂辛基苯基聚氧乙烯醚（TX-100）的质量百分数为0.5%，表面张力调节至25mN/m，添加无基盐氯化钾质量百分数为0.3%，调节电导率至140μs，按上述工艺将新型气泡静电纺获得的纳米纤维膜直接吸附在基布PP熔喷法无纺布上，基布PP熔喷法无纺布的运行速度设计为1.5m/30min，采用平板硫化机的复合压力7MPa，复合温度80℃，将另外一层基布与附着上聚丁二酸丁二醇酯的PP熔喷法无纺布完好的层合在一起，固化后在热轧机上利用一对刻花轧（刻花辊轧点尺寸为0.2*0.25cm，轧点之间的距离设计为4cm，轧点倾斜方向与热轧辊轴中心线的夹角为45度，热轧温度控制在195℃，热轧辊压力控制在55N/mm），可制备出运用于PM2.5口罩使用的纳米滤芯，具备良好的吸湿、透气、舒适、抗菌等特性。
实施例二
以聚丁二酸丁二醇酯（PBS）为原料，六氟异丙醇为溶剂，制备PM10口罩的核心半制品即可降解纳米滤芯，其制备出的纳米滤芯可抵挡悬浮于空气中的PM10颗粒，其具体工艺如下：
（1）以聚丁二酸丁二醇酯（PBS）为溶质，六氟异丙醇为溶剂，按照质量分数40%配置成纺丝液，并在纺丝液中加入0.6%的纳米银配制纺丝液，充分搅拌至均匀待用；
（2）调节纺丝工艺参数电压值20kV、纺丝距离15cm，并在纺丝液中添加表面活性剂辛基苯基聚氧乙烯醚（TX-100）的质量百分数为2%，表面张力调节至24.5mN/m，添加无基盐氯化钾质量百分数为0.9%，调节电导率至220μs，按上述工艺将新型气泡静电纺获得的纳米纤维膜直接吸附在基布PP熔喷法无纺布上，基布PP熔喷法无纺布的运行速度设计为1.5m/45min，采用平板硫化机的复合压力8MPa，复合温度85℃，将另外一层基布与附着上聚丁二酸丁二醇酯的PP熔喷法无纺布完好的层合在一起，固化后在热轧机上利用一对刻花轧（刻花辊轧点尺寸为0.2*0.25cm，轧点之间的距离设计为4.5cm，轧点倾斜方向与热轧辊轴中心线的夹角为45度，热轧温度控制在195℃，热轧辊压力控制在50N/mm），可制备出运用于PM10口罩使用的纳米滤芯，具备良好的吸湿、透气、舒适、抗菌等特性。
Claims (1)
1.一种可生物降解环保防尘口罩纳米滤芯的生产方法，包含以下步骤：（1）以聚丁二酸丁二醇酯（PBS）为原料，六氟异丙醇为溶剂，按照质量分数20%-35%配置纺丝液，并在纺丝液中加入0.2%-0.6%的纳米银配制纺丝液；
（2）采用新型的气泡静电纺丝设备，调节电压范围20-35kV、纺丝距离范围15-20cm、利用表面活性剂辛基苯基聚氧乙烯醚（TX-100）调节表面张力范围24-26mN/m、采用无基盐氯化钾调节电导率范围60-210μs，按照上述工艺将新型气泡静电纺获得的纳米纤维膜直接吸附在基布PP熔喷法无纺布上，基布PP熔喷法无纺布的运行速度1.5m/30min，并立即采用平板硫化机在复合压力6-8MPa，复合温度在80℃以下的条件下，与另外一层基布PP熔喷法无纺布完好的复合在一起，然后将复合好的滤芯材料在热轧机上利用一对刻花轧，刻花辊轧点尺寸为0.2×0.25cm，轧点之间的平均距离在3-5cm，采用轧点倾斜的方式，轧点倾斜方向与热轧辊轴中心线的夹角为45度，热轧温度控制在190℃以上，热轧辊压力控制在40-60N/mm。
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