CN112807853A - 一种多功能防护复合滤材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空气过滤及健康防护技术领域，具体公开了一种多功能防护复合滤材，包括外层与内层，所述由聚丙烯熔喷无纺布制成，所述由聚四氟乙烯纳米复合滤材制成，所述包括上层、下层与中间层，所述上层与下层由双组份无纺布制成，所述中间层采用PTFE纳米膜制成；本发明还公开了一种多功能防护复合滤材的制备方法，包括如下步骤：步骤一、混料制胚；步骤二、基带成型；步骤三、拉伸成膜；步骤四、纳米滤材成型；步骤五、复合滤材成型。本发明提供的制备方法工艺简单、节能环保，利用PP熔喷无纺布作为外层可有效截留粉尘和细菌，且有良好的容尘效果，PTFE纳米膜作为内层，可进一步提升防护等级，且能保证滤材长期保存和使用后仍具有可靠的防护效果。

Description

一种多功能防护复合滤材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种空气过滤及健康防护技术领域，尤其是一种适用于口罩、空气净化器等防护用品的多功能防护复合滤材及其制备方法。
背景技术
一直以来，流感病毒威胁着人类的健康甚至生命，流感病毒具有传染性强、爆发规模大、感染范围广等特点，病毒一旦发生变异，往往让人猝不及防，如2002年的SARS冠状病毒，2019年的COVID-19冠状病毒，对人们的健康和社会经济造成了重大破坏。如今，人们都已经认识到防范流感病毒的重要性，流感病毒会入侵我们的口鼻、喉咙和肺部，因此，配带口罩是一种非常有成效的防护措施。
当前，用于口罩的过滤层主要是聚丙烯（PP）熔喷无纺布和聚四氟乙烯（PTFE）纳米膜。聚丙烯（PP）熔喷无纺布由纤维堆积形成网状贯通结构，因此具有良好的过滤性、阻隔性、保温性和吸附性，再进行驻极处理，通过电晕技术在PP纤维上加上电荷，通过静电吸附作用拦截细小颗粒，可大幅度提高过滤效率，达到低阻高效的过滤特性。但是高效率的PP熔喷无纺布往往阻力偏大，透气性较差。PP熔喷无纺布上加载的电荷并不是永久存在，而是会慢慢减弱直至消失，从而导致过滤效率明显下降，这就导致了采用PP熔喷无纺布的口罩具有时效性，无法做到长期储存，且在使用过程中存在电荷快速消失的情况，比如在潮湿环境下或接触有机溶剂时，因此，采用PP无纺布的口罩在储存和使用过程中存在着效率大幅下降的风险。
聚四氟乙烯（PTFE）纳米膜的纤维尺寸可以达到100nm以下，可以实现纯物理截留高效过滤，不仅具有高效低阻的特性，还可实现长期保存效率也不下降，通过清洗或消毒的方法可以重复使用。但是聚四氟乙烯（PTFE）纳米膜的耐油性较差，在油性加载下的过滤效率较低，且容尘量较低，在高粉尘环境下使用寿命较短。
如上所述，现有的口罩滤材都具有一定的缺陷，本发明设计了一种适用于口罩等防护用品的多功能防护复合滤材，结合了PP熔喷无纺布与PTFE纳米膜的优点，克服了各自的不足，具有优异持久的防护效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能防护复合滤材及其制备方法，可以有效解决上述现有技术问题。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种多功能防护复合滤材，包括外层与内层，所述由聚丙烯熔喷无纺布制成，所述由聚四氟乙烯纳米复合滤材制成，所述包括上层、下层与中间层，所述上层与下层由双组份无纺布制成，所述中间层采用PTFE纳米膜制成。
一种多功能防护复合滤材的制备方法，应用于一种多功能防护复合滤材，包括如下步骤：
步骤一、混料制胚：将助剂油与聚四氟乙烯树脂混合均匀，放置于恒温烘箱中熟化16小时以上，预压成柱状料胚；
步骤二、基带成型：将柱状料胚放入挤出机，通过糊膏挤出、压延、脱脂工序制成厚度为150-350μm的基带；
步骤三、拉伸成膜；
步骤四、纳米滤材成型：将中间的聚四氟乙烯纳米微孔薄膜与上下两层的无纺布采用热复合的方式一次性贴合在一起形成三层复合滤材；
步骤五、复合滤材成型：将上述三层结构的聚四氟乙烯纳米滤材与PP熔喷无纺布采用胶复合的方式贴合在一起形成四层复合滤材。
进一步的，步骤二中所述聚四氟乙烯树脂的标准相对密度大于2.16，所述助剂油为埃克森美孚ISOPAR系列。
进一步的，步骤三中拉伸成膜分为两步，具体步骤包括：
一、将基带进行长度方向上的纵向拉伸，拉伸倍率为10-35倍；
二、将纵拉后的基带进行宽度方向上的横向拉伸，拉伸倍率为25-50倍，然后烧结定型成聚四氟乙烯纳米微孔薄膜。
进一步的，步骤四中所述三层结构的聚四氟乙烯纳米滤材在85L/m2·s的风速下的阻力为65-370Pa，0.3μm粒径颗粒的拦截效率为97-99.999%。
进一步的，步骤五中所述四层结构复合滤材在85L/m2·s的风速下的阻力为90-400Pa，0.3μm粒径颗粒的拦截效率为99-99.9995%。
本发明选用PP无纺布、PE无纺布、PET无纺布或上述材料中的两种组合的双组份无纺布，采用热复合的方式将中间一层聚四氟乙烯纳米微孔薄膜与上下两层无纺布一次性贴合在一起获得中间一层聚四氟乙烯纳米微孔薄膜与上下两层无纺布组成的三层结构聚四氟乙烯纳米滤材，该三层结构聚四氟乙烯纳米滤材在85L/m2·s的风速下的阻力为65-370Pa，0.3μm粒径颗粒的拦截效率为97-99.999%。
再将上述三层结构聚四氟乙烯纳米滤材与PP熔喷无纺布复合在一起，形成四层结构复合滤材，PP熔喷无纺布作为外层可有效截留粉尘和细菌，且有良好的容尘效果，PTFE纳米膜作为内层，可进一步提升防护等级，且能保证滤材长期保存和使用后仍具有可靠的防护效果。该四层结构复合滤材在85L/m2·s的风速下的阻力为90-400Pa，0.3μm粒径颗粒的拦截效率为99-99.9995%。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：
1)制备方法工艺简单、技术成熟、节能环保，具有广阔的发展前景；
2)结合了PP熔喷无纺布与PTFE纳米膜的优点，PP熔喷无纺布作为外层可有效截留粉尘和细菌，且有良好的容尘效果，PTFE纳米膜作为内层，可进一步提升防护等级，且能保证滤材长期保存和使用后仍具有可靠的防护效果。
附图说明
图1为本发明的多功能防护复合滤材的示意图；
图2为本发明的方法流程图。
图中：1、外层；2、内层；21、上层；22、中间层；23、下层。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种多功能防护复合滤材，包括外层1与内层2，其特征在于：1由聚丙烯熔喷无纺布制成，2由聚四氟乙烯纳米复合滤材制成，2包括上层21、下层23与中间层22，上层21与下层23由双组份无纺布制成，中间层22采用PTFE纳米膜制成。
一种多功能防护复合滤材的制备方法，应用于一种多功能防护复合滤材，包括如下步骤：
步骤一、混料制胚：将助剂油与聚四氟乙烯树脂混合均匀，放置于恒温烘箱中熟化16小时以上，预压成柱状料胚，其中聚四氟乙烯树脂的标准相对密度大于2.16，助剂油为埃克森美孚ISOPAR系列；
步骤二、基带成型：将柱状料胚放入挤出机，通过糊膏挤出、压延、脱脂工序制成厚度为150-350μm的基带；
步骤三、拉伸成膜：分为两步，第一步将基带进行长度方向上的纵向拉伸，拉伸倍率为10-35倍；第二步将纵拉后的基带进行宽度方向上的横向拉伸，拉伸倍率为25-50倍，然后烧结定型成聚四氟乙烯纳米微孔薄膜；
步骤四、纳米滤材成型：将中间的聚四氟乙烯纳米微孔薄膜与上下两层的无纺布采用热复合的方式一次性贴合在一起形成三层复合滤材；
步骤五、复合滤材成型：将上述三层结构的聚四氟乙烯纳米滤材与PP熔喷无纺布采用胶复合的方式贴合在一起形成四层复合滤材。
经测试得知，三层结构的聚四氟乙烯纳米滤材在85L/m2·s的风速下的阻力为65-370Pa，0.3μm粒径颗粒的拦截效率为97-99.999%，四层结构复合滤材在85L/m2·s的风速下的阻力为90-400Pa，0.3μm粒径颗粒的拦截效率为99-99.9995%。
本发明提供的一种多功能防护复合滤材的制备方法工艺简单、技术成熟、节能环保，具有广阔的发展前景，同时制得的复合滤材结合了PP熔喷无纺布与PTFE纳米膜的优点，PP熔喷无纺布作为外层可有效截留粉尘和细菌，且有良好的容尘效果，PTFE纳米膜作为内层，可进一步提升防护等级，且能保证滤材长期保存和使用后仍具有可靠的防护效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多功能防护复合滤材，包括外层（1）与内层（2），其特征在于：所述（1）由聚丙烯熔喷无纺布制成，所述（2）由聚四氟乙烯纳米复合滤材制成，所述（2）包括上层（21）、下层（23）与中间层（22），所述上层（21）与下层（23）由双组份无纺布制成，所述中间层（22）采用PTFE纳米膜制成。
2.一种多功能防护复合滤材的制备方法，应用于权利要求1所述的一种多功能防护复合滤材，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、混料制胚：将助剂油与聚四氟乙烯树脂混合均匀，放置于恒温烘箱中熟化16小时以上，预压成柱状料胚；
步骤二、基带成型：将柱状料胚放入挤出机，通过糊膏挤出、压延、脱脂工序制成厚度为150-350μm的基带；
步骤三、拉伸成膜；
步骤四、纳米滤材成型：将中间的聚四氟乙烯纳米微孔薄膜与上下两层的无纺布采用热复合的方式一次性贴合在一起形成三层复合滤材；
步骤五、复合滤材成型：将上述三层结构的聚四氟乙烯纳米滤材与PP熔喷无纺布采用胶复合的方式贴合在一起形成四层复合滤材。
3.根据权利要求2所述的一种多功能防护复合滤材的制备方法，其特征在于：步骤二中所述聚四氟乙烯树脂的标准相对密度大于2.16，所述助剂油为埃克森美孚ISOPAR系列。
4.根据权利要求2所述的一种多功能防护复合滤材的制备方法，其特征在于：步骤三中拉伸成膜分为两步，具体步骤包括：
一、将基带进行长度方向上的纵向拉伸，拉伸倍率为10-35倍；
二、将纵拉后的基带进行宽度方向上的横向拉伸，拉伸倍率为25-50倍，然后烧结定型成聚四氟乙烯纳米微孔薄膜。
5.根据权利要求2所述的一种多功能防护复合滤材的制备方法，其特征在于：步骤四中所述三层结构的聚四氟乙烯纳米滤材在85L/m2·s的风速下的阻力为65-370Pa，0.3μm粒径颗粒的拦截效率为97-99.999%。
6.根据权利要求2所述的一种多功能防护复合滤材的制备方法，其特征在于：步骤五中所述四层结构复合滤材在85L/m2·s的风速下的阻力为90-400Pa，0.3μm粒径颗粒的拦截效率为99-99.9995%。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1494940A (zh) * 1999-10-07 2004-05-12 ͬ�Ϳ�ҵ��ʽ���� 空气过滤组件和装置

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CN1494940A (zh) * 1999-10-07 2004-05-12 ͬ�Ϳ�ҵ��ʽ���� 空气过滤组件和装置

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