一种仿生复合微纳纤维过滤口罩的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有双重功效的新型口罩，尤其是一种仿生复合微纳纤维过滤口罩，属于日常生活防护用品领域。
【背景技术】
[0002]在现实生活中，口罩的应用范围越来越大，尤其是随着国家工业化、城市化进程的不断加速，工业污染、大气污染日趋严重，会引起大量由呼吸道传染的各种传染性疾病流行。随着人们生活水平的提高，大家的环保意识和注重健康的意识已经有所提高。口罩的各类防护过滤用品也迎合市场的迫切需求，但就目前市场上的产品而言，还存在着巨大的发展空间。一般常规口罩由多层无纺布或者纱布制成，有的产品里面还加入了活性碳颗粒层，虽具有过滤大气颗粒物和吸附部分有害气体的作用，但无法有效阻挡PM2.5及以下级别的颗粒物，且对有害气体的吸附速度较慢，导致吸入人体内。国外的一些产品虽然具有过滤大气细颗粒物的性能，但其透气性却大打折扣，人们使用时舒适感较差。此外，大多产品均为一次性的，价格昂贵，不太适合长期使用。还有在市场上占一定地位的活性碳纤维口罩，其吸附性较强，但过滤细颗粒物的性能又较差，由此可见市场上产品的作用具有单一性。因而，目前的产品还存在一定的不足，不能很好地满足人们在日常生活中的需求。
【发明内容】
[0003]本发明是为了克服上述现有技术的不足，目的在于提供既可以过滤大气细颗粒物PM2.5又能够吸附常见挥发性有机污染物的仿生复合微纳纤维口罩，从而弥补目前市场上面产品的不足，更好地满足人们对口罩的要求，为人们的健康提供一定的保障。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0005]一种仿生复合微纳纤维过滤口罩，包括口罩本体，该口罩本体从外表面到内层依次层叠为第一层、第二层、第三层，其特征在于:第一层为第一无纺布，第二层为芯层，材料为具有过滤及吸附双重功效的仿生复合微纳纤维，第三层为第二无纺布。
[0006]所述的第二层，仿生复合微纳纤维包括纺丝纤维层和活性碳纤维层。
[0007]所述纺丝纤维层靠向第一层。
[0008]所述仿生复合微纳纤维是以活性碳纤维为基本骨架，在活性碳纤维上通过静电纺丝技术将纺丝溶液的纺丝纤维复合在其表面，制得克重为10-100g/m2纺丝纤维层，整个复合微纳纤维的克重为70-340g/m2。
[0009]所述活性碳纤维种类是酚醛基活性碳纤维、PAN基活性碳纤维、粘胶基活性碳纤维或沥青基活性碳纤维，纤维产品形式是活性碳纤维布和/或活性碳纤维毡，比表面积为600-3000 m2 /g，克重为 60_240g/m2。
[0010]所述复合微纳纤维过滤直径为0.5-2.0 μ m的颗粒物。
[0011]所述复合微纳纤维对常见挥发性有机污染物的最大吸附饱和量达到30g/m2。
[0012]所述复合微纳纤维的每平方米透气量达到610L/s。
[0013]所述复合微纳纤维的透湿率达到230g/m2.h。
[0014]所述第一无纺布和第二无纺布是熔喷无纺布、针刺无纺布或水刺无纺布，其成分是 PP、PET、PA，克重为 15-120g/m2。
[0015]一种具有过滤及吸附双重功能的仿生复合微纳纤维的制备方法:将配制好的纺丝溶液加入静电纺丝设备的储罐中，通过注射泵和导管链接连接到喷头，喷头接上高压电场；将活性碳纤维布和/或活性碳纤维毡作为接收部分并接地；打开电源，控制纺丝时间，得到仿生复合微纳纤维材料。
[0016]所述静电纺丝过程中高压电源电压设置为10-25KV，喷头到接收平面的距离为10-20cm，注射泵设置纺丝流量为0.5-2.0mL/h，纺丝时间可以是0.5-4.0h。
[0017]在静电纺丝过程中，配制浓度为5% -20%的纺丝溶液时，所用纺丝溶液溶质是聚丙烯腈，聚酰亚胺，聚苯乙烯，聚乙烯醇，聚乙二醇，聚乳酸，聚苯并咪唑，间亚苯基间苯二酰胺，聚对苯二甲酸对苯二胺或聚乙烯醇吡咯烷酮中的一种或几种；纺丝溶液溶剂是水，硫酸，间甲酸，二氯甲烧，二甲基乙酰胺，二甲基亚砜，N-二甲基吡咯烷酮或N，N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
[0018]应用仿生复合微纳纤维制作的口罩，不仅具有活性碳纤维强的吸附作用，可以吸附常见挥发性有机污染物，吸附量最高可达30g/m2;同时也能过滤大气细颗粒物PM2.5及更小级别的颗粒物，对0.5-2.0 μ m颗粒物的过滤效果达到99.99 %。
[0019]所述具有过滤及吸附双重功效的仿生复合微纳纤维，是运用静电纺丝技术将活性碳纤维布与静电纺丝纤维复合而成，制备操作简单，实用性强。
[0020]活性碳纤维极强的吸附作用，为吸附有害气体提供了可能，静电纺丝纤维之间无规则交错的结构，使之形成的空隙较小，能过滤细颗粒物，从而使产品具有过滤和吸附的双重功效。
[0021]本发明的有益技术效果是:可以过滤大气细颗粒物PM2.5及更小级别的颗粒物又能够吸附常见挥发性有机污染物的仿生复合微纳纤维新型口罩，改变了市场上产品功能单一性的状况，弥补了目前产品存在的一些不足。仿生复合微纳纤维透气、透湿性好，舒适度高，能更好地满足人们的需求。另外，将仿生复合微纳纤维运用到口罩防护中，新颖性较强。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的结构示意图。
[0023]附图标号:1、第一层，2、第二层，3、第三层，2.1、纺丝纤维层，2.2、活性碳纤维层。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，不应理解为对本申请的限制。
[0025]如图1所示，本发明所述的一种仿生复合微纳纤维新型口罩材料的结构图，包括口罩本体，该口罩本体主要包括三层，从外表面到内层依次层叠第一层1、第二层2、第三层3，第一层为第一无纺布，第二层为芯层，材料为具有过滤及吸附双重功效的仿生复合微纳纤维，第三层为第二无纺布；第二层，仿生复合微纳纤维包括纺丝纤维层2.1和活性碳纤维层2.2。且第二层2的2.1层靠向第一层I。第二层2是口罩本体中最核心的材料，起关键作用。
[0026]第一层I和第三层3是无纺布，可以是恪喷无纺布、针刺无纺布和水刺无纺布，其成分可以是PP、PET、PA，克重为15-120g/m2。
[0027]第二层2是具有过滤及吸附双重功效的仿生复合微纳纤维，不仅具有活性碳纤维强的吸附作用，可以吸附常见挥发性有机污染物，同时也能过滤大气细颗粒物PM2.5及更小级别的颗粒物。
[0028]具有过滤及吸附双重功效的仿生复合微纳纤维，是结合仿生技术对无刺构骨叶片的滞尘能力进行结构和功能的仿生，主要是通过运用静电纺丝技术把活性碳纤维和静电纺丝纤维复合来实现。本发明所述仿生复合微纳纤维是以活性碳纤维为基本骨架，在活性碳纤维上通过静电纺丝技术将纺丝溶液的纺丝纤维复合在其表面，制得克重为10-100g/m2纺丝纤维层，整个复合微纳纤维的克重为70-340g/m2。本发明所述活性碳纤维种类是酚醛基活性碳纤维、PA