[發明專利]一種具有靜電紡絲膜的PM2.5防護口罩及其制備方法

有效

• 申請號: 201811644799.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109730378B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 王晶;侯立安;張林;田小兵;周毅
• 申請（專利權）人: 青島軍融創新工程研究院有限公司;浙江大學
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明屬于空氣凈化材料領域，涉及一種具有靜電紡絲膜的PM2.5防護口罩及其制備方法；解決了常規防護口罩膜因截留PM2.5和呼出水汽所引起的跨膜壓降升高，透氣性變差的技術難題。制備出內層紡絲液A以及外層紡絲液D；然后將支撐材料粘貼到滾筒式收集器上，電紡內層紡絲液A，紡絲后得到內側疏水層；然后，將膜反向貼在收集器上，電紡外層紡絲液D，紡絲后得到外側超疏松分離層；將膜收集后即得到具有內、外雙功能層的PM2.5防護口罩，可以有效解決傳統防護口罩用膜因PM2.5和水汽的附著所引起跨膜壓降快速升高，從而導致透氣性變差的關鍵問題，可明顯提高防護的持久性，并且易于清洗回用，并且制備工藝簡單易行，且成本較低，易于規?；a。

技術領域

本發明屬于空氣凈化材料領域，涉及一種具有靜電紡絲膜的PM2.5防護口罩及其制備方法。

背景技術

細顆粒物(PM2.5)是大氣污染中一種常見的污染物。研究發現PM2.5會使人產生氧化應激反應，致使細胞失活，從而引起一些常見的急性和慢性呼吸疾病，如心肺疾病、肺癌、氣管癌、支氣管癌等。

目前，市面上可用來截留PM2.5的分離膜分為兩大類：多孔膜和纖維膜。多孔膜的孔徑較小，可通過篩分作用來實現PM2.5的高效截留，但是跨膜壓降較大，且膜孔很容易被顆粒堵塞，因此多孔膜只能用在某些需要高截留的場合，普及性較差。與多孔膜相比，纖維膜的孔徑較大且孔隙率高，因此跨膜壓降要小的多。然而，由于膜的孔徑較大，纖維膜對PM2.5的截留效果較差，雖然可以通過增加膜的厚度來提高膜對PM2.5的截留率，但這無疑會使跨膜壓降升高，且增大了原材料的使用量。因此，迫切需要高截留、低壓降的PM2.5過濾膜。

靜電紡絲膜具有互穿的多孔結構和較高的孔隙率，孔道分布相比纖維膜更加均勻，可明顯降低空氣阻力，因此靜電紡絲納米纖維膜在PM2.5的截留方面具有更加出色的性能。近年來，也有相關專利發表，比如公開號為CN104921342A的專利公開了一種納米纖維多層復合過濾口罩及其制備方法的專利，該專利將高分子納米纖維溶液通過靜電紡絲裝置，將紡絲得到的納米纖維涂覆在支撐基材的一側或兩側，得到多層復合材料。該發明可有效降低空氣阻力，同時保持PM2.5的高效截留，但是，卻忽視了防護口罩的舒適性。在此，舒適性指的是呼吸的難易程度。比如，舒適性好的個人防護口罩，人們呼吸會很順暢，因為口罩的跨膜壓降的較低。常規的靜電紡絲類口罩在截留PM2.5和呼吸產生的水汽后，其跨膜壓降會快速升高，引起透氣性變差的問題，最終造成用戶呼吸不暢。

發明內容

本發明提供了一種用于PM2.5防護口罩的靜電紡絲膜及其制備方法，制備出的靜電紡絲膜可以用于PM2.5防護口罩，解決了目前靜電紡絲類口罩因截留PM2.5和呼出水汽會導致跨膜壓降升高、透氣性變差的技術難題。

為了達到上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種具有靜電紡絲膜的PM2.5防護口罩包括內、外兩層靜電紡絲功能層和中間支撐層；所述的內層靜電紡絲功能層為疏水層，所述的外層靜電紡絲功能層為超疏松分離層。

上述PM2.5防護口罩的制備方法，包括如下步驟：

(1)將疏水高分子材料加入溶劑中，恒溫攪拌，脫泡后得到內層紡絲液A；

(2)將微球添加到溶劑中，進行超聲分散，得到溶液B；將高分子材料加入溶劑中，恒溫加熱攪拌，得到溶液C；最后，將B和C按照一定比例混合，得到外層紡絲液D；

(3)靜電紡絲制備具有內、外雙功能層，首先，利用加濕器和除濕器調節環境濕度；然后，將支撐材料粘貼到金屬滾筒式收集器上，并調節金屬滾筒的轉速；最后，開啟注射泵注射紡絲液A，并接通直流電源，紡絲10-40min后得到內側疏水層；接著，將膜反向貼在收集器上，電紡外層紡絲液D，紡絲10-60min后得到外側超疏松分離層，將膜收集，即得到具有內、外雙功能層的PM2.5防護口罩。