[發明專利]一種過濾纖維層及其制備方法和口罩

在審

• 申請號: 202110464979.8
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113171654A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 張旋;杜希;柯巖;朱小倩;何遠濤;張玉高
• 申請（專利權）人: 廣東溢達紡織有限公司
• 主分類號: B01D39/16
• 分類號: B01D39/16;A41D13/11;A41D31/02;A41D31/04
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李棟修;龐東成

本發明涉及一種過濾纖維層及其制備方法和口罩。所述過濾纖維層包含無序交疊的聚合物纖維，可選的是所述聚合物纖維局部融并和/或交互貫穿，并且所述聚合物纖維具有聚合物微球部分?纖維部分交替分布的結構，所述聚合物微球部分和纖維部分為相同的材料。本發明的過濾纖維層可以作為口罩的過濾層，使得口罩具有較優的過濾效果并且可以水洗后重復使用。

技術領域

本發明涉及一種高效低阻、通過浸泡水洗并晾干后過濾效率不衰減，從而可重復使用的過濾纖維層及其制備方法，還涉及包含其的口罩，屬于材料技術領域。

背景技術

隨著經濟發展與人民生活水平的提升，環境問題與環境安全成為人們關注的焦點。近幾十年來工業化的蓬勃發展不可避免的對環境帶來了極大污染，有害氣體、霧霾、粉塵等都對人們的呼吸系統帶來了很大的負擔，乃至引發癌癥。口罩是大家日常工作與生活中最為常見、防護效果顯著且成本較低的工具。現階段，市場上的口罩商品琳瑯滿目，其核心是口罩內部起到有效截留粉塵、顆粒以及細菌的過濾層。過濾層大多數是使用熔噴布、無紡布等進行堆疊從而實現高效過濾的目的。近年來，拉伸聚四氟乙烯(PTFE)、靜電紡絲納米纖維等也被用來制備空氣濾材。就待祛除粒子的過濾機理而言，一般來說較小(粒徑小于300nm)的粒子主要通過布朗運動與濾材的物理攔截進行截留，而較大的粒子(粒徑介于300至1000nm)則更多是基于重力沉降與慣性效應被截留。相應地，尺寸在300nm范圍的微粒難以被有效截留。除了過濾精度外，作為口罩來說，為了保證佩戴時呼吸順暢，濾材的低氣阻是十分必要的。就已有的技術而言，熔噴布無法達到對300nm范圍微粒的有效脫除，且熔噴布過濾機理主要基于其經駐極后帶靜電而實現截留，水洗后由于失去靜電，會帶來有效過濾效率的大幅下降。拉伸PTFE濾材雖然具有較好的過濾效率與機械強度，但是PTFE材料本身不易加工，棄用后材料不易降解，不可避免的帶來成本較高與環境污染的問題。綜上所述，研制過濾效率高、過濾阻力小、可重復使用且規模化制備容易的口罩濾材是迫切需要解決的難題。

就口罩濾材來講，納米纖維具備高表面能和高比表面積，較小的纖維直徑具有較高的過濾精度與過濾效率；但是，由于細纖維堆積密度大，孔徑小，往往伴隨帶來很高的氣體阻力。

目前已有報道，通過多針頭混紡粗細纖維、多針頭構建多孔纖維與串珠的混合結構以及摻雜無機納米粒子等方式進行紡絲，降低纖維間堆積密度，使其更加蓬松，從而實現在不犧牲過濾效率的前提下進一步降低濾材氣阻。

CN105903271A公布了一種通過改變紡絲液濃度，利用雙針頭紡絲，構建出多孔纖維和串珠結構的濾材，實現高效低阻。CN105999852B公開了一種具有梯度結構的微珠/納米纖維復合空氣過濾材料及其制備方法，其也利用雙針頭紡絲，在均勻納米纖維中引入微珠，以實現高效低阻。

CN104645715A公開了一種口罩過濾材料，其包含過濾夾層，所述過濾夾層由單纖維為均勻圓柱形態的納米纖維層與單纖維具有串珠結構的納米纖維層交替層疊構成，以實現高效低阻。

CN104689724A公開了一種有機無機復合納米纖維膜過濾材料的制備方法，即先將制備好的納米纖維膜與無機微米顆粒溶于乙醇中制備混合懸濁液，再將懸濁液均勻涂覆于非織造基材表面經干燥后可得有機無機復合納米纖維膜過濾材料。

CN103706182A公開了一種球線組合型復合纖維空氣過濾材料的制備方法，是將二氧化硅微球加入聚砜紡絲液中，經過靜電紡絲可以球線組合型納米纖維膜。

CN105544091A公開了一種納米纖維復合材料，其將TiO₂納米顆粒加入PLA紡絲液中進行靜電紡絲而成。

然而，如上方法普遍存在步驟復雜，對設備要求高，紡絲均勻性、穩定性不佳的問題。例如，雙針頭紡絲的兩個針頭之間會存在互相干擾，影響濾材結構穩定性。