一种新型纳米口罩过滤材料及其制造方法
阅读说明：本技术 一种新型纳米口罩过滤材料及其制造方法 (Novel nano mask filtering material and manufacturing method thereof ) 是由 何平 黄力 王运友 何中法 于 2020-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型纳米口罩过滤材料及其制造方法,包括外层、中间层、和内层,所述外层为阻水层,所述中间层为过滤层,所述内层为吸湿层,所述过滤层由纳米薄膜复合材料组成。本发明的优点是：过滤层中间的孔径更小,阻隔效率更高、使用寿命长,同时还具有佩戴更舒适的优点。(The invention discloses a novel nano mask filtering material and a manufacturing method thereof. The invention has the advantages that: the aperture in the middle of the filter layer is smaller, the blocking efficiency is higher, the service life is long, and the filter layer also has the advantage of being more comfortable to wear.)
技术领域
本发明属于口罩技术领域，具体涉及一种新型纳米口罩过滤材料及其制造方法。
背景技术
随着人们对大气环境与室内空气质量的日益重视，环境标准日趋严格，要达到高等级的空气洁净度，所选用的过滤材料就需要有优越的过滤性能。近年来，各类高效空气过滤材料取得了很大进展。高效空气过滤材料具有过滤效率高、气流阻力小、机械强度大和均匀性好等特点，能满足特定行业对空气过滤材料特殊功能需求的滤材。现有的纱布口罩，利用纱布材料制作，孔径大，只能拦截空气中的大颗粒物，无法阻挡PM2.5以及当前肆虐的新型冠状病毒；防护效果差，且舒适度较差，属于过时产品。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：一种新型纳米口罩过滤材料，包括外层、中间层、和内层，所述外层为阻水层，所述中间层为过滤层，所述内层为吸湿层，所述过滤层由纳米薄膜复合材料组成。
进一步地，所述纳米薄膜复合材料包括纳米薄膜和热风棉。
进一步地，纳米薄膜的直径为100-200纳米。
一种新型纳米口罩过滤材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将热风棉平铺在内部接地的金属板上；
S2、将纳米薄膜聚合物溶解于溶剂中，搅拌至完全溶解，得到纳米薄膜聚合物溶液；
S3、将得到的纳米薄膜聚合物溶液置于加入到注射泵内，使注射泵与喷丝头通过管道连接，使喷丝头置于平铺有热风棉的金属板的上方，喷丝头与金属平板的间距为15-35cm，在喷丝头和金属平板之间施加高压电，之后进行纺丝工序，使通过管道从注射泵到达喷丝头中的纺丝溶液喷出纳米薄膜聚合物纤维，纺丝时间为8~30min；
S4、将降落在金属板表面的纳米薄膜聚合物纤维收集并与热风棉进行复合，得到复合过滤材料。
进一步地，所述步骤S2中所述溶剂为体积比3：2的甲酸和丙酮。
进一步地，所述纺丝时间为23min。
本发明的优点为：
1、本发明中口罩过滤材料采用纳米级薄膜材料，其孔径大小能拦截空气中大颗粒物，纳米级薄膜材料的薄膜口罩，纤维直径小，阻隔效率更高，从物理层面可实现对PM2.5颗粒和新型冠状病毒的更好阻隔
2、本发明中薄膜口罩具有高孔洞均一分布率的材料特性，具有着更高的透气率；再加上薄膜材料防潮透湿的特性以及配合热风棉起到保温隔热、防潮防湿等作用，并提高佩戴者舒适感，能带给使用者更舒适的呼吸体验。
3、本发明提供了一种新型纳米口罩过滤材料的制作方法，通过改变纺丝速率，从而改变纺丝时间，使得特定纺丝时间内制得的过滤材料的孔径更小，过滤效果更高。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图中：1外层、2中间层、3内层、4纳米薄膜、5热风棉。
具体实施方式
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。
实施例1
一种新型纳米口罩过滤材料，包括外层1、中间层2、和内层3，所述外层1为阻水层，所述中间层2为过滤层，所述内层3为吸湿层，其特征在于：所述过滤层由纳米薄膜复合材料组成，所述纳米薄膜复合材料包括纳米薄膜4和热风棉5。所述纳米薄膜4的直径为100-200纳米，上述实施例的制备方法包括以下步骤:
S1、将热风棉5平铺在内部接地的金属板上；
S2、将纳米薄膜聚合物溶解于体积比3：2的甲酸和丙酮溶剂中，搅拌至完全溶解，得到纳米薄膜聚合物溶液；
S3、将得到的纳米薄膜聚合物溶液置于加入到注射泵内，使注射泵与喷丝头通过管道连接，使喷丝头置于平铺有热风棉5的金属板的上方，喷丝头与金属平板的间距为25cm，在喷丝头和金属平板之间施加高压电，之后进行纺丝工序，使通过管道从注射泵到达喷丝头中的纺丝溶液以3.2ml/h流量喷出纳米薄膜聚合物纤维，纺丝时间为8min；
S4、将降落在金属板表面的纳米薄膜聚合物纤维收集并与热风棉5进行复合，得到复合过滤材料。
实施例2
一种新型纳米口罩过滤材料，包括外层1、中间层2、和内层3，所述外层1为阻水层，所述中间层2为过滤层，所述内层3为吸湿层，其特征在于：所述过滤层由纳米薄膜复合材料组成，所述纳米薄膜复合材料包括纳米薄膜4和热风棉5。所述纳米薄膜4的直径为100-200纳米，上述实施例的制备方法包括以下步骤:
S1、将热风棉5平铺在内部接地的金属板上；
S2、将纳米薄膜聚合物溶解于体积比3：2的甲酸和丙酮溶剂中，搅拌至完全溶解，得到纳米薄膜聚合物溶液；
S3、将得到的纳米薄膜聚合物溶液置于加入到注射泵内，使注射泵与喷丝头通过管道连接，使喷丝头置于平铺有热风棉5的金属板的上方，喷丝头与金属平板的间距为25cm，在喷丝头和金属平板之间施加高压电，之后进行纺丝工序，使通过管道从注射泵到达喷丝头中的纺丝溶液以2.7ml/h流量速率喷出纳米薄膜聚合物纤维，纺丝时间为11min；
S4、将降落在金属板表面的纳米薄膜聚合物纤维收集并与热风棉5进行复合，得到复合过滤材料。
实施例3
一种新型纳米口罩过滤材料，包括外层1、中间层2、和内层3，所述外层1为阻水层，所述中间层2为过滤层，所述内层3为吸湿层，其特征在于：所述过滤层由纳米薄膜复合材料组成，所述纳米薄膜复合材料包括纳米薄膜4和热风棉5。所述纳米薄膜4的直径为100-200纳米，上述实施例的制备方法包括以下步骤:
S1、将热风棉5平铺在内部接地的金属板上；
S2、将纳米薄膜聚合物溶解于体积比3：2的甲酸和丙酮溶剂中，搅拌至完全溶解，得到纳米薄膜聚合物溶液；
S3、将得到的纳米薄膜聚合物溶液置于加入到注射泵内，使注射泵与喷丝头通过管道连接，使喷丝头置于平铺有热风棉5的金属板的上方，喷丝头与金属平板的间距为25cm，在喷丝头和金属平板之间施加高压电，之后进行纺丝工序，使通过管道从注射泵到达喷丝头中的纺丝溶液以2.2ml/h流量喷出纳米薄膜聚合物纤维，纺丝时间为14min；
S4、将降落在金属板表面的纳米薄膜聚合物纤维收集并与热风棉5进行复合，得到复合过滤材料。
实施例4
一种新型纳米口罩过滤材料，包括外层1、中间层2、和内层3，所述外层1为阻水层，所述中间层2为过滤层，所述内层3为吸湿层，其特征在于：所述过滤层由纳米薄膜复合材料组成，所述纳米薄膜复合材料包括纳米薄膜4和热风棉5。所述纳米薄膜4的直径为100-200纳米，上述实施例的制备方法包括以下步骤:
S1、将热风棉5平铺在内部接地的金属板上；
S2、将纳米薄膜聚合物溶解于体积比3：2的甲酸和丙酮溶剂中，搅拌至完全溶解，得到纳米薄膜聚合物溶液；
S3、将得到的纳米薄膜聚合物溶液置于加入到注射泵内，使注射泵与喷丝头通过管道连接，使喷丝头置于平铺有热风棉5的金属板的上方，喷丝头与金属平板的间距为25cm，在喷丝头和金属平板之间施加高压电，之后进行纺丝工序，使通过管道从注射泵到达喷丝头中的纺丝溶液以1.7ml/h流量喷出纳米薄膜聚合物纤维，纺丝时间为17min；
S4、将降落在金属板表面的纳米薄膜聚合物纤维收集并与热风棉5进行复合，得到复合过滤材料。
实施例5
一种新型纳米口罩过滤材料，包括外层1、中间层2、和内层3，所述外层1为阻水层，所述中间层2为过滤层，所述内层3为吸湿层，其特征在于：所述过滤层由纳米薄膜复合材料组成，所述纳米薄膜复合材料包括纳米薄膜4和热风棉5。所述纳米薄膜4的直径为100-200纳米，上述实施例的制备方法包括以下步骤:
S1、将热风棉5平铺在内部接地的金属板上；
S2、将纳米薄膜聚合物溶解于体积比3：2的甲酸和丙酮溶剂中，搅拌至完全溶解，得到纳米薄膜聚合物溶液；
将得到的纳米薄膜聚合物溶液置于加入到注射泵内，使注射泵与喷丝头通过管道连接，使喷丝头置于平铺有热风棉5的金属板的上方，喷丝头与金属平板的间距为25cm，在喷丝头和金属平板之间施加高压电，之后进行纺丝工序，使通过管道从注射泵到达喷丝头中的纺丝溶液以1.2ml/h流量喷出纳米薄膜聚合物纤维，纺丝时间为20min；
S4、将降落在金属板表面的纳米薄膜聚合物纤维收集并与热风棉5进行复合，得到复合过滤材料。
实施例6
一种新型纳米口罩过滤材料，包括外层1、中间层2、和内层3，所述外层1为阻水层，所述中间层2为过滤层，所述内层3为吸湿层，其特征在于：所述过滤层由纳米薄膜复合材料组成，所述纳米薄膜复合材料包括纳米薄膜4和热风棉5。所述纳米薄膜4的直径为100-200纳米，上述实施例的制备方法包括以下步骤:
S1、将热风棉5平铺在内部接地的金属板上；
S2、将纳米薄膜聚合物溶解于体积比3：2的甲酸和丙酮溶剂中，搅拌至完全溶解，得到纳米薄膜聚合物溶液；
S3、将得到的纳米薄膜聚合物溶液置于加入到注射泵内，使注射泵与喷丝头通过管道连接，使喷丝头置于平铺有热风棉5的金属板的上方，喷丝头与金属平板的间距为25cm，在喷丝头和金属平板之间施加高压电，之后进行纺丝工序，使通过管道从注射泵到达喷丝头中的纺丝溶液以0.7ml/h流量喷出纳米薄膜聚合物纤维，纺丝时间为23min；
S4、将降落在金属板表面的纳米薄膜聚合物纤维收集并与热风棉5进行复合，得到复合过滤材料。
实施例7
一种新型纳米口罩过滤材料，包括外层1、中间层2、和内层3，所述外层1为阻水层，所述中间层2为过滤层，所述内层3为吸湿层，其特征在于：所述过滤层由纳米薄膜复合材料组成，所述纳米薄膜复合材料包括纳米薄膜4和热风棉5。所述纳米薄膜4的直径为100-200纳米，上述实施例的制备方法包括以下步骤:
S1、将热风棉5平铺在内部接地的金属板上；
S2、将纳米薄膜聚合物溶解于体积比3：2的甲酸和丙酮溶剂中，搅拌至完全溶解，得到纳米薄膜聚合物溶液；
S3、将得到的纳米薄膜聚合物溶液置于加入到注射泵内，使注射泵与喷丝头通过管道连接，使喷丝头置于平铺有热风棉5的金属板的上方，喷丝头与金属平板的间距为25cm，在喷丝头和金属平板之间施加高压电，之后进行纺丝工序，使通过管道从注射泵到达喷丝头中的纺丝溶液以0.2ml/h流量喷出纳米薄膜聚合物纤维，纺丝时间为27min；
S4、将降落在金属板表面的纳米薄膜聚合物纤维收集并与热风棉5进行复合，得到复合过滤材料。
表1：不同结构材料的孔径大小测试图
通过毛细流动孔隙一起，分别测试现有纱布过滤材料以及不同纺丝时间后复合材料的孔径大小及分布，由表1可知，复合材料的平均孔径远低于现有纱布材料过滤孔径，且随着纺丝时间延长，复合结构材料的平均孔径由20.71μm最低降为0.65μm，在23min时出现拐点，孔径变小，使得复合材料的过滤性能有所提高，且孔径分布更加均匀。
表2 不同结构材料的过滤性能比较
从表2中可以得知，与现有纱布相比，本发明复合材料对不同粒径粒子的过滤效率都有不同程度的提高，且纺丝时间越长，过滤效果越好，尤其时纺丝时间控制在23min时，效果最好。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。