一种过滤层及口罩制造技术

本发明专利技术提供了一种过滤层及口罩，涉及新材料领域。过滤层是由纳米纤维以穿插于具有三维多孔结构的载体内部的方式复合而成。在上述过滤层中，穿插于三维多孔结构的纳米纤维与载体配合从而使得过滤层在保持有一定的孔隙率的同时，具有阻力小、过滤效果佳的优点。采用上述过滤层制作而成的口罩兼有呼吸舒适度佳、过滤性能高的优点。

Filter layer and mask

The invention provides a filter layer and a mask, which relates to the field of new materials. The filter layer is formed by the insertion of nanofibers into the interior of a carrier having a three-dimensional porous structure. In the filter layer, the nano fiber which is inserted in the three-dimensional porous structure is matched with the carrier, so that the filter layer has the advantages of small resistance and good filtering effect while maintaining a certain porosity. The respirator made of the filter layer has the advantages of good respiratory comfort and high filtering performance.

【技术实现步骤摘要】
一种过滤层及口罩
本专利技术涉及新材料领域，具体而言，涉及一种过滤层及口罩。
技术介绍
随着我国经济的高速发展，环境问题日趋严峻，以雾霾尤为突出。据统计，我国每年肺癌新增患者数量高达70万人，PM2.5造成人口的超额死亡率高达0.9‰，是交通事故的十倍。雾霾、PM2.5等受灾人群高达8亿人，促生的呼吸防护产品的市场容量高达百亿元。人们通常采用佩戴口罩等方式缓解各类空气污染对人体造成的不良影响。其中空气过滤材料可防止颗粒和污染物进入人体，对减少吸入颗粒物对人体健康的损害和预防疾病的传播具有重要的作用。影响其过滤性能的因素很多，如纤维线密度，以及纤网结构、厚度和密度等。作为防护口罩，不仅具有较高的过滤效率，也要尽可能地降低其呼吸阻力，这是一对矛盾体，也是消费者关注的焦点问题。然而现有的防雾霾口罩往往会阻碍呼吸、阻塞毛细血管，造成使用者皮肤红肿、疼痛、呼吸困难等问题，且长时间佩戴容易滋生细菌，造成二次污染。专利技术人经过研究发现，现有材料大多通过将基材和过滤材料以层状方式布置，形成具有叠层结构的口罩。但是，由于现有过滤材料以及现有口罩叠层结构的缺陷，使口罩的结构呼吸阻力较大，且过滤效果差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种过滤层及口罩，其旨在改善现有口罩不能兼有过滤效率高及呼吸阻力小的问题。本专利技术提供一种技术方案：一种过滤层，其特征在于，包括载体和纳米纤维，载体具有三维多孔结构，纳米纤维的直径小于500纳米，纳米纤维以穿插于三维多孔内部的方式附着于载体。过滤层主要通过分散步骤和干燥步骤将载体和纳米纤维复合而成，分散步骤包括将含有纳米纤维的纳米纤维溶液分散于载体内以得到分散系，干燥步骤包括对分散系进行干燥。其中，纳米纤维溶液是由纳米纤维分散在分散液制作而成，分散液是纳米纤维、载体的不良溶剂，并且在纳米纤维溶液中纳米纤维的质量浓度为0.05‰～8‰。一种口罩，其包括上述的过滤层。本专利技术实施例提供的过滤层及口罩的有益效果是：过滤层是采用具有纳米级尺寸的纳米纤维和具有三维多孔结构的载体复合而成。通过将载体浸入含有纳米纤维的纳米纤维溶液中，使纳米纤维分散穿插在载体的三维孔隙内，再通过干燥得到过滤层。纳米纤维属于超细纤维，通过将其分散在载体内部的孔隙中，使得过滤层内形成密集而孔径适中的细小孔洞，从而使载体具有较好的过滤效果的同时，还可以有效降低气体通过阻力。采用上述过滤层制作口罩，可以使口罩获得兼有舒适度佳、呼吸顺畅、过滤性高的优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的过滤层断面结构示意图；图2为现有口罩的过滤体的断面结构。图标：101-纳米纤维；102-载体；201-过滤材料；202-基材。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的过滤层及口罩进行具体说明。一种过滤层，包括载体和非织造纳米纤维。其中，载体具有三维多孔结构；纳米纤维的直径小于500纳米，并且纳米纤维是以穿插于三维多孔内部的方式附着于载体。其中，纳米纤维可以有多种选择，例如纳米纤维包括但不限于聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚苯乙烯、壳聚糖、甲壳素、竹纤维中一种或多种；分散液为水或者乙醇。较佳地，纳米纤维选择纳米壳聚糖或竹纤维。壳聚糖、竹纤维具有天然、无害的优点，并且壳聚糖和竹纤维易降解，因此，不会在环境中造成有害物质残留的问题，有利于在环保等级要求较高的领域使用。进一步地，壳聚糖和竹纤维具有抗菌功效，可以对常见微生物起到杀灭效果，从而提高过滤层的性能。其中，载体可根据需要选用。本专利技术实施例中，载体为无纺布、过滤海绵或纳米海绵中的任一种或组合。由于口罩长时间佩戴，容易滋生细菌等微生物，为进一步提高附加值，可根据需要负载抗菌材料。抗菌材料可根据过滤层中的载体和纳米纤维选择，包含有机抗菌物质和无机抗菌物质。其中，无机抗菌物质包括选自银、铜、锌、钛的纳米金属离子及其氧化物中的一种或多种，如纳米银离子。纳米金属氧化物包括纳米二氧化钛。其中，有机抗菌物质包括选自有机季胺盐、山梨酸、黄姜根醇以及有机金属中的一种或多种，有机金属包括有机锡。本专利技术实施例提供的过滤层的制作方法如下：主要通过分散步骤和干燥步骤将载体和纳米纤维复合而成。S101、分散步骤分散步骤包括将含有所述纳米纤维的纳米纤维溶液分散于载体内以得到分散系。干燥步骤包括对分散系进行干燥。其中，纳米纤维溶液是由纳米纤维分散在分散液制作而成，分散液是纳米纤维、载体的不良溶剂，并且在纳米纤维溶液中纳米纤维的质量浓度为0.05‰～8‰。较佳地，在纳米纤维溶液中，纳米纤维的质量浓度为0.03‰～6‰，更佳地，纳米纤维的质量浓度为0.01‰～3‰，进一步地，在纳米纤维溶液中，纳米纤维的质量浓度为3‰～5‰。更优选地，纳米纤维的质量浓度为5‰。将纳米纤维溶液分散于载体的方法包含浸入法。进一步地，在本专利技术的其他实施例中，将纳米纤维溶液分散于载体的方法是将载体浸入纳米纤维溶液得到分散系，然后对分散系进行超声波振荡。更进一步地，对分散系进行超声波振荡是在摇床中进行的。通过结合摇床和超声波振荡，使分散系受到充分的震动，产生剧烈的搅拌效果，从而提高纳米纤维和载体的接触程度，更有利于纳米纤维被浸入载体内部，使内部的纳米纤维与载体之间在横向和纵向多维度相互穿插和交叉。纳米纤维由于具有很高的比表面积和较高的表面能，使得纳米粒子极易发生团聚。利用超声波分散纳米纤维，是利用超声波空化时产生的局部高温、高压、强冲击波和微射流等，打开团聚的纳米纤维，使纳米纤维均匀分散于载体三维多孔结构中。S102、干燥步骤在干燥步骤中，干燥分散系的方法包括：阶段微波干燥以及循环微波干燥中的任一种，其中，循环微波干燥包括重复进行多个干燥程序，每个干燥程序包括微波干燥分散系、然后再浸入纳米纤维溶液。阶段微波干燥：将负载有纳米纤维的载体于微波干燥5-10min后，冷却至室温，然后继续微波干燥，重复以上步骤，直至干燥完成。循环微波干燥：将载体浸入在纳米纤维液后，对其多次干燥，然后再将其浸入纳米纤维液、多次干燥。重复上述干燥和浸入纳米纤维液的步骤多次。微波干燥以特殊的加热方式使负载有纳米纤维的载体的温度在短时间内快速升高，微波的体加热方式使其干燥曲线是逆温曲线，即温度梯度同水分蒸发方向一致，这非常有利于干燥过程的快速平衡均匀进行。且微波干燥提高干燥推动力致使干燥时间非常短，有利于纳米纤维保持原有的特性。此外，微波干燥以其高速的分子振荡激发极性分子不停地改变取向而产生非热效应，加速干燥过程，使最终得到的过滤层表里一致，水分分布均匀。本干燥步骤中，被干燥的分散系是通过分散步骤得到的分散系。例如，可以是将载体浸入纳米纤维液制作而成，也可以是将载体浸入纳米纤维液后通过超声波振荡或者在摇床中进行超声波振荡制作而成。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过滤层，其特征在于，包括载体和纳米纤维，所述载体具有三维多孔结构，所述纳米纤维的直径小于500纳米，所述纳米纤维以穿插于所述三维多孔内部的方式附着于所述载体；所述过滤层主要通过分散步骤和干燥步骤将所述载体和所述纳米纤维复合而成，所述分散步骤包括将含有所述纳米纤维的纳米纤维溶液分散于所述载体内以得到分散系，所述干燥步骤包括对所述分散系进行干燥；其中，所述纳米纤维溶液是由所述纳米纤维分散于分散液制作而成，所述分散液是所述纳米纤维、所述载体的不良溶剂，并且在所述纳米纤维溶液中所述纳米纤维的质量浓度为0.05‰～8‰。

【技术特征摘要】
1.一种过滤层，其特征在于，包括载体和纳米纤维，所述载体具有三维多孔结构，所述纳米纤维的直径小于500纳米，所述纳米纤维以穿插于所述三维多孔内部的方式附着于所述载体；所述过滤层主要通过分散步骤和干燥步骤将所述载体和所述纳米纤维复合而成，所述分散步骤包括将含有所述纳米纤维的纳米纤维溶液分散于所述载体内以得到分散系，所述干燥步骤包括对所述分散系进行干燥；其中，所述纳米纤维溶液是由所述纳米纤维分散于分散液制作而成，所述分散液是所述纳米纤维、所述载体的不良溶剂，并且在所述纳米纤维溶液中所述纳米纤维的质量浓度为0.05‰～8‰。2.根据权利要求1所述的过滤层，其特征在于，在所述纳米纤维溶液中纳米纤维的质量浓度为3‰～5‰。3.根据权利要求1所述的过滤层，其特征在于，所述纳米纤维包括聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚苯乙烯、壳聚糖、甲壳素、竹纤维中一种或多种；所述分散液为水或者乙醇。4.根据权利要求1至3之一所述的过滤层，其特征在于，所述载体负载有抗菌材料，所述抗菌材料包括有机抗菌物质和无机抗菌物质，其中，所述无机抗菌物质包括选自银、铜、锌、钛的纳米金属离子及纳米金属氧化物中的一种或多种，所述纳米金属氧化物包括纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文宇，贾宝泉，
申请(专利权)人：武汉普优瑞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42