一种多层复合结构的纳米纤维窗纱材料及其复合方法技术

本发明专利技术提供了一种多层复合结构的纳米纤维窗纱材料及其制备方法。所述的多层复合结构的纳米纤维窗纱材料，其特征在于，包括从下到上依次设置的纱网基材、纳米纤维层和覆盖层，其中，所述的纳米纤维层的上表面设有利用溶剂静电喷雾技术形成的融接点，利用热粘合的复合方法借助于该融接点将覆盖层粘结在纳米纤维层上。本发明专利技术制备工艺简单，成本低廉，制备的多层复合结构的纳米纤维窗纱材料对0.008μm～2μm颗粒的过滤效率≥90％，阻力压降≤60Pa，且使用寿命长，在室内空气净化及除尘技术领域具有广阔的应用前景。

A multi-layer composite structure of nanofiber window material and its composite method

The invention provides a multi-layer composite structure of nanofiber window material and a preparation method. Nano fiber screens multilayer structure of the material, which is characterized in that comprises a from bottom to top the gauze substrate, nano fiber layer and a covering layer, wherein the nano fiber layer is arranged on the upper surface of the melt contacts are formed by solvent electrostatic spray technology, using composite by thermal bonding method the fusion points covering layer in nano fiber layer. The invention has the advantages of simple preparation process, low cost, nano fiber screens of multilayer composite structure material prepared in 0.008 m ~ 2 m particle filtering efficiency is more than 90%, the pressure drop is less than or equal to 60Pa, and long service life, and has broad application prospects in the field of indoor air purification and dust removal technology.

【技术实现步骤摘要】
一种多层复合结构的纳米纤维窗纱材料及其复合方法
本专利技术属于纳米纤维领域，涉及一种多层复合结构的纳米纤维窗纱材料的复合方法，特别是在纳米纤维功能层的表面一定深度范围内形成均匀的融接点，从而增强纳米纤维层与覆盖保护层的结合牢度，再利用热粘合的复合方法使纱网基材、纳米纤维功能层和覆盖层形成具有一定花纹图案的三层复合结构。
技术介绍
近年来我国大部分地区持续出现的雾霾污染问题严重威胁着人们的身体健康，在雾霾环境下开窗换气与室内洁净成为矛盾体，现有防雾霾窗纱普遍存在过滤效率低的问题，纳米纤维具有纤维直径小、孔径小、比表面积大、孔隙率高等结构特点，将其与窗纱相结合可制备出高效低阻防雾霾窗纱材料。现有防雾霾纳米纤维窗纱材料在实际使用过程中纳米纤维功能层易受外力作用产生结构的破损，从而导致过滤性能下降和使用寿命的缩减，因此常利用覆层加固的方式延长纳米纤维功能层的使用寿命。公开的制备静电纺纳米纤维窗纱过滤材料的复合方法有：“一种防雾霾纳米窗纱及其制作方法”(CN201510605095.4)，复合步骤中在聚合物的骨架上涂覆有亲水性聚乙烯醇粘合剂将两层骨架进行粘合。“一种防紫外线玻璃纤维窗纱”(CN204541704U)，将玻璃纤维绞织布层、玻璃纤维网格布层和玻璃纤维平织布层依次顺序粘结。“防霾纱窗及防霾纱窗中纳米光净化涂层的制备方法”(CN201710099323.4)，利用液态的纳米光净化材料直接涂覆于载有活性炭的纱网上。上述复合方法虽均可实现不同层之间的牢固结合，但粘合剂会堵塞纤维层孔道结构，将纳米材料直接涂覆在纱网上，其耐磨性难以保证，使用寿命值得考究，以上方法均会对核心纳米纤维层的整体性能产生破坏性影响。为克服以上缺点，本专利技术提供一种多层复合结构的纳米纤维窗纱材料的复合方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有纳米纤维窗纱材料复合过程中因外力作用导致纳米纤维功能层结构破坏、性能下降的问题，提供一种多层复合结构的纳米纤维窗纱材料的复合方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种多层复合结构的纳米纤维窗纱材料，其特征在于，包括从下到上依次设置的纱网基材、纳米纤维层和覆盖层，其中，所述的纳米纤维层的上表面设有利用溶剂静电喷雾技术形成的融接点，利用热粘合的复合方法借助于该融接点将覆盖层粘结在纳米纤维层上。上述的多层复合结构的纳米纤维窗纱材料的复合方法，其特征在于，包括：将纳米纤维沉积在纱网基材上形成纳米纤维层后，利用溶剂静电喷雾技术在纳米纤维层的上表面形成融接点，该融接点的深度小于纳米纤维层的厚度、面积小于纳米纤维层的孔径，从而不会对纳米纤维层的原有结构造成影响，利用热粘合的复合方法借助于该融接点将覆盖层粘结在纳米纤维层上，使纱网基材、纳米纤维层和覆盖层形成具有一定花纹图案的三层复合结构。所述的溶剂静电喷雾技术的具体步骤包括：将溶剂灌注在固定在滑台上的注射器中，通过同步调节滑台往复速度和接收基板运动速度，使溶剂雾化而成的液滴以折线形式喷涂在纳米纤维层表面，溶解表层纳米纤维形成融接点，通过调节滑台和的接收基板的运动速度控制融接点的分布密度；通过调节电压的大小来控制纳米纤维层表面的融接点的大小和深度。优选地，所述的溶剂为乙醇、甲酸、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺，丙酮、氯仿、甲酚、二甲基亚砜、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮和甲基乙基酮中的一种或两种以上的混合物。优选地，所述的滑台往复速度为10～100cm/min，滑台运动总路程为20～200cm，接收基板运动速度为10～200cm/min，融接点分布密度为1～8个/cm2。优选地，所述的静电喷雾的电压为10～100kV，融接点的形状为圆形，直径为1～10μm，深度为10～100μm。优选地，所述的静电喷雾的其他工艺参数包括接收距离3～40cm，灌注速度0.1～10ml/h，温度15～35℃，湿度15～90％。优选地，所述的纳米纤维层的厚度为100～900μm，纳米纤维层与覆盖层的结合牢度为5～100MPa。优选地，所述的纱网基材为尼龙、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯、金属丝、碳纤维或玻纤等中的一种。优选地，所述的纱网基材采用单丝或复丝进行编织或针织工艺制成，丝径为0.01～0.8mm，网眼目数为10～200目，克重为10～1000g/m2，厚度为0.01～1mm。优选地，所述的纳米纤维层的纤维直径为0.08～4μm，孔径为3～15μm，纳米纤维层的克重为0.01～30g/m2，纳米纤维层的孔隙率≥80％。优选地，所述的纳米纤维的成分为氟化乙丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、聚丙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚苯乙烯、聚酯、聚醋酸乙烯、尼龙6、尼龙66、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚四氟乙烯、聚乙二醇、聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚以及聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯等中的一种或以上。优选地，所述的覆盖层的材质为聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯/聚乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、纤维素、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酯、金属丝、碳纤维或玻纤等，克重为10～300g/m2。优选地，所述的覆盖层与纳米纤维层全接触，避免了纳米纤维层结构因复合外力而受到损坏的问题。优选地，所述的所述热粘合的复合方法为热熔粘合、热轧粘合及超声波粘合等中的一种。优选地，所述的花纹图案由纳米纤维层和覆盖层经热粘合复合后形成的粘合点构成；所述花纹图案(如图2所示)及粘合点的形状为圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形、菱形、梯形、波浪形、五边形、六边形、八边形及十二边形等中的一种或几种组合，粘合点的面积大小为0.01～1cm2。更优选地，所述粘合点构成非圆形或椭圆形花纹图案的结构单元图案的边长为0.5～50cm，边与边构成的锐角角度大小为θ，0＜θ＜180°，相邻粘合点与粘合点之间的距离为0.2～5cm，结构单元图案粘合点的总个数≥3。更优选地，所述粘合点构成圆形或椭圆形花纹图案的结构单元图案的曲率半径为0.5～30cm，相邻粘合点与粘合点之间的距离为0.2～5cm，结构单元图案粘合点的总个数≥3。优选地，所述的多层复合结构的纳米纤维窗纱材料对0.008μm～2μm颗粒的过滤效率≥90％，阻力压降≤60Pa。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术利用溶剂静电喷雾技术在纳米纤维层表面产生融接点，从而实现纳米纤维功能层与覆盖层的稳固粘结，不对纳米纤维功能层整体结构造成破坏；(2)本专利技术首先在纳米纤维功能层的表面形成融接点来增强纳米纤维层与覆盖保护层的结合牢度，再利用热粘合的复合方法使纱网基材、纳米纤维功能层和覆盖层形成三层复合结构，克服了在热粘合过程中因外力作用导致纳米纤维功能层结构破坏、性能下降的问题；(3)纳米纤维材料纤维直径细、孔径小、比表面积大的优点可充分使材料在保持高过滤效率的同时，具有较低的阻力压降，从而满足窗纱材料高效低阻的性能要求。(4)本专利技术制备工艺简单，成本低廉，制备的多层复合结构的纳米纤维窗纱材料对0.008μm～2μm颗粒的过滤效率≥90％，阻力压降≤60Pa，且使用寿命长，在室内空气净化及除尘
具有广阔的应用前景。附图说明图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层复合结构的纳米纤维窗纱材料，其特征在于，包括从下到上依次设置的纱网基材(1)、纳米纤维层(2)和覆盖层(3)，其中，所述的纳米纤维层(2)的上表面设有利用溶剂静电喷雾技术形成的融接点，利用热粘合的复合方法借助于该融接点将覆盖层(3)粘结在纳米纤维层(2)上。

【技术特征摘要】
1.一种多层复合结构的纳米纤维窗纱材料，其特征在于，包括从下到上依次设置的纱网基材(1)、纳米纤维层(2)和覆盖层(3)，其中，所述的纳米纤维层(2)的上表面设有利用溶剂静电喷雾技术形成的融接点，利用热粘合的复合方法借助于该融接点将覆盖层(3)粘结在纳米纤维层(2)上。2.权利要求1所述的多层复合结构的纳米纤维窗纱材料的复合方法，其特征在于，包括：将纳米纤维沉积在纱网基材(1)上形成纳米纤维层(2)后，利用溶剂静电喷雾技术在纳米纤维层(2)的上表面形成融接点，该融接点的深度小于纳米纤维层(2)的厚度、面积小于纳米纤维层(2)的孔径，从而不会对纳米纤维层(2)的原有结构造成影响，利用热粘合的复合方法借助于该融接点将覆盖层(3)粘结在纳米纤维层上，使纱网基材(1)、纳米纤维层(2)和覆盖层(3)形成具有一定花纹图案的三层复合结构。3.如权利要求2所述的多层复合结构的纳米纤维窗纱材料的复合方法，其特征在于，所述的溶剂静电喷雾技术的具体步骤包括：将溶剂灌注在固定在滑台上的注射器中，通过同步调节滑台往复速度和接收基板运动速度，使溶剂雾化而成的液滴以折线形式喷涂在纳米纤维层(2)表面，溶解表层纳米纤维形成融接点，通过调节滑台和的接收基板的运动速度控制融接点的分布密度；通过调节电压的大小来控制纳米纤维层2表面的融接点的大小和深度。4.如权利要求3所述的多层复合结构的纳米纤维窗纱材料的复合方法，其特征在于，所述的溶剂为乙醇、甲酸、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺，丙酮、氯仿、甲酚、二甲基亚砜、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮和甲基乙基酮中的一种或两种以上的混合物；所述的滑台往复速度为10～100cm/min，滑台运动总路程为20～200cm，接收基板运动速度为10～200cm/min，融接点分布密度为1～8个/cm2；所述的静电喷雾的电压为10～100kV，融接点的形状为圆形，直径为1～10μm，深度为10～100μm；所述的静电喷雾的其他工艺参数包括接收距离3～40cm，灌注速度0.1～10ml/h，温度15～35℃，湿度15～90％。5.如权利要求2所述的多层复合结构的纳米纤维窗纱材料的复合方法，其特征在于，所述的纳米纤维层(2)的厚度为100～900μm，纳米纤维层(2)与覆盖层(3)的结合牢度为5～100MPa。6.如权利要求2所述的多层复合结构的纳米纤维窗纱材料的复合方法，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁彬，廖亚龙，赵兴雷，李玉瑶，俞建勇，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31