[发明专利]纳米/微米复合纤维膜及其制备方法

说明书

本发明提出一种纳米/微米复合纤维膜及其制备方法，所制备的的复合纤维膜面密度为21‑25g/m²。相比传统医用防护口罩材料采用50g/m²PP驻极熔喷布，过滤效率同样达到防护要求，同时不仅大幅降低原料用量，节约资源，同时减轻口罩弃用带来的环境压力。

技术领域

本发明涉及气溶胶技术领域，具体涉及一种纳米/微米复合纤维膜及其制备方法。

背景技术

目前防护口罩的核心过滤材料，采用微米级驻极熔喷布，存在过滤效率下降快，使用寿命短的问题。此种材料对颗粒物的过滤作用主要包括介质过滤和滤饼过滤。介质过滤通过沉积、拦截、布朗运动、重力沉降和静电作用，利用纤维表面有效捕捉颗粒物。其中，静电效应对0.3μm以下，搭载着直径为100nm病毒的气溶胶，起主要捕捉作用。然而呼吸产生的水蒸气导致纤维表面静电衰减，从而导致过滤效率下降。滤饼过滤，以最初捕获的颗粒物为收集点，颗粒物堆积形成树枝状结构，相邻树突逐渐连接在一起，在过滤器的上游端形成“滤饼”，对颗粒物进行机械捕捉。颗粒物堆积过程中，粒子沉积对纤维电荷产生的“屏蔽效应”，静电效应迅速下降，过滤作用逐渐由深度过滤转为表面过滤。过滤阻力随滤饼的堆积逐渐增大，呼吸舒适度下降。

而纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高、透气透湿性好等优点，满足新型生物防护材料的要求，在纤维膜材料、过滤介质等领域拥有巨大市场潜力。

为解决现有防护口罩过滤效率下降快，使用寿命短，过滤阻力随滤饼的堆积逐渐增大，呼吸舒适度下降的问题，本发明开发一款纳米/微米复合纤维膜，实现纤维比表面积，提高介质过滤过程中拦截和布朗运动作用，减轻颗粒物以颗粒物为收集点的堆积，从而实现过滤材料高效低阻的性能，切断病毒传播途径，保护人体健康。

发明内容

本发明的目的提供一种纳米/微米复合纤维膜，增大纤维比表面积，提高介质过滤过程中拦截和布朗运动作用，减轻颗粒物以颗粒物为收集点的堆积，从而实现过滤材料高效低阻的性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种纳米/微米复合纤维膜的制备方法，其包括：

第一步，制备有机高分子聚合物溶液；

第二步，制备纳米纤维，

所制备的纳米/微米复合纤维膜面密度为21-25g/m²。

其中，所述第一步进一步具体为称取有机高分子材料，于80℃干燥两小时，去除残存水分，将干燥后的有机高分子加入有机溶剂中，用玻璃棒搅动初步分散，在80℃下恒温水浴同时磁力搅拌4h，高分子聚合物经溶胀溶解，均匀分散在溶剂中，配制一定浓度的纺丝液，将纺丝液常温放置1h，冷却至室温，并静置消泡。

其中，所述第二步进一步具体包括：

第a步，将第一步制得的纺丝液注入到医用注射器中，将注射器置于蠕动泵上，注射器输出端通过鲁尔接头与PTFE管连接，PTFE管另一端连接三相转接头，转接头分别通过三根PTFE短管，连接到针板上，采用滚筒式接地收装置，在滚筒表面包裹铝箔；

第b步，调节纺丝针尖到滚筒的距离，控制高压直流输出电压，通过蠕动泵定速驱动，控制单针流速；

第c步，选取微米纤维膜作为驻极熔喷布基布，包裹在滚筒表面，调节固定第a步的针头的水平滑台移速，控制水平滑台动程，设定滚筒转速，测算实际收集到微米纤维膜驻极熔喷布基布表面纳米纤维膜面密度，制得纳米/微米复合纤维膜；

第d步，将步骤C得到的纳米/微米复合纤维膜，置于鼓风干燥箱中，干燥处理。

其中，所述第一步中，纺丝液浓度为11-15％。

其中，所述第b步中，纺丝针尖到滚筒的距离，控制在8-22cm范围。