一种纳米纤维‑微米纤维复合防雾霾口罩制造技术

本发明专利技术涉及一种纳米纤维‑微米纤维复合防雾霾口罩，其不仅具有气阻低和对颗粒污染物过滤效率高的特点，而且能过滤挥发性有机物、酸性气体、碱性气体、氮氧化物、硫氧化物、一氧化碳、或消除烟味、异味、甲醛等功能，可用于各种污染气体场景的防护。本发明专利技术的纳米纤维‑微米纤维复合防雾霾口罩，包括至少一层微米纤维层和设置于微米纤维层内侧且能够过滤挥发性有机物、酸性气体、碱性气体、氮氧化物、硫氧化物、一氧化碳、消除烟味、异味、甲醛的纳米纤维层，纳米纤维层的纳米纤维中添加有功能性添加剂，功能性添加剂包括VOC吸附剂、酸性吸附剂、碱性吸附剂、杀菌剂、抗病毒剂、用于分解VOC的光降解催化剂、甲醛催化氧化剂和一氧化碳吸附剂。

A nano fiber micron fiber composite mask anti fog and haze

The present invention relates to a nano fiber micron fiber composite mask anti fog and haze, it not only has the characteristics of low gas resistance and high filtration efficiency of particulate pollutants, and to filter the volatile organic compounds, acid gas, alkaline gas, nitrogen oxides, sulfur oxides, carbon monoxide, or eliminate the smoke, smell, formaldehyde and other functions, can be for the protection of pollution gases of various scenarios. Nano fiber micron fiber composite anti fog haze mask of the present invention comprises at least one layer of micron fiber layer and fiber layer is arranged on the inner side and micron can filter volatile organic compounds, acid gas, alkaline gas, nitrogen oxides, sulfur oxides, carbon monoxide, eliminate the nano fiber layer of smoke, smell, formaldehyde, nano fiber nano fiber layers are added in the functional additives, functional additives including VOC adsorbent, adsorbent, adsorption of acid alkaline agent, bactericide, antiviral agents, for formaldehyde catalytic oxidation degradation catalyst, VOC decomposition catalyst and carbon monoxide adsorbent.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维-微米纤维复合防雾霾口罩
本专利技术涉及一种口罩的制备方法，尤其涉及一种纳米纤维-微米纤维复合防雾霾口罩。
技术介绍
随着我国经济持续高速发展，城市化和工业化进程日益加快，工业生产、日常发电、汽车尾气排放等过程向空气中排放了大量残留物使空气中的颗粒物浓度大大增加，特别是PM10(空气中直径小于10um的极细颗粒物)和PM2.5(空气中直径小于2.5um的极细颗粒物)，它们对空气质量和能见度等有重要的影响。目前，影响我国城市空气质量的主要污染物是大气中漂浮的PM2.5颗粒，严重威胁着人们的健康。研究表明，与较粗的大气颗粒物相比，细颗粒物能飘到较远的地方，因此影响范围较大。PM2.5容易直接进入人体，在动脉斑块沉积，引发血管炎症和动脉粥样硬化，最终导致心脏病等心血管疾病。当空气中PM2.5的浓度长期高于10微克每立方米时，就会带来死亡的风险。浓度每增加10微克每立方米时，死亡风险上升4％。PM2.5极易吸附多环芳烃等有机污染物和重金属，使致癌、致畸、致突变的几率明显提高。直径小于100nm的颗粒物带来的危害更为严重。它们可以穿过细胞到达大脑，引发脑损伤和老年痴呆症。挥发性有机物(VOCs)通常是指特定环境条件下容易蒸发或挥发的有机化合物，VOCs种类繁多，来源广泛，传播范围广，涉及行业众多，其中化工行业和交通运输排放的有害物质占挥发性有机废气的绝大部分。VOCs容易生成PM2.5和臭氧，导致光化学烟雾，加重灰霾，严重污染环境和影响人类健康。研究表明有机物在PM2.5中的比重占到50％—70％，相当一部分PM2.5由VOCs光化学反应转化而成。酸性气体指能与碱作用生成盐的气体，污染空气中的酸性气体有二氧化碳、氯气、硫化氢、二氧化氮、氯化氢、二氧化硫等。酸性气体作为造成环境污染和导致生态破坏的主要气体是温室效应和酸雨泛滥的元凶。其中，二氧化碳对全球变暖的影响占所有温室气体影响的50％。有些酸性气体在下雨天会与氧气等发生化学反应，生成具强腐性的酸性化学物质，对地面的物体自然就会有腐蚀，这就是酸雨，酸雨特别是对树木的影响最大，可以致死，严重影响人类生存环境。一氧化碳是煤、石油等含碳物质不完全燃烧的产物，是易燃高度气体。可引起急性职业中毒的70多种化学物质中，一氧化碳中毒的次数和人数始终居首位。一氧化碳进入人体后产生的中毒作用主要是损害神经系统，轻度急性中毒表现为头痛、头晕、心悸、恶心、进而症状加重出现呕吐、四肢无力。人体吸入一氧化碳后，一氧化碳很快与血红素结合而大大降低血红素吸收氧气的能力，使人体各部分组织和细胞产生缺氧，引起窒息和血液中毒，严重时造成死亡。即使是在室内也存在着空气污染源，例如VOC，吸烟，厨房油烟灯管。二手烟中含有的化学物质会在空气中停留数小时，长期吸入会导致多种疾病和伤害。二手烟能够迅速刺激和伤害呼吸道内部，即使是很短暂的接触也会引起冠状动脉供血不足。众多医学证据表明二手烟烟雾导致严重疾病和过早死亡。二手烟导致肺癌、心脏病、婴儿猝死综合征、低出生体质量婴儿和严重的呼吸系统疾病。烹饪过程中食用油和食物在高温条件下会发生化学反应，产物至少300多种，主要是脂肪酸、烷烃、烯烃、醛类、酮、醇、酯、芳香化合物和杂环化合物等。食物烹饪过程中产生的某些刺激性气体随油烟一起排放到周围环境中，对人体的呼吸系统、视觉器官和健康造成了极大的影响。油烟中含有甲醛等各种醛类化合物对人体危害很大，常引起眼睛和呼吸道粘膜的各种症状如流泪、咳嗽、结膜炎、支气管痉挛等。烹饪油烟还具有潜在的致癌性。污染气体会对经呼吸系统(肺部)、皮肤表皮、呼吸道系统、神经系统、免疫能力、肝脏、内分泌系统等产生毒害作用。使人出现易疲劳、紧张等不良反应，降低工作、学习效率。长期处于空气质量较差的环境，不仅会引起呼吸功能下降、呼吸道症状加重，还会导致慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿等疾病，严重的还会导致肺癌、鼻咽癌患病率的增加。空气中的微生物是呼吸道感染的重要来源，空气及空气中的飞沫、飞沫粒及尘埃是呼吸道感染的重要传播途径，因此预防呼吸道传染病主要是切断它的传播途径，改变空气及环境质量，控制或杀灭空气中的细菌、病毒及致病微生物。经空气中传播的呼吸道疾病很多，如流行性感冒、麻疹、水痘、风疹、流行性脑脊髓膜炎、非典型肺炎等。2009年墨西哥流行的流感病毒感染就是由A/H1N1型病毒引起的，另外还有一些真菌病，例如球孢菌病，病原体存在于空气中，呼吸道疾病对人类造成了极其严重的危害。各种大气污染物急剧增加带来了非常严峻的环境问题。为了防止细颗粒物、有害气体、细菌及病毒对人体的侵害，口罩成了人们生活中的必备品，目前的口罩主要应用的材料为传统的非织造布，这种材料的直径约十几微米甚至几十微米，孔径较大只能过滤较大的颗粒，对细颗粒物、有害气体、细菌病毒的拦截效果较差，无法满足人们的需求。纳米纤维非织造布是一种有效的滤材，不仅对PM2.5等可吸入颗粒物截留率高，而且具有透气性好、质轻、佩戴舒适等特点。目前，聚合物纳米纤维主要由静电纺和离心纺制备。静电纺纳米纤维已经应用到口罩中来保护人们免遭空气中污染物的危害。中国专利CN2884939Y公布了使用电纺丝技术制备口罩及口罩滤膜材料，但对于PM2.5等可吸入颗粒物的截留效果都不佳。中国专利CN104106854A公开了一种纳米纤维口罩，其纳米纤维层选用了聚苯乙烯、聚硫醚、丙烯酸树脂等聚合物，并且纳米纤维层位于支撑层和纳米纤维依托层之间。中国专利CN103271466A公开一种立体口罩，由过滤体和包裹过滤体的外罩组成，过滤套则采用丙纶熔喷非织造布，另外还增加了两个吸气管，过滤空气上改善了口罩的透气性。中国专利CN104083946、CN102872653通过在纳米纤维中添加了抗菌成分的助剂使制备的口罩具有抗菌抑菌效果。早在1924年，美国专利US1500931就提出了一种离心纺丝设备，主要用于将纤维胶纺成人造丝线。Lozano等在专利US20090280207中提出一种制备超细纤维的离心纺丝装置，属于高速离心纺丝领域。高速离心纺丝是指高分子熔体或者溶液在离心力的作用下，被甩至转盘圆周的喷口处，当离心力克服纺丝原料的粘度和表面张力时，纺丝原料被拉伸成纤维。高速离心纺丝不需要加设高压电场，不要求原料有特殊的介电性能，同时也不需要熔喷纺丝中的快速高温气流，可大大节约成本。美国FibeRio公司通过发展其离心纺丝技术，极大地提高了生产效率，并实现了工业化生产，生产出的纤维直径平均值≤500nm。随着离心纺丝的不断发展，离心纺丝与静电纺丝相结合的一种新纺丝形式离心静电纺丝出现了。专利CN102061530B中介绍了一种离心式静电纺丝装置，利用金属网制成的旋转甩筒，大大提高了静电纺丝装置的工作效率，并可有效避免传统喷头纺丝时喷孔的堵塞问题。目前纳米纤维的应用还主要是集中在利用纳米纤维膜的高孔隙率和小孔径来过滤空气中的微小颗粒，对VOCs和其他有害气体以及细菌病毒的防护还是没有改善。目前还没有报道防雾霾口罩利用静电纺纳米纤维来作为功能层来制备功能性纳米纤维口罩，来实现口罩的吸附、降解VOC、去除有害气体，去除异味、抗菌抗病毒等功能。为保护人民身体健康，减少因空气污染造成的各种疾病，急需一种过滤效果优良、透气性好、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米纤维‑微米纤维复合防雾霾口罩，其特征在于：包括至少一层微米纤维层和设置于所述微米纤维层内侧且能够过滤挥发性有机物、酸性气体、碱性气体、氮氧化物、硫氧化物、一氧化碳、消除烟味、异味、甲醛的纳米纤维层，所述纳米纤维层的纳米纤维中添加有功能性添加剂，所述功能性添加剂包括VOC吸附剂、酸性吸附剂、碱性吸附剂、杀菌剂、抗病毒剂、用于分解VOC的光降解催化剂、甲醛催化氧化剂和一氧化碳吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维-微米纤维复合防雾霾口罩，其特征在于：包括至少一层微米纤维层和设置于所述微米纤维层内侧且能够过滤挥发性有机物、酸性气体、碱性气体、氮氧化物、硫氧化物、一氧化碳、消除烟味、异味、甲醛的纳米纤维层，所述纳米纤维层的纳米纤维中添加有功能性添加剂，所述功能性添加剂包括VOC吸附剂、酸性吸附剂、碱性吸附剂、杀菌剂、抗病毒剂、用于分解VOC的光降解催化剂、甲醛催化氧化剂和一氧化碳吸附剂。2.根据权利要求1所述的纳米纤维-微米纤维复合防雾霾口罩，其特征在于：所述VOC吸附剂包括多孔聚合物，环糊精，杯芳烃、纳米活性碳、分子筛、金属氧化物、金属有机骨架材料、螯合物，所述多孔聚合物为超交联聚合物、自具微孔聚合物、共轭微孔聚合物、共价有机骨架聚合物中的一种或多种，所述光降解催化剂为纳米二氧化钛。3.根据权利要求1所述的纳米纤维-微米纤维复合防雾霾口罩，其特征在于：所述酸性吸附剂包括具有吸收和固定酸性气体的聚合物、阴离子交换树脂、固载有机胺的改性分子筛、海绵铁、固体有机碱及其衍生物、吸酸剂、金属氧化物，所述具有吸收和固定酸性气体的聚合物为聚乙烯亚胺或含有聚乙烯亚胺单元的共聚物，所述固体有机碱为咪唑、组氨酸、吡啶、甲基胺中的一种或多种，所述吸酸剂为水滑石化合物DHT-4A，所述金属氧化物为氧化镁、氧化铝，氧化钡。所述碱性吸附剂包括具有吸收和固定碱性气体的聚合物、阳离子交换树脂、有机多酸或活性碳、硅胶、分子筛、介孔硅、金属有机骨架MOFs、氧化石墨烯、酸置换的黏土、固体酸性小分子三聚磷酸二氢铝、具有吸附或固定碱性物质的无机物，所述固定碱性气体的聚合物为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚马来酸中的一种或多种，所述阳离子交换树脂为带磺酸、磷酸、羧酸基团中的一种或多种，所述有机多酸为柠檬酸或丁四酸，所述酸置换的黏土为膨润土、蒙脱土、凹凸土中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的纳米纤维-微米纤维复合防雾霾口罩，其特征在于：所述杀菌剂包括有机杀菌剂和无机杀菌剂，所述有机杀菌剂为季铵盐、香草醛、甲壳素、壳聚糖、二甲基十八烷基、芳香族卤化物、卤氨化合物、聚六亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：林童，牛海涛，赵雪婷，王红霞，邵浩，
申请(专利权)人：江苏纳纤新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32