一种多尺度纤维过滤层及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种多尺度纤维过滤层及其制备方法与应用。所述多尺度纤维过滤层，包括复合纤维层、设置在所述复合纤维层表面的静电纺丝纳米纤维；所述复合纤维层由可降解的熔喷纤维和短纤维复合而成，复合纤维层的面密度为20

A multi-scale fiber filter layer and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种多尺度纤维过滤层及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及过滤材料领域，更具体地，涉及一种多尺度纤维过滤层及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]目前一次性口罩主要是由聚丙烯、涤纶、氨纶等不可降解材料制备的，一旦流入生态环境，势必造成长久的污染。采用环境友好可降解材料制备的一次性口罩，可以在特定条件下快速降解为水和二氧化碳等小分子，避免对生态环境造成长久危害。
[0003]为了减少对生态环境的危害，现有技术也开发了一些可生物降解的口罩。现有技术公开了一种聚乳酸材料可生物降解环保型功能性防护口罩，其方案中仍使用了较多如PVDF、聚烯烃等不可降解材料，只实现了部分可降解，仍不能完全消除污染，并且当其中的可降解成分降解后，残余部分就变成了微塑料，更加难以从环境中回收，还可能造成更大的生态危害。此外，现有技术也公开了一种可降解的环保口罩，其公开了主体结构为天然纤维材料或可降解材料的方案，但是其过滤层主要为普通无纺布，对亚微米级微粒，细菌，飞沫的防护效果较差，无法有效阻隔尘埃，预防感染。还有的，现有技术公开了一种全生物降解口罩及制备方法，提出一种用高流动性可降解聚酯熔喷材料制备熔喷阻隔过滤层应用于口罩的方法，但聚酯是一种极性材料，介电常数小，且容易吸湿，本身静电驻极效果较差，且非常容易中和衰减，难有持久的防护效果。
[0004]因此，设计出一种具有防护效果，在贮存使用过程中不易衰减且透气性能好、不容易憋闷，能够应用于可降解生物材料制成的过滤层具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种具有良好的防护效果，在贮存使用过程中不易衰减且透气性能好、不容易憋闷的多尺度纤维过滤层，可使用可降解生物材料制成。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供所述多尺度纤维过滤层的制备方法。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供多尺度纤维过滤层的应用。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0009]一种多尺度纤维过滤层，包括复合纤维层、设置在所述复合纤维层表面的静电纺丝纳米纤维；
[0010]所述复合纤维层由可降解的熔喷纤维和短纤维复合而成，复合纤维层的面密度为20
‑
200g/m2，所述短纤维与熔喷纤维的质量比为0.05
‑
0.2；熔喷纤维的平均直径为1
‑
10微米，短纤维的平均直径为20
‑
150微米，长度范围为1
‑
50mm；
[0011]所述静电纺丝纳米纤维的平均直径为10
‑
500纳米；静电纺丝纳米纤维的面密度为0.5
‑
2.0g/m2。
[0012]本专利技术所述多尺度纤维过滤层，具有多级过滤效果：由熔喷纤维和短纤维构成的复合纤维网络能够过滤大部分直径10微米以上的颗粒物，而且由于粗短纤维的引入，使得
纤维网络更加蓬松，使口罩的透气性和容尘量得以提高，佩戴舒适感提高，且不容易因颗粒物堵塞孔隙导致在佩戴过程中的透气性变差；纳米纤维网络则具有超细纤维孔隙，用以过滤亚微米级颗粒物、微生物等有害物质，起到更好的防护效果，对花粉、PM2.5、固体颗粒物、细菌、飞沫等污染物具有较高的过滤效果，可防止污染物进入佩戴者的呼吸系统，起到防护作用。
[0013]所述多尺度纤维过滤层的过滤效果主要是物理拦截作用，不同于驻极材料通过静电吸附拦截，在贮存使用过程中不易衰减，防护效果更为持久。
[0014]进一步说明，相比于熔喷布所采用的静电纺丝，本专利技术所述多尺度纤维过滤层中静电纺丝纳米纤维的纤维更细，纤维网络更致密，其主要起到物理过滤的作用而非静电吸附作用，和熔喷布是不同的原理。这种物理过滤，除非纤网结构发生破坏，不会随着静电衰减而出现滤效下降的问题。
[0015]另外，多尺度纤维结构的过滤层具有蓬松的纤维网络结构，更好地吸收呼吸出来的湿气，所制备的口罩在长时间佩戴过程中不易产生憋闷感。
[0016]优选地，所述熔喷纤维材料中聚乳酸含量≥80wt％，余量为聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚己内酯中的一种或多种。
[0017]优选地，所述聚乳酸的重均分子量为50000
‑
150000。
[0018]本专利技术所述多尺度纤维过滤层通过引入短纤维，引入短纤维后的复合纤维层更加蓬松，在进行堆肥降解测试时，与堆肥接种物的接触面更大，而且有更多氧气可以进入，所以降解效果会更好。
[0019]所述短纤维为胶粘纤维、棉纤维、竹纤维、聚乳酸短切纤维中的一种或多种。
[0020]所述静电纺丝纳米纤维的材料为聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯中的一种或几种。
[0021]优选地，所述复合纤维层的面密度为20
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100g/m2。
[0022]优选地，所述复合纤维层的面密度为30
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50g/m2，所述短纤维与熔喷纤维的质量比为0.1
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0.15；短纤维的平均直径为30
‑
50微米，平均长度为5
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30mm。
[0023]优选地，所述静电纺丝纳米纤维的平均直径为100
‑
300纳米；静电纺丝纳米纤维的面密度为1
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1.2g/m2。
[0024]本专利技术所述多尺度纤维过滤层的制备方法，包括以下步骤：S1.复合纤维层：先制备熔喷纤维，然后将短纤维喷吹到所述熔喷纤维中，控制短纤维与熔喷纤维的质量比，控制复合纤维层面密度；
[0025]S2.以复合纤维层为接受基底，采用静电纺丝方法在所述复合纤维层表面复合一层静电纺丝纳米纤维，得到多尺度纤维过滤层。
[0026]本专利技术还保护一种过滤制品。所述过滤制品包含上述多尺度纤维过滤层。
[0027]本专利技术还保护上述多尺度纤维过滤层在口罩中的应用。
[0028]具体地，一种生物降解口罩包括过滤层、鼻夹和固定带；所述过滤层包括依次设置的内支撑层、多尺度纤维过滤层、外支撑层。
[0029]本专利技术所述生物降解口罩对空气动力学质量中位径在0.3微米的盐性颗粒物的过滤效率在90％以上，对金黄色葡萄球菌的细菌过滤效率在95％以上。
[0030]所述内支撑层为纯棉水刺无纺布、胶粘纤维水刺无纺布中的一种，其面密度为20
‑
40g/m2，所述外支撑层为聚乳酸无纺布，其面密度为20
‑
60g/m2。
[0031]所述鼻夹的制作材料为聚丁二酸丁二醇酯和聚乳酸的混合物，其中聚乳酸占比不低于40％。
[0032]所述固定带的制作材料为聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚己内酯中的一种或多种材料，将所述材料的纤维丝进行加弹处理后用织带机编织而成，或将所述材料的无纺布裁切成长条后使用。
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0034]本专利技术所述多尺度纤维过滤层，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多尺度纤维过滤层，其特征在于，包括复合纤维层、设置在所述复合纤维层表面的静电纺丝纳米纤维；所述复合纤维层由可降解的熔喷纤维和短纤维复合而成，复合纤维层的面密度为20
‑
200g/m2，所述短纤维与熔喷纤维的质量比为0.05
‑
0.2；熔喷纤维的平均直径为1
‑
10微米，短纤维的平均直径为20
‑
150微米，平均长度为1
‑
50mm；所述静电纺丝纳米纤维的平均直径为10
‑
500纳米；静电纺丝纳米纤维的面密度为0.5
‑
2.0g/m2。2.根据权利要求1所述多尺度纤维过滤层，其特征在于，所述熔喷纤维材料中聚乳酸含量≥80wt％，余量为聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚己内酯中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的多尺度纤维过滤层，其特征在于，所用聚乳酸的重均分子量为50000
‑
150000。4.根据权利要求1所述多尺度纤维过滤层，其特征在于，所述短纤维为胶粘纤维、棉纤维、竹纤维、聚乳酸短切纤维中的一种或多种。5.根据权利要求1所述多尺度纤维过滤层，其特征在于，所述静电纺丝纳米纤维的材料为聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯中...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁明，陈平绪，叶南飚，周日敏，李成，丁超，
申请(专利权)人：广东金发科技有限公司，
类型：发明
国别省市：