一種蠶絲納米纖維過濾材料、其制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種蠶絲納米纖維過濾材料、其制備方法及其應(yīng)用，屬于紡織用品技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]當(dāng)今世界經(jīng)濟發(fā)展迅速，人們生活水平顯著提高。但是經(jīng)濟發(fā)展的同時，也帶來了嚴峻的環(huán)境問題。工業(yè)生產(chǎn)、日常發(fā)電、汽車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物對人的呼吸健康影響巨大。尤其是空氣中直徑小于2.5μπι的極細顆粒(PM 2.5)，它們是造成大氣陰霾和人類肺癌的最大元兇。
[0003]目前的口罩用過濾材料，主要是傳統(tǒng)的非織布無紡布纖維或者橡塑等濾材，這些材料制備的口罩防塵效果差或者透氣性能差。如中國實用新型專利公開號ZL02232615.4，公開日期為2003年6月4日，發(fā)明名稱為“新型高效防塵口罩”，過濾材料采用濾紙，使得該口罩存在透氣性差，不舒適的缺點；中國實用新型專利公開號ZL03253526.0，公開日期為2004年9月15日，發(fā)明名稱為“新型防塵口罩”，介紹了一種新型的防塵口罩，但其口罩使用的過濾材料質(zhì)量大，并且其防塵效果也不理想。
[0004]納米纖維具有比表面積大、吸附能力強、吸附容量高等特點。通常納米纖維的直徑為100?1000納米，長度為厘米級甚至更長，納米纖維只需經(jīng)一般的無紡布阻隔，即可防止被吸入人體。故采用納米纖維制得的口罩對于空氣中的污染物具有良好的吸附性。如中國專利公開號CN102920067A，公開日期為2013年2月13日，發(fā)明名稱為“一種納米纖維夾心式防護口罩的制備方法”，將二醋酸纖維素切片、聚乳酸切片、聚乙烯醇溶于對應(yīng)的有機溶液中，采用靜電紡絲法制備得到200?600nm的納米纖維膜，再將所得納米纖維膜加入無紡布中間制備夾心式防護口罩；中國專利公開號CN104000318A，公開日期為2014年8月27日，發(fā)明名稱為“一種再生桑皮納米纖維抗菌保健口罩及其生產(chǎn)方法”，將桑皮纖維溶解于一定試劑中，通過靜電紡絲制備具有納米級桑皮纖維構(gòu)成的三維無紡氈，再與其他非織造桑皮纖維復(fù)合制備纖維抗菌保健口罩。這些方法的缺陷在于，采用靜電紡絲法制備納米纖維膜，不僅設(shè)備昂貴，而且效率不尚。
[0005]蠶絲無毒、無污染、無刺激性、可生物降解以及具有良好的生物相容性，對其溶解與再生等研究越來越受到重視，但要得到蠶絲的納米纖維膜，傳統(tǒng)的方式還是采用靜電紡絲法，也存在著以上缺點，不利于產(chǎn)業(yè)化，雖然也有如中國專利公開號CN101892608A，公開日期為2010年11月24日，發(fā)明名稱為“一種利用蠶絲下腳料生產(chǎn)殺菌口罩紙的工藝”，將蠶絲先用切料機切斷，用純堿水溶液進行脫膠后，再用打漿機打成直徑為微米級的蠶絲纖維漿，加入各種化學(xué)添加劑后，送抄紙機生產(chǎn)殺菌口罩紙，雖然這個過程較靜電紡絲實用，但它不僅需要添加各種化學(xué)添加劑，而且工藝過程復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種蠶絲納米纖維過濾材料的制備方法。[0007 ] 一種蠶絲納米纖維過濾材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0008]I)將由脫膠蠶絲機械破碎至直徑為50?150nm、長度為10nm?ΙΟΟμπι的蠶絲納米纖維分散到去離子水中配置成漿料；
[0009]2)將所述漿料噴涂到無紡布上，形成蠶絲納米纖維與無紡布的復(fù)合膜，即得所述蠶絲納米纖維過濾材料?？捎酶邏簢姌寣S料噴涂到無紡布上。
[0010]優(yōu)選的，所述無紡布選自熔噴、紡粘或針刺無紡布中的任意一種。
[0011 ]優(yōu)選的，所述復(fù)合膜中蠶絲納米纖維層的厚度為I?30μπι。
[0012]優(yōu)選的，所述蠶絲納米纖維與去離子水的質(zhì)量比為1:200?1:1000。
[0013]其中，步驟I)中的蠶絲納米纖維可以采用現(xiàn)有技術(shù)提供的方法制備，也可以用本發(fā)明所提供的如下的制備方法，其包括如下步驟:
[0014]a)取脫膠處理后的蠶絲用去離子水清洗后，在20?30°C下干燥。
[0015]b)將經(jīng)步驟a)處理后得到的干燥的脫膠蠶絲加入到混合溶液中浸泡O?12h，溶脹蠶絲以減弱蠶絲內(nèi)納米原纖間的結(jié)合力，其中，所述混合溶液中包括小分子化合物、醇類及去離子水，小分子化合物與去離子水的質(zhì)量比為O?1:200，醇類與去離子水的質(zhì)量比為O?1:200，所述混合溶液與所述干燥的脫膠蠶絲的質(zhì)量比為2000:1?1000:1。小分子化合物的含量可低至O，此時，混合溶液包括醇類和去離子水。醇類的含量也可低至O，此時，混合溶液包括小分子化合物和去離子水。
[0016]c)將經(jīng)步驟b)處理后得到的脫膠蠶絲的溶液在破碎機中機械破碎2?6h。
[0017]d)將經(jīng)過步驟c)得到的溶液用離心分離或過濾分離收集產(chǎn)物，再將收集的產(chǎn)物用去離子水清洗后，在20?30°C下干燥，即得直徑為50?150nm、長度為10nm?ΙΟΟμπι的蠶絲納米纖維。
[0018]優(yōu)選的，所述的小分子化合物為無機鹽、弱酸或弱堿，其中，所述無機鹽選自硫酸鈣、氯化鈣、氯化銨、硫酸銨、乙酸銨或硝酸銨中的任意一種;所述弱酸選自乙酸、丙酸、丁酸、戊酸或草酸中的任意一種;所述弱堿選自氨水、苯胺或六亞甲基四胺中的任意一種。
[0019]優(yōu)選的，所述醇類選自甲醇、乙醇、丙醇或丁醇中的任意一種。
[0020]優(yōu)選的，所述破碎機選自高壓細胞破碎機、乳化機、勻漿機或高速攪拌器中的任意一種。
[0021]本發(fā)明還提供了根據(jù)本發(fā)明所提供的制備方法制備得到的蠶絲納米纖維過濾材料。
[0022]本發(fā)明還提供了所述蠶絲納米纖維過濾材料的應(yīng)用，其可應(yīng)用于口罩、外科口罩、防塵罩或過濾介質(zhì)中。
[0023]在本發(fā)明所提供的以上技術(shù)方案中，所用蠶絲納米纖維是通過機械破碎得到，將其分散到水溶液中得到蠶絲納米纖維漿料，然后通過高壓噴槍噴涂到無紡布上就能成膜，操作方便，設(shè)備簡單。采用高壓噴槍將蠶絲納米纖維漿料噴出，蠶絲納米纖維漿料會隨著所噴的氣均勻的覆蓋在無紡布上形成均勻的膜，而且膜的厚度可以通過所噴的漿料來調(diào)節(jié)。所制備的蠶絲納米纖維的直徑只有50?150nm，蠶絲納米纖維交叉形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，纖維之間孔隙小，過濾效率高，可以有效的過濾掉150nm以上的顆粒。將蠶絲納米纖維噴在無紡布上，無紡布不僅為蠶絲納米纖維提供了支撐，也避免了單獨使用蠶絲納米纖維帶來的機械強度低的缺點，還節(jié)約了蠶絲納米纖維用量，降低了成本，同時所用的蠶絲納米纖維可生物降解、環(huán)保。
【具體實施方式】
[0024]以下對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0025]實施例1
[0026]以本發(fā)明所提供的方法制備蠶絲納米纖維
[0027]a)取脫膠處理后的蠶絲用去離子水清洗后，在25°C下干燥(在其他的實施例中，可以選擇20°C或30°C)。
[0028]b)將經(jīng)步驟