一种NCC增强过滤的过滤片及PM2.5口罩 |
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申请号 | CN201710532967.8 | 申请日 | 2017-07-03 | 公开(公告)号 | CN107232663A | 公开(公告)日 | 2017-10-10 |
申请人 | 南京凤源新材料科技有限公司; | 发明人 | 陈照峰; 沈胜; 张俊雄; 胡雅; 叶信立; | ||||
摘要 | 本 发明 公开一种NCC增强过滤的过滤片及PM2.5口罩,所述过滤片是由多层过滤层 叠加 复合后由 无纺布 袋封装而成,所述多层过滤层是由网状无纺布浸渍不同浓度的NCC凝胶溶液干燥后制成。本发明设计的NCC增强过滤的过滤片具有非常好的过滤效果和强度,使用该过滤片的PM2.5口罩也具有非常好的过滤效果、透气性和耐用性,且制作成本低,有利于实现民用推广。 | ||||||
权利要求 | 1.一种NCC增强过滤的过滤片,其特征在于,是由多层过滤层叠加复合后由无纺布袋封装而成,所述多层过滤层是由网状无纺布浸渍不同浓度的NCC凝胶溶液干燥后制成。 |
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说明书全文 | 一种NCC增强过滤的过滤片及PM2.5口罩技术领域[0001] 本发明涉及NCC作为口罩过滤材料的应用技术领域,尤其涉及一种NCC增强过滤片及PM2.5口罩。 背景技术[0002] PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物(暂无标准中文名)。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分,但它对空气质量和能见度等有重要的影响。PM2.5粒径小,富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响很大。 [0003] 目前,针对这种极细粒子的防护手段主要是佩戴 PM2.5 口罩。然而,目前市场上的PM2.5 口罩大多采用多层无纺布制作而成,网孔较大,其存在厚度大,质量重,以及过滤较差等缺点纳米纤维素 ( Nanocrystalline cellulose,简称NCC ) 是天然植物纤维经酸水解后,获得的尺寸在纳米级的纤维素产品,与普通纤维素相比具有许多优良性能。纳米纤维素表面暴露着大量羟基,位于纤维素表面的活性羟基基团之间极易形成氢键连接,形成三维纳米网状结构,因为其孔径只有纳米级别,所以可以轻松过滤PM2.5颗粒。同时纤维素是自然界储藏量最大,可再生且可生物降解的生物高分子,所以NCC来源广泛,且价格低廉,可以用作口罩过滤层的优良材料。 [0004] 现有技术提供一种 PM2.5口罩,包括一口罩本体以及一过滤层,所述过滤层设置于所述口罩本体中,所述过滤层为一碳纳米管结构,该碳纳米管结构由多层碳纳米管膜层叠设置形成,该碳纳米管结构包括多个微孔,该微孔的孔径大于 1微米小于2.5 微米。该PM2.5口罩具有质轻、透气性好、并能有效过滤PM2.5颗粒等特点。但是该过滤层为碳纳米管结构,原材料价格昂贵,很难实现民用。 发明内容[0005] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供提供一种NCC增强过滤片。 [0006] 一种NCC增强过滤的过滤片,是由多层过滤层叠加复合后由无纺布袋封装而成,所述多层过滤层是由网状无纺布浸渍不同浓度的NCC凝胶溶液干燥后制成。 [0007] 进一步地,所述NCC增强过滤的过滤片的制作方法包括如下步骤:步骤(1),NCC凝胶的配制:将硫酸水解棉短绒得的到表面带负电的NCC分散于去离子水后超声处理20-40min,然后置于透析袋中透析0.8-1.2h,并重复透析2-4次,将所得的NCC分散液分别配成多种不同浓度的NCC凝胶。 [0008] 步骤(2),过滤层的制作:将高密度无纺布按依据口罩大小裁成一定尺寸,取多块裁好的高密度无纺布分别置于配好的不同浓度的NCC凝胶中浸渍20-40min,并配以超声震动,将浸渍好的高密度无纺布置于45-55℃恒温烘箱中烘干。 [0009] 步骤(3):将烘干的过滤层叠加复合后用无纺布袋封装制成NCC增强过滤PM2.5颗粒的过滤片。 [0010] 进一步地,所述过滤片的过滤层的层数为4-6层。 [0011] 进一步地,所述的过滤片的制作方法中,步骤(1)所述的配成NCC凝胶的浓度范围为1wt%-6wt%。 [0012] 进一步地,所述的过滤片的制作方法中,步骤(2)所述的高密度无纺布裁成的长为15cm,宽为15cm。 [0013] 进一步地,所述的过滤片的制作方法中,步骤(2)所述的高密度无纺布置于NCC凝胶中浸渍30min。 [0014] 更进一步地,步骤(1)所述的配成NCC凝胶的浓度为4种,分别为2wt%,3wt%,4wt%,5wt%。 [0015] 另一方面,本发明还提供了一种PM2.5口罩。 [0016] 一种PM2.5口罩,其特征在于,包括口罩本体和如上所述的NCC增强过滤的过滤片。 [0017] 本发明的有益效果:与现有技术相比,本发明具有以下优点:(1)由于过滤片的过滤层微孔的孔径达到纳米级别,所以可以轻松过滤微米级别的PM2.5颗粒;(2)由于NCC具有高的强度及模量,所以本发明提供的PM2.5口罩的过滤层具有质轻且高强度等优点;(3)NCC膜表面存在大量活性羟基,对空气中的微粒具有很好的吸附作用,进一步提高了口罩过滤层对PM2.5微粒的过滤能力;(4) 所述的过滤片可根据口罩本体尺寸进行设计裁剪,具有良好的适应性。附图说明 [0018] 图1 为本发明所涉及的一种NCC增强过滤的过滤片的结构示意图。 [0019] 图中各标注为:1过滤片,11过滤层,12无纺布袋。 具体实施方式[0020] 下面结合具体实施例,进一步阐明本发明,实施例1 一种NCC增强过滤的过滤片,是由4层过滤层11叠加复合后由无纺布袋封12装而成,所述4层过滤层11是由网状无纺布浸渍4种不同浓度的NCC凝胶溶液干燥后制成。 [0021] 所述NCC增强过滤的过滤片的制作方法具体包括如下步骤:步骤(1),NCC凝胶的配制:将硫酸水解棉短绒得的到表面带负电的NCC分散于去离子水后超声处理20min,然后置于透析袋中透析0.8h,并重复透析2次,将所得的NCC分散液分别配成2wt%,3wt%,4wt%,5wt% 4种不同浓度的NCC凝胶。 [0022] 步骤(2),过滤层的制作:将高密度无纺布按依据口罩大小裁成长和宽均为15cm,取4块裁好的高密度无纺布分别置于配好的4种浓度的NCC凝胶中浸渍20min,并配以超声震动,将浸渍好的高密度无纺布置于45℃恒温烘箱中烘干,得到4层过滤层11。 [0023] 步骤(3):将烘干的4层过滤层11叠加复合后用无纺布袋12封装制成NCC增强过滤PM2.5口罩的过滤片1。 [0024] 一种PM2.5口罩,包括口罩本体和上述NCC增强过滤的过滤片。 [0025] 实施例2一种NCC增强过滤的过滤片,是由6层过滤层11叠加复合后由无纺布袋12封装而成,所述6层过滤层11是由网状无纺布浸渍6种不同浓度的NCC凝胶溶液干燥后制成。 [0026] 所述NCC增强过滤的过滤片的制作方法具体包括如下步骤:步骤(1),NCC凝胶的配制:将硫酸水解棉短绒得的到表面带负电的NCC分散于去离子水后超声处理40min,然后置于透析袋中透析1.2h,并重复透析4次,将所得的NCC分散液分别配成1wt%,2wt%,3wt%,4wt%,5wt% ,6wt% 6种不同浓度的NCC凝胶。 [0027] 步骤(2),过滤层的制作:将高密度无纺布按依据口罩大小裁成长和宽均为15cm,取6块裁好的高密度无纺布分别置于配好的6种浓度的NCC凝胶中浸渍40min,并配以超声震动,将浸渍好的高密度无纺布置于55℃恒温烘箱中烘干得到6层过滤层11。 [0028] 步骤(3):将烘干的过滤层11叠加复合后用无纺布袋12封装制成NCC增强过滤PM2.5口罩的过滤片1。 [0029] 一种PM2.5口罩,包括口罩本体和上述NCC增强过滤的过滤片。 [0030] 实施例3一种NCC增强过滤的过滤片,包括口罩本体和过滤片1,所述过滤片1是由5层过滤层11叠加复合后由无纺布袋12封装而成,所述5层过滤层11是由网状无纺布浸渍5种不同浓度的NCC凝胶溶液干燥后制成。 [0031] 所述NCC增强过滤的过滤片的制作方法具体包括如下步骤:步骤(1),NCC凝胶的配制:将硫酸水解棉短绒得的到表面带负电的NCC分散于去离子水后超声处理30min,然后置于透析袋中透析1h,并重复透析3次,将所得的NCC分散液分别配成1wt%,2wt%,3wt%,4wt%,5wt%,5种不同浓度的NCC凝胶。 [0032] 步骤(2),过滤层的制作:将高密度无纺布按依据口罩大小裁成长和宽均为15cm,取5块裁好的高密度无纺布分别置于配好的5种浓度的NCC凝胶中浸渍30min,并配以超声震动,将浸渍好的高密度无纺布置于50℃恒温烘箱中烘干,得到5层过滤层11。 [0033] 步骤(3):将烘干的过滤层11叠加复合后用无纺布袋12封装制成NCC增强过滤PM2.5口罩的过滤片1。 [0034] 一种PM2.5口罩,包括口罩本体和上述NCC增强过滤的过滤片。 [0035] 实施例4一种NCC增强过滤的过滤片,包括口罩本体和过滤片1,所述过滤片1是由4层过滤层11叠加复合后由无纺布袋12封装而成,所述4层过滤层11是由网状无纺布浸渍4种不同浓度的NCC凝胶溶液干燥后制成。 [0036] 所述NCC增强过滤的过滤片的制作方法具体包括如下步骤:步骤(1),NCC凝胶的配制:将硫酸水解棉短绒得的到表面带负电的NCC分散于去离子水后超声处理30min,然后置于透析袋中透析1h,并重复透析3次,将所得的NCC分散液分别配成2wt%,3wt%,4wt%,5wt%,4种不同浓度的NCC凝胶。 [0037] 步骤(2),过滤层的制作:将高密度无纺布按依据口罩大小裁成长和宽均为15cm,取4块裁好的高密度无纺布分别置于配好的4种浓度的NCC凝胶中浸渍30min,并配以超声震动,将浸渍好的高密度无纺布置于50℃恒温烘箱中烘干,得到4层过滤层11。 [0038] 步骤(3):将烘干的过滤层11叠加复合后用无纺布袋12封装制成NCC增强过滤PM2.5口罩的过滤片1。 [0039] 一种PM2.5口罩,包括口罩本体和上述NCC增强过滤的过滤片。 [0040] 将上述实施例1-4制得的过滤片在Дp=1kpa的情况下进行透气度测试,对直径大于2μm的颗粒进行过滤效果测试,并测过滤片的横向抗张强度和纵向抗张强度。其结果如下表:可见,本发明的NCC增强过滤PM2.5口罩的过滤片具有非常好的过滤效果、透气效果及强度。 [0041] 总之,本发明设计的NCC增强过滤的过滤片具有非常好的过滤效果和强度,使用该过滤片的PM2.5口罩也具有非常好的的过滤效果、透气性和耐用性,且制作成本低,有利于实现民用推广。 [0042] 上述仅为本发明4个具体实施方式,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。 |