CN107605387B - 一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，其特征在于，利用静电纺丝用组合式针头实现掺杂紫外线屏蔽剂的纺丝液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝，沉积在窗纱基材上，采用回收溶剂蒸汽以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，最后通过超声波复合的方法将覆盖保护层实现与纳米纤维层、纱窗基材的熔接，即得最终具有防紫外线纳米纤维复合纱窗。本发明有效解决了现有静电纺丝用针头/喷头出液端易堵塞的问题，对紫外线具有很好的防护效果，同时具备卓越的过滤性能，所制备的复合纱窗的紫外线透过率≤2.5％，其紫外线防护系数等级评定大于40，对0.3～10μm颗粒的过滤效率≥90％，阻力压降10～30Pa，透光率≥68％，在室内空气过滤市场具有广阔的发展前景。

Description

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，属于功能型材料领域。

背景技术

大气污染日益严重，雾霾天气几乎成了常态，PM2.5作为空气中常见的污染物之一，对人体健康已然造成巨大的威胁，带来的室内污染越来越引起人们的重视。按照目前常规建筑的设计，窗户是室内自然通风的主要结构，在开窗通风的情况下纱窗成为唯一的屏障，除了PM2.5等细小颗粒物能够进入室内之外，太阳光中的紫外线也会穿透窗户及纱窗，长期照射会对人体皮肤和眼睛等部位造成很大危害。

现有公开制备具有防紫外线功能的纤维专利中，发明专利“珍珠防紫外线纤维及其制备方法”(CN201210133290.8)，将防紫外功能乳液加入到粘胶溶液中，混合均匀，过滤，按常规湿法纺丝喷丝工艺成型，得到本发明的珍珠防紫外线纤维；实用新型专利“一种防紫外线纤维”(CN201420732046.8)，通过将反射层设置于隔离层与防紫外线层之间，反射层外部包裹防紫外线层，防紫外线层上设置纳米级的二氧化钛微粒；实用新型专利“一种防水防紫外线面料”(CN201620678881.7)包括第一防紫外线层，第二防紫外线层，第一防紫外线层为PU粘胶层，其内分散有防紫外线纤维，第二防紫外线层内分散有纳米金属氧化物。

上述专利中涉及到的防紫外线材料虽然对紫外线具有一定的防护效果，但缺乏明确的防紫外线评定标准，且纤维直径太大，无法实现在空气过滤领域的应用。

发明内容

本发明的目的是：有效解决现有静电纺丝用针头/喷头出液端易堵塞的问题，对紫外线具有很好的防护效果，同时具备优异的过滤性能。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种防紫外线纳米纤维复合纱窗的制备方法，其特征在于，利用静电纺丝用组合式针头实现掺杂紫外线屏蔽剂的纺丝液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝，沉积在窗纱基材上，采用回收溶剂蒸汽以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，最后通过超声波复合的方法将覆盖保护层实现与纳米纤维层、纱窗基材的熔接，即得最终具有防紫外线纳米纤维复合纱窗。

优选地，拉伸出丝并沉积在纱窗基材上包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将一定量的紫外线屏蔽剂均匀分散在溶剂中，超声处理后加入高聚物形成稳定均一的静电纺丝溶液，纺丝液的质量浓度为4～26％；

2)静电纺丝：设置静电纺丝工艺参数，将静电纺丝溶液通过供液装置吸入喷丝模块中进行静电纺丝，接收基材为纱窗。

优选地，静电纺丝工艺参数设置为：纺丝电压30～100kV，接收距离20～60cm，灌注速度0.6～4mL/h，温度20～30℃，相对湿度20～70％。

优选地，所述静电纺丝用组合式针头由空心不锈钢针头和带放电尖端的不锈钢针头底座组成。

优选地，所述紫外线屏蔽剂包括有机类紫外线吸收剂及无机类紫外线反射剂，紫外线屏蔽剂的质量百分比浓度为0.5～2％。

1)有机类紫外线吸收剂，如水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类等；

2)无机类紫外线反射剂，如二氧化钛、氧化锌、滑石粉、陶土、碳酸钙等。

优选地，所述窗纱基材为尼龙、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯、金属丝、碳纤维或玻纤中的一种，窗纱基材网眼目数为10～200目，克重为10～1000g/m²，厚度为0.01～1mm；所述覆盖保护层材质为聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯/聚乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、纤维素、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酯、金属丝、碳纤维或玻纤中的一种，孔径为0.1～200μm，克重为5～300g/m²。

优选地，所述纳米纤维层为尼龙6、聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚芳酯、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚乙二醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚砜中的一种，或者是以上聚合物中任意两种或三种聚合物的混合物。

优选地，利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为0.5～10L/min。

优选地，所述回收溶剂为甲酸、四氢呋喃、水、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺，丙酮、氯仿、甲酚、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮中的一种，或两种及两种以上的混合物。

优选地，所述超声波复合是利用超声波复合机实现多层材料的熔接，其超声波复合参数为：工作频率15～20kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接最大宽幅：1600mm。

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗，其特征在于，通过权利要求1所述的制备方法制备得到，所制备的复合纱窗的紫外线透过率≤2.5％，其紫外线防护系数等级评定大于40，对0.3～10μm颗粒的过滤效率≥90％，阻力压降10～30Pa，透光率≥68％。

有益效果：

(1)本发明利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝，有效解决了现有静电纺丝用针头/喷头出液端易堵塞等不足，提高了单位时间内纺丝液的出液量，大大提高静电纺丝的纺丝速度；

(2)本发明采用回收溶剂蒸汽以一定释放速率对复合纳米纤维过滤材料表面进行微溶处理，将溶剂废气有效回收再利用，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，有效实现对紫外线的防护；

(3)本发明利用超声波复合的方法将覆盖保护层与沉积在纱窗基材上纳米纤维层进行熔接，避免纳米纤维复合纱窗中纳米纤维层结构受到破坏；

(4)纳米纤维材料纤维直径细、孔径小、比表面积大的优点可充分使材料在保持高过滤效率的同时，具有较低的阻力压降，从而满足纳米纤维复合纱窗高效低阻的性能要求。

附图说明

图1为本发明一种防紫外线纳米纤维复合纱窗的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将水杨酸酯类有机类紫外线吸收剂(添加量0.5％)均匀分散于甲酸中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率40kHz，超声温度80℃)超声搅拌20min后，将尼龙6(重均分子量为5万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌15小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为10％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压60kV，接收距离25cm，灌注速度3.2mL/h，温度24℃，相对湿度43％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为0.5L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率15kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：800mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为尼龙6窗纱，克重为100g/m²，网眼目数为120目；覆盖保护层为聚丙烯无纺布，克重为100g/m²，孔径尺寸为300μm；纳米纤维层成分为尼龙6，纤维直径为80nm、克重为6g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为0.5％，其紫外线防护系数等级评定为50+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为99.99％，阻力压降30Pa，透光率为70％。

实施例2

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将苯酮类有机类紫外线吸收剂(添加量1％)均匀分散于N，N-二甲基乙酰胺中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率40kHz，超声温度70℃)超声搅拌30min后，将聚氨酯(重均分子量为8万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌8小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为15％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压57kV，接收距离30cm，灌注速度2mL/h，温度26℃，相对湿度48％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为1L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率16kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：900mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为碳纤维窗纱，克重为140g/m²，网眼目数为85目；覆盖保护层为纤维素无纺布，克重为70g/m²，孔径尺寸为250μm；纳米纤维层成分为聚氨酯，纤维直径为100nm、克重为5g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为2.4％，其紫外线防护系数等级评定为40+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为94.2％，阻力压降14Pa，透光率为94％。

实施例3

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将苯并三唑类有机类紫外线吸收剂(添加量1.5％)均匀分散于N，N-二甲基甲酰胺中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率35kHz，超声温度50℃)超声搅拌40min后，将聚偏氟乙烯(重均分子量为32万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌9小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为18％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压40kV，接收距离25cm，灌注速度0.5mL/h，温度24℃，相对湿度30％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为1.5L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率17kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：1000mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为不锈钢窗纱，克重为170g/m²，网眼目数为48目；覆盖保护层为聚四氟乙烯无纺布，克重为60g/m²，孔径尺寸为150μm；纳米纤维层成分为聚偏氟乙烯，纤维直径为200nm、克重为8g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为1.1％，其紫外线防护系数等级评定为50+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为98.8％，阻力压降21Pa，透光率为82％。

实施例4

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将取代丙烯腈类有机类紫外线吸收剂(添加量2％)均匀分散于四氢呋喃中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率30kHz，超声温度40℃)超声搅拌50min后，将聚对苯二甲酸丁二酯(重均分子量为12万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌8小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为23％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压55kV，接收距离30cm，灌注速度2mL/h，温度26℃，相对湿度48％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为2L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率18kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：1000mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为聚酯窗纱，克重为40g/m²，网眼目数为160目；覆盖保护层为聚丙烯无纺布，克重为120g/m²，孔径尺寸为350μm；纳米纤维层成分为聚对苯二甲酸丁二酯，纤维直径为300nm、克重为15g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为0.9％，其紫外线防护系数等级评定为50+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为96.4％，阻力压降15Pa，透光率为92％。

实施例5

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将三嗪类有机类紫外线吸收剂(添加量1.5％)均匀分散于二氯甲烷中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率30kHz，超声温度35℃)超声搅拌60min后，将聚对苯二甲酸乙二酯(重均分子量为4万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌10小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为25％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压35kV，接收距离15cm，灌注速度0.2mL/h，温度22℃，相对湿度28％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为2.5L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率19kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：1100mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为银网窗纱，克重为180g/m²，网眼目数为55目；覆盖保护层为聚丙烯/聚乙烯无纺布，克重为120g/m²，孔径尺寸为350μm；纳米纤维层成分为聚对苯二甲酸乙二酯，纤维直径为400nm、克重为20g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为1.2％，其紫外线防护系数等级评定为50+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为99.98％，阻力压降30Pa，透光率为69％。

实施例6

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将受阻胺类有机类紫外线吸收剂(添加量1％)均匀分散于三氯甲烷中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率25kHz，超声温度35℃)超声搅拌70min后，将聚芳酯(重均分子量为11万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌12小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为21％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压65kV，接收距离30cm，灌注速度4mL/h，温度25℃，相对湿度45％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为3L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率20kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：1100mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为玻纤窗纱，克重为126g/m²，网眼目数为120目；覆盖保护层为聚氯乙烯无纺布，克重为200g/m²，孔径尺寸为320μm；纳米纤维层成分为聚芳酯，纤维直径为320nm、克重为30g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为2.2％，其紫外线防护系数等级评定为40+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为96.6％，阻力压降20Pa，透光率为86％。

实施例7

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将二氧化钛无机类紫外线反射剂(添加量0.5％)均匀分散于醋酸中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率20kHz，超声温度30℃)超声搅拌80min后，将聚醋酸乙烯(重均分子量为14万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌6小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为9％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压38kV，接收距离18cm，灌注速度0.2mL/h，温度22℃，相对湿度28％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为3.5L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率19kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：1200mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为不锈钢窗纱，克重为190g/m²，网眼目数为30目；覆盖保护层为聚氯乙烯无纺布，克重为200g/m²，孔径尺寸为320μm；纳米纤维层成分为聚醋酸乙烯，纤维直径为190nm、克重为27g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为1.9％，其紫外线防护系数等级评定为40+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为95.9％，阻力压降14Pa，透光率为74％。

实施例8

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将氧化锌无机类紫外线反射剂(添加量1％)均匀分散于水中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率20kHz，超声温度30℃)超声搅拌90min后，将聚乙烯醇(重均分子量为4万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌13小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为12％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压65kV，接收距离30cm，灌注速度4mL/h，温度25℃，相对湿度45％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为4L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率18kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：1200mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为碳纤维窗纱，克重为70g/m²，网眼目数为150目；覆盖保护层为纤维素无纺布，克重为120g/m²，孔径尺寸为330μm；纳米纤维层成分为聚乙烯醇，纤维直径为240nm、克重为34g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为2.2％，其紫外线防护系数等级评定为40+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为94.6％，阻力压降14Pa，透光率为90％。

实施例9

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将滑石粉无机类紫外线反射剂(添加量1.5％)均匀分散于氯仿中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率25kHz，超声温度20℃)超声搅拌100min后，将聚甲基丙烯酸甲酯(重均分子量为14万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌10小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为7％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压38kV，接收距离18cm，灌注速度0.2mL/h，温度22℃，相对湿度28％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为4.5L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率17kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：1300mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为聚氯乙烯窗纱，克重为90g/m²，网眼目数为130目；覆盖保护层为纤维素无纺布，克重为120g/m²，孔径尺寸为330μm；纳米纤维层成分为聚甲基丙烯酸甲酯，纤维直径为80nm、克重为6g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为1％，其紫外线防护系数等级评定为50+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为99.8％，阻力压降29Pa，透光率为70％。

实施例10

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将陶土无机类紫外线反射剂(添加量2％)均匀分散于N，N-二甲基甲酰胺中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率25kHz，超声温度25℃)超声搅拌110min后，将聚苯胺(重均分子量为7万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌7小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为14％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压65kV，接收距离30cm，灌注速度4mL/h，温度25℃，相对湿度45％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为5L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率16kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：1300mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为聚酯窗纱，克重为55g/m²，网眼目数为70目；覆盖保护层为聚酯无纺布，克重为80g/m²，孔径尺寸为440μm；纳米纤维层成分为聚苯胺，纤维直径为70nm、克重为8g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为1.4％，其紫外线防护系数等级评定为50+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为95.8％，阻力压降23.6Pa，透光率为89％。

实施例11

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将碳酸钙无机类紫外线反射剂(添加量1.5％)均匀分散于乙醇中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率30kHz，超声温度30℃)超声搅拌120min后，将聚氧化乙烯(重均分子量为30万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌15小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为18％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压50kV，接收距离23cm，灌注速度1mL/h，温度24℃，相对湿度43％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为5.5L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率15kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：1400mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为银网窗纱，克重为200g/m²，网眼目数为40目；覆盖保护层为聚酯无纺布，克重为80g/m²，孔径尺寸为440μm；纳米纤维层成分为聚氧化乙烯，纤维直径为80nm、克重为9g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为1.6％，其紫外线防护系数等级评定为50+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为94％，阻力压降23Pa，透光率为84％。

实施例12

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将二氧化钛无机类紫外线反射剂(添加量1％)均匀分散于乙醇中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率30kHz，超声温度40℃)超声搅拌110min后，将聚乙烯吡咯烷酮(重均分子量为9万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌9小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为13％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压70kV，接收距离34cm，灌注速度3mL/h，温度26℃，相对湿度45％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为6L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率16kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：1400mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为聚酯窗纱，克重为50g/m²，网眼目数为120目；覆盖保护层为聚酯无纺布，克重为90g/m²，孔径尺寸为470μm；纳米纤维层成分为聚乙烯吡咯烷酮，纤维直径为88nm、克重为9.7g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为1.7％，其紫外线防护系数等级评定为50+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为90％，阻力压降13Pa，透光率为91％。

实施例13

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将氧化锌无机类紫外线反射剂(添加量0.5％)均匀分散于N，N-二甲基乙酰胺中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率35kHz，超声温度50℃)超声搅拌100min后，将聚丙烯腈(重均分子量为6万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌8小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为20％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压50kV，接收距离27cm，灌注速度1.4mL/h，温度24℃，相对湿度49％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为6.5L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率17kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：1500mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为聚乙烯窗纱，克重为140g/m²，网眼目数为60目；覆盖保护层为玻纤纱网，克重为150g/m²，孔径尺寸为800μm；纳米纤维层成分为聚丙烯腈，纤维直径为130nm、克重为30g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为2％，其紫外线防护系数等级评定为50+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为94％，阻力压降18Pa，透光率为88％。

实施例14

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将滑石粉无机类紫外线反射剂(添加量0.5％)均匀分散于N，N-二甲基甲酰胺中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率35kHz，超声温度60℃)超声搅拌90min后，将聚砜(重均分子量为8万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌11小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为24％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压70kV，接收距离40cm，灌注速度2.5mL/h，温度25℃，相对湿度45％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为7L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率18kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：1500mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为尼龙66窗纱，克重为90g/m²，网眼目数为90目；覆盖保护层为玻纤纱网，克重为120g/m²，孔径尺寸为600μm；纳米纤维层成分为聚砜，纤维直径为110nm、克重为26g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为2.3％，其紫外线防护系数等级评定为40+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为96％，阻力压降23Pa，透光率为73％。

实施例15

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将水杨酸酯类有机类紫外线吸收剂(添加量1％)均匀分散于水中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率40kHz，超声温度70℃)超声搅拌80min后，将聚乙二醇(重均分子量为8万)加入到分散液中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌12小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为10％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压50kV，接收距离26cm，灌注速度0.6mL/h，温度23℃，相对湿度40％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为8L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率19kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：1600mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为尼龙6窗纱，克重为110g/m²，网眼目数为100目；覆盖保护层为聚酯纱网，克重为50g/m²，孔径尺寸为300μm；纳米纤维层成分为聚乙二醇，纤维直径为220nm、克重为34g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为2.4％，其紫外线防护系数等级评定为50+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为98％，阻力压降29Pa，透光率为75％。

实施例16

一种防紫外线纳米纤维复合纱窗及其制备方法，制备方法包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将苯并三唑类有机类紫外线吸收剂(添加量1.5％)均匀分散于N，N-二甲基甲酰胺中，形成分散液，利用超声波分散仪(超声频率40kHz，超声温度80℃)超声搅拌70min后，将聚乙烯醇缩丁醛(重均分子量为3万)加入到甲酸中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌15小时，最终制备成稳定、均匀的质量浓度为23％的聚合物纺丝液；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

其中静电纺丝的工艺条件为：纺丝电压80kV，接收距离40cm，灌注速度1.8mL/h，温度25℃，相对湿度47％；

3)后处理：利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为9L/min；

4)超声波复合：利用超声波复合机实现覆盖保护层、纳米纤维层及纱窗基材的多层复合的熔接，即得最终防紫外线纳米纤维复合纱窗。超声波复合参数为：工作频率20kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接宽幅：1600mm。

所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗，包括纱窗基材、纳米纤维过滤层和覆盖保护层，纳米纤维层均匀填充有紫外线屏蔽剂，接收基材为碳纤维窗纱，克重为145g/m²，网眼目数为80目；覆盖保护层为聚酯纱网，克重为70g/m²，孔径尺寸为320μm；纳米纤维层成分为聚乙烯醇缩丁醛，纤维直径为80nm、克重为6g/m²。所得具有防紫外线纳米纤维复合纱窗的紫外线透过率为2.5％，其紫外线防护系数等级评定为40+，对0.3～10μm颗粒的过滤效率为99％，阻力压降30Pa，透光率为78％。

Claims (8)

1.一种防紫外线纳米纤维复合纱窗的制备方法，其特征在于，利用静电纺丝用组合式针头实现掺杂紫外线屏蔽剂的纺丝液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝，沉积在窗纱基材上，采用回收溶剂蒸汽以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理，最后通过超声波复合的方法将覆盖保护层实现与纳米纤维层、纱窗基材的熔接，即得最终具有防紫外线纳米纤维复合纱窗；

所述静电纺丝用组合式针头由空心不锈钢针头和带放电尖端的不锈钢针头底座组成；

利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维表面的紫外线屏蔽剂部分暴露出来，释放速度为0.5～10L/min；

所述超声波复合是利用超声波复合机实现多层材料的熔接，其超声波复合参数为：工作频率15～20kHz，电源：AC/380V/50Hz，功率200W，熔接最大宽幅：1600mm。

2.根据权利要求1所述的一种防紫外线纳米纤维复合纱窗的制备方法，其特征在于，拉伸出丝并沉积在纱窗基材上包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将一定量的紫外线屏蔽剂均匀分散在溶剂中，超声处理后加入高聚物形成稳定均一的静电纺丝溶液，纺丝液的质量浓度为4～26％；

2)静电纺丝：设置静电纺丝工艺参数，将静电纺丝溶液通过供液装置吸入喷丝模块中进行静电纺丝，接收基材为纱窗。

3.根据权利要求2所述一种防紫外线纳米纤维复合纱窗的制备方法，其特征在于，静电纺丝工艺参数设置为：纺丝电压30～100kV，接收距离20～60cm，灌注速度0.6～4mL/h，温度20～30℃，相对湿度20～70％。

4.根据权利要求1所述的一种防紫外线纳米纤维复合纱窗的制备方法，其特征在于，所述紫外线屏蔽剂包括有机类紫外线吸收剂及无机类紫外线反射剂，紫外线屏蔽剂的质量百分比浓度为0.5～2％。

5.根据权利要求1所述的一种防紫外线纳米纤维复合纱窗的制备方法，其特征在于，所述窗纱基材为尼龙、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯、金属丝、碳纤维或玻纤中的一种，窗纱基材网眼目数为10～200目，克重为10～1000g/m²，厚度为0.01～1mm；所述覆盖保护层材质为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、纤维素、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酯、金属丝、碳纤维或玻纤中的一种，孔径为0.1～200μm，克重为5～300g/m²。

6.根据权利要求1所述的一种防紫外线纳米纤维复合纱窗的制备方法，其特征在于，所述纳米纤维层为尼龙6、聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚芳酯、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚乙二醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚砜中的一种，或者是以上聚合物中任意两种或三种聚合物的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种防紫外线纳米纤维复合纱窗的制备方法，其特征在于，所述回收溶剂为甲酸、四氢呋喃、水、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺，丙酮、氯仿、甲酚、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮中的一种，或两种及两种以上的混合物。

8.一种防紫外线纳米纤维复合纱窗，其特征在于，通过权利要求1所述的制备方法制备得到，所制备的复合纱窗的紫外线透过率≤2.5％，其紫外线防护系数等级评定大于40，对0.3～10μm颗粒的过滤效率≥90％，阻力压降10～30Pa，透光率≥68％。

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