CN112790453B - 一种静电纺纳米纤维的口罩制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种静电纺纳米纤维的口罩制备工艺，步骤一：溶液制备，高分子聚合物材料与淀粉粘合剂放入反应釜中，在温度为80‑110℃下进行搅拌混合，并脱除气泡，制备成粘度为400‑1300mPa.s的纺丝液；步骤二：静电纺丝，纺丝液加上7‑11万伏的高压静电,从而在毛细管和接地的接收装置间产生一个强大的电场力，随着电场力的增大，毛细管末端呈半球状的液滴在电场力的作用下将被拉伸成圆锥状，当外加静电压增大且超过某一临界值时；本发明制备静电纺纳米纤维的口罩的工序比较简单，操作比较方便，提高了工作的加工效率；设置的搅拌组件，通能动第一搅拌叶自转，提高了对聚合物的搅拌效率，混合效果比较好，提高了制备产品的质量。
Description
技术领域
本发明涉及口罩制备技术领域，具体为一种静电纺纳米纤维的口罩制备工艺。
背景技术
口罩是一种卫生用品，一般指戴在口鼻部位用于过滤进入口鼻的空气，以达到阻挡有害的气体、气味、飞沫、病毒等物质的作用，以纱布或纸等材料做成，口罩对进入肺部的空气有一定的过滤作用，在呼吸道传染病流行时，在粉尘等污染的环境中作业时，戴口罩具有非常好的作用，纳米纤维直径只有头发的千分之一，编织的有效孔径可以拦截直径为0.075微米微粒，PM2.5颗粒直径约2.5微米，细菌直径约5微米，病毒直径约0.1微米，因此纳米纤维可以对以上物质进行直接拦截且不会因为时效性降低拦截效率，然而在制作静电纺纳米纤维的口罩时，工序比较繁琐冗长，制备口罩效率慢，在制备中所用的反应釜使用麻烦，混合效率比较差，降低了产品的质量，不值得广泛推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种静电纺纳米纤维的口罩制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种静电纺纳米纤维的口罩制备工艺，包括如下步骤；
步骤一：溶液制备，高分子聚合物材料与淀粉粘合剂放入反应釜中，在温度为80-110℃下进行搅拌混合，并脱除气泡，制备成粘度为400-1300mPa.s的纺丝液；
步骤二：静电纺丝，纺丝液加上7-11万伏的高压静电,从而在毛细管和接地的接收装置间产生一个强大的电场力，随着电场力的增大，毛细管末端呈半球状的液滴在电场力的作用下将被拉伸成圆锥状，当外加静电压增大且超过某一临界值时,纺丝液所受电场力将克服其本身的表面张力和黏滞力而形成喷射细流,在喷射出后高聚物流体因溶剂挥发或熔体冷却固化而形成纳米纤维；
步骤三：制作基底，将纳米纤维进行烘干得到纳米纤维膜，将形成纳米纤维膜层后的基材无纺布进行分切、收卷，得到所述口罩用纳米纤维膜基底；
步骤四：压制口罩，将纤维膜基底与无纺布粘合压制形成过滤层，降无纺布和碳纤维粘合压制形成细菌过滤层，将无纺布与棉纺纱粘合压制形成佩戴层，依次将过滤层、细菌过滤层、佩戴层将其裁切热压后制得口罩。
作为本发明进一步的方案：所述步骤一中，高分子聚合物材料包括聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂、聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯和聚丙烯腈。
作为本发明进一步的方案：所述步骤三中，纳米纤维的烘干温度为48-60℃。
作为本发明进一步的方案：所述步骤一中，反应釜的搅拌速度90rpm，搅拌0.5-1.5h。
作为本发明进一步的方案：所述步骤一中，反应釜包括反应釜主体、支腿、固定环、盖板、搅拌组件、加药组件、进料管、排气孔、出料管和阀门；所述反应釜主体的两侧外壁上焊接有固定环，所述固定环的顶端外壁上通过螺栓固定有盖板，所述盖板顶端外壁上贯通焊接有进料管，所述盖板位于进料管一侧的顶端外壁上贯通焊接有排气孔，所述盖板位于排气孔一侧的顶端外壁上设置有搅拌组件，所述搅拌组件的顶端外壁上设置有加药组件，所述反应釜主体的底端外壁上贯通焊接有出料管，所述出料管的外壁上安装固定有阀门，所述反应釜主体的底部外部四行分布焊接有支腿。
作为本发明进一步的方案：所述搅拌组件包括旋转电机、第一齿轮、轴管、第二齿轮、安装杆、转轴、第一搅拌叶、第三齿轮、内齿轮环和第二搅拌叶，所述盖板位于排气孔一侧的顶端外壁上螺栓固定有旋转电机，所述旋转电机输出轴的一端上套接固定有第一齿轮，所述盖板的顶端外壁上中心处贯穿转动安装有轴管，所述轴管的外壁上对应第一齿轮套接固定有第二齿轮，所述轴管位于反应釜主体内部的两侧外壁上对称焊接有安装杆，所述安装杆之间的外壁上转动安装有转轴，所述转轴的外壁上套接固定有第一搅拌叶，所述第一搅拌叶的顶端外壁上焊接有第三齿轮，所述反应釜主体的两侧内壁上对应第三齿轮焊接有内齿轮环，且内齿轮环与第三齿轮相互啮合，所述轴管的底端外壁上安装固定有第二搅拌叶，所述转轴、第一搅拌叶和第三齿轮的个数有两个。
作为本发明进一步的方案：所述加药组件包括安装架、转动管、漏斗、密封盖和加药孔，所述轴管的顶端外壁上转动安装有转动管，所述盖板的顶端外壁上对应转动管焊接有安装架，且安装架的一端与转动管的外壁固定连接，所述转动管的顶端外壁上焊接有漏斗，所述漏斗的顶端外壁上转动安装有密封盖，所述轴管位于安装杆之间的外壁上贯通开设有加药孔。
作为本发明进一步的方案：所述反应釜主体位于内齿轮环下方的外壁上安装固定有环形加热板，所述反应釜主体位于内齿轮环上方的外壁上安装固定有温度传感器，所述反应釜主体的一侧外壁上安装固定有显示屏。
作为本发明进一步的方案：所述反应釜主体的内部上开设有空腔，所述空腔的内部上安装固定有保温层。
作为本发明进一步的方案：所述反应釜主体位于显示屏下方的外壁上安装固定有观察窗。
本发明的有益效果：本发明制备静电纺纳米纤维的口罩的工序比较简单，操作比较方便，提高了工作的加工效率；设置的搅拌组件，通过旋转电机、第一齿轮第二齿轮的配合，带动轴管旋转，轴管带动固定杆上的第一搅拌叶旋转，再通过第三齿轮和内齿轮环的配合，带动第一搅拌叶自转，提高了对聚合物的搅拌效率，混合效果比较好，提高了制备产品的质量，设置的加药组件，通过转动管、漏斗和加药孔的配合，可以方便添加药剂，不会使进料管受到感染，便于设备的正常使用，值得广泛推广应用。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明反应釜的整体结构示意图；
图2为本发明搅拌组件的局部视图；
图3为本发明搅拌组件的剖视图；
图4为本发明的制备工艺流程图；
图中：1、反应釜主体；2、支腿；3、观察窗；4、固定环；5、盖板；6、搅拌组件；7、加药组件；8、保温层；9、环形加热板；10、温度传感器；11、显示屏；12、进料管；13、排气孔；14、出料管；15、阀门；61、旋转电机；62、第一齿轮；63、轴管；64、第二齿轮；65、安装杆；66、转轴；67、第一搅拌叶；68、第三齿轮；69、内齿轮环；610、第二搅拌叶；71、安装架；72、转动管；73、漏斗；74、密封盖；75、加药孔。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，本发明提供一种技术方案：一种静电纺纳米纤维的口罩制备工艺，包括如下步骤；
一种静电纺纳米纤维的口罩制备工艺，包括如下步骤；
步骤一：溶液制备，高分子聚合物材料与淀粉粘合剂放入反应釜中，高分子聚合物材料包括聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂、聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯和聚丙烯腈，在温度为80-110℃下进行搅拌混合，并脱除气泡，制备成粘度为400-1300mPa.s的纺丝液；反应釜包括反应釜主体1、支腿2、固定环4、盖板5、搅拌组件6、加药组件7、进料管12、排气孔13、出料管14和阀门15；反应釜主体1的两侧外壁上焊接有固定环4，固定环4的顶端外壁上通过螺栓固定有盖板5，盖板5顶端外壁上贯通焊接有进料管12，盖板5位于进料管12一侧的顶端外壁上贯通焊接有排气孔13，盖板5位于排气孔13一侧的顶端外壁上设置有搅拌组件6，搅拌组件6的顶端外壁上设置有加药组件7，反应釜主体1的底端外壁上贯通焊接有出料管14，出料管14的外壁上安装固定有阀门15，反应釜主体1的底部外部四行分布焊接有支腿2；搅拌组件6包括旋转电机61、第一齿轮62、轴管63、第二齿轮64、安装杆65、转轴66、第一搅拌叶67、第三齿轮68、内齿轮环69和第二搅拌叶610，盖板5位于排气孔13一侧的顶端外壁上螺栓固定有旋转电机61，旋转电机61输出轴的一端上套接固定有第一齿轮62，盖板5的顶端外壁上中心处贯穿转动安装有轴管63，轴管63的外壁上对应第一齿轮62套接固定有第二齿轮64，轴管63位于反应釜主体1内部的两侧外壁上对称焊接有安装杆65，安装杆65之间的外壁上转动安装有转轴66，转轴66的外壁上套接固定有第一搅拌叶67，第一搅拌叶67的顶端外壁上焊接有第三齿轮68，反应釜主体1的两侧内壁上对应第三齿轮68焊接有内齿轮环69，且内齿轮环69与第三齿轮68相互啮合，轴管63的底端外壁上安装固定有第二搅拌叶610，转轴66、第一搅拌叶67和第三齿轮68的个数有两个，便于对聚合物材料进行搅拌，加速混合，提高工作效率；加药组件7包括安装架71、转动管72、漏斗73、密封盖74和加药孔75，轴管63的顶端外壁上转动安装有转动管72，盖板5的顶端外壁上对应转动管72焊接有安装架71，且安装架71的一端与转动管72的外壁固定连接，转动管72的顶端外壁上焊接有漏斗73，漏斗73的顶端外壁上转动安装有密封盖74，轴管63位于安装杆65之间的外壁上贯通开设有加药孔75，便于添加药剂，比较完善和实用，能使添加的药剂充分融合；反应釜主体1位于内齿轮环69下方的外壁上安装固定有环形加热板9，反应釜主体1位于内齿轮环69上方的外壁上安装固定有温度传感器10，反应釜主体1的一侧外壁上安装固定有显示屏11，比较实用，方便观察反应釜主体1内的温度；反应釜主体1的内部上开设有空腔，空腔的内部上安装固定有保温层8，增加反应釜主体1的保温效果，比较实用和完善；反应釜主体1位于显示屏11下方的外壁上安装固定有观察窗3，便于观察反应釜主体1的内部情况，比较完善实用；反应釜的搅拌速度90rpm，搅拌0.5-1.5h；
步骤二：静电纺丝，纺丝液加上7-11万伏的高压静电,从而在毛细管和接地的接收装置间产生一个强大的电场力，随着电场力的增大，毛细管末端呈半球状的液滴在电场力的作用下将被拉伸成圆锥状，当外加静电压增大且超过某一临界值时,纺丝液所受电场力将克服其本身的表面张力和黏滞力而形成喷射细流,在喷射出后高聚物流体因溶剂挥发或熔体冷却固化而形成纳米纤维；
步骤三：制作基底，将纳米纤维进行烘干得到纳米纤维膜，将形成纳米纤维膜层后的基材无纺布进行分切、收卷，得到所述口罩用纳米纤维膜基底；纳米纤维的烘干温度为48-60℃；
步骤四：压制口罩，将纤维膜基底与无纺布粘合压制形成过滤层，降无纺布和碳纤维粘合压制形成细菌过滤层，将无纺布与棉纺纱粘合压制形成佩戴层，依次将过滤层、细菌过滤层、佩戴层将其裁切热压后制得口罩。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种静电纺纳米纤维的口罩制备工艺，其特征在于，包括如下步骤；
步骤一：溶液制备，高分子聚合物材料与淀粉粘合剂放入反应釜中，在温度为80-110°C下进行搅拌混合，并脱除气泡，制备成粘度为400-1300mPa.s的纺丝液；
步骤二:静电纺丝，纺丝液加上7-11万伏的高压静电，从而在毛细管和接地的接收装置间产生一个强大的电场力，随着电场力的增大，毛细管末端呈半球状的液滴在电场力的作用下将被拉伸成圆锥状，当外加静电压增大且超过某一临界值时，纺丝液所受电场力将克服其本身的表面张力和黏滞力而形成喷射细流,在喷射出后高聚物流体因溶剂挥发或熔体冷却固化而形成纳米纤维；
步骤三:制作基底，将纳米纤维进行烘干得到纳米纤维膜,将形成纳米纤维膜层后的基材无纺布进行分切、收卷，得到所述口罩用纳米纤维膜基底；
步骤四：压制口罩，将纤维膜基底与无纺布粘合压制形成过滤层，无纺布和碳纤维粘合压制形成细菌过滤层，将无纺布与棉纺纱粘合压制形成佩戴层，依次将过滤层、细菌过滤层、佩戴层裁切热压后制得口罩；
所述步骤一中，反应釜包括反应釜主体⑴、支腿⑵、固定环⑷、盖板⑸、搅拌组件⑹、加药组件⑺、进料管(12)、排气孔(13)、出料管(14)和阀门(15)；所述反应釜主体⑴的两侧外壁上焊接有固定环⑷，所述固定环⑷的顶端外壁上通过螺栓固定有盖板⑸，所述盖板⑸顶端外壁上贯通焊接有进料管(12)，所述盖板(5)位于进料管(12)一侧的顶端外壁上贯通焊接有排气孔(13)，所述盖板(5)位于排气孔(13)一侧的顶端外壁上设置有搅拌组件(6),所述搅拌组件(6)的顶端外壁上设置有加药组件(7),所述反应釜主体(1)的底端外壁上贯通焊接有出料管(14)，所述出料管(14)的外壁上安装固定有阀门(15)，所述反应釜主体⑴的底部四周焊接有支腿(2)；
所述搅拌组件(6)包括旋转电机(61)、第一齿轮(62)、轴管(63)、第二齿轮(64)、安装杆(65)、转轴(66)、第一搅拌叶(67)、第三齿轮(68)、内齿轮环(69)和第二搅拌叶(610)，所述盖板(5)位于排气孔(13)一侧的顶端外壁上螺栓固定有旋转电机(61)，所述旋转电机(61)输出轴的一端上套接固定有第一齿轮(62)，所述盖板(5)的顶端外壁上中心处贯穿转动安装有轴管(63)，所述轴管(63)的外壁上对应第一齿轮(62)套接固定有第二齿轮(64)，所述轴管(63)位于反应釜主体(1)内部的两侧外壁上对称焊接有安装杆(65)，所述安装杆(65)之间的外壁上转动安装有转轴(66)，所述转轴(66)的外壁上套接固定有第一搅拌叶(67)，所述第一搅拌叶(67)的顶端外壁上焊接有第三齿轮(68)，所述反应釜主体(1)的两侧内壁上对应第三齿轮(68)焊接有内齿轮环(69)，且内齿轮环(69)与第三齿轮(68)相互啮合，所述轴管(63)的底端外壁上安装固定有第二搅拌叶(610)，所述转轴(66)、第一搅拌叶(67)和第三齿轮(68)的个数有两个；
所述加药组件⑺包括安装架(71)、转动管(72)、漏斗(73)、密封盖(74)和加药孔(75)，所述轴管(63)的顶端外壁上转动安装有转动管(72)，所述盖板(5)的顶端外壁上对应转动管(72)焊接有安装架(71)，且安装架(71)的一端与转动管(72)的外壁固定连接，所述转动管(72)的顶端外壁上焊接有漏斗(73)，所述漏斗(73)的顶端外壁上转动安装有密封盖(74)，所述轴管(63)位于安装杆(65)之间的外壁上贯通开设有加药孔(75)。
2.根据权利要求1所述的一种静电纺纳米纤维的口罩制备工艺，其特征在于，所述步骤一中，高分子聚合物材料包括聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂、聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯和聚丙烯腈。
3.根据权利要求1所述的一种静电纺纳米纤维的口罩制备工艺，其特征在于，所述步骤三，纳米纤维的烘干温度为48-60C。
4.根据权利要求1所述的一种静电纺纳米纤维的口罩制备工艺，其特征在于，所述步骤一中，反应釜的搅拌速度90rpm，搅拌0.5-1.5h。
5.根据权利要求1所述的一种静电纺纳米纤维的口罩制备工艺，其特征在于，所述反应釜主体(1)位于内齿轮环(69)下方的外壁上安装固定有环形加热板(9)，所述反应釜主体⑴位于内齿轮环(69)上方的外壁上安装固定有温度传感器(10)，所述反应釜主体⑴的一侧外壁上安装固定有显示屏(11)。
6.根据权利要求1所述的一种静电纺纳米纤维的口罩制备工艺，其特征在于，所述反应釜主体⑴的内部上开设有空腔，所述空腔的内部上安装固定有保温层⑻。
7.根据权利要求1所述的一种静电纺纳米纤维的口罩制备工艺，其特征在于，所述反应釜主体⑴位于显示屏(11)下方的外壁上安装固定有观察窗⑶。
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