CN115489187B - 一种高强度超细纤维屏蔽材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于非织造材料技术领域，涉及超细纤维屏蔽材料，特别涉及一种高强度超细纤维屏蔽材料及其制备方法和应用。具体公开了一种高强度超细纤维屏蔽材料，为双层/三层复合结构，具备微生物屏障。制备方法包含（1）纳米纤维预处理、（2）支撑层制备、（3）过滤层制备、（4）支撑层和过滤层后处理、（5）热压复合五个工序。制备方法便于操作、安全风险低，无污水废气排放、节能环保，无溶剂挥发、对操作人员无身体危害，成本较低且可稳定连续化生产。该材料具有高强度、高挺度、高阻隔等性能，可避免尖锐器物刺破，防水透气，经久耐用，在无菌医疗器械包装或医疗防护用品领域可广泛应用。

Description

一种高强度超细纤维屏蔽材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于非织造材料技术领域，涉及超细纤维屏蔽材料，特别涉及一种高强度超细纤维屏蔽材料及其制备方法，和其在无菌医疗器械包装或医疗防护用品上的应用。
背景技术
超细纤维是一种在空间结构上构造出来的特殊屏障材料，能够阻隔微生物、透气、防水，可以满足辐照及环氧乙烷的穿透需求，实现产品的灭菌及灭菌后环氧乙烷的挥发，同时具备一定的机械性能，进而可被作为无菌包装材料应用于医疗器械包装领域，基于其阻菌透气、防水经久耐用的功能也可用于生产防护服的面料。
目前，灭菌包装的主要包装材料包括医疗级透析纸、淋膜纸、覆膜纸、特卫强、聚乙烯、PP、聚对苯二甲酸乙二醇酯等，不同的包装材料适用不同的包装形式，对应不同的灭菌方式以及包装物。其中“明星材料”特卫强（Tyvek）具有良好的抗菌性，在干湿状态下强度保持不变，是优良的医用包装材料，但其价格昂贵，而且通过闪蒸纺工艺制备的超细纤维非织造布由国外公司垄断。医用透析纸等包装材料在抗张强度、耐破度、阻隔及防水性能方面与“Tvyek”包装材料相比，存在一定的劣势。
在现有技术中，PP、聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布材料以及两组份复合无纺布有一定的支撑强度，但不满足包装材料的性能要求，同时其微生物屏障、防水性、颗粒阻隔率也未达到无菌包装材料的标准。单纯聚丙烯熔喷布可实现良好的微生物屏障，且在气体灭菌中能使足够的气流通过，但其机械性能较差，支撑强度低，易被尖锐器械刺破，难以作为医用包装材料。
进一步考虑，具备优异的机械性能、防水及阻菌性的材料可否应用于防护服，对医护人员而言，工作过程中做好防护尤其重要。防护服应可针对多种低浓度水基无机化学品、小粒径有害颗粒和生物危害提供有效防护。但是，常见的医用防护服由无纺布和聚乙烯拉伸膜复合制备而成，透气性较差，长时间穿戴，闷热难受。同时开发出可应用于医用防护服，具有防血液喷溅、高阻隔性、高耐破度、高透气性、舒适性等特点的屏蔽材料显得尤为必要。
发明内容
本发明提供一种高强度超细纤维屏蔽材料，具有高强度、高挺度、高阻隔等优异性能，良好的透气性和防水性能，可阻隔血液喷溅及细小粉尘颗粒，屏蔽各种微生物，免受环境因素的影响，能用于医疗器械无菌包装材料及防护服面料，解决国内包装材料耐破度低、阻隔效果差、透气性不足、防水性能差的缺点，打破国外技术壁垒。
本发明还提供一种高强度超细纤维屏蔽材料的制备方法，该方法便于操作、安全风险低，无污水废气排放、节能环保，无溶剂挥发、对操作人员无身体危害，成本较低且可稳定连续化生产。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案进行实现的：
本发明提供一种高强度超细纤维屏蔽材料，为双层/三层复合结构，所述双层复合结构包括外层支撑层和过滤层，所述三层复合结构包括内、外两层支撑层和中间过滤层，其特征在于：具备微生物屏障，过滤层纤维丝径为200 nm-7μm，支撑层纤维丝径为10-50μm，厚度为100-700μm，抗张强度MD为4.8-7 kN/m，CD为5-6.5 kN/m，耐破度为575-1500 kPa，撕裂度为1000-4000 mN，透气率为1.5-100 mm/s，静水压为100-200 cm·H2O，颗粒阻隔率＞99.9%；
其中，所述支撑层包含克重为20-80g/m2的高强度、高挺度的单组份或双组份无纺布，以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯或聚丙烯颗粒中的至少一种为主要原料，添加均质化纳米纤维、成核剂、光稳定剂、抗氧剂、抗静电剂、防霉剂、白油中的作为辅助原料制备得到；
所述过滤层由克重为20-80g/m2的超细纤维制成，包含以熔喷聚丙烯超细纤维、聚四氟乙烯超细纤维膜、双组份橘瓣型纺粘水刺超细纤维中的至少一种制备而成。
进一步地，本发明提供一种高强度超细纤维屏蔽材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
（1）纳米纤维预处理：采用机械应力作用，对纳米纤维进行研磨处理，改变表面晶体结构，改善其表面惰性，制备得到均质化纳米纤维；
（2）支撑层的制备：主要由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯或聚丙烯颗粒中的至少一种，加入一定比例步骤（1）中制备的均质化纳米纤维和成核剂、白油，充分搅拌均匀，使颗粒表面均匀粘附均质化纳米纤维、成核剂和白油，经共混熔融后由喷丝板挤出长纤网状结构；
其中，喷丝板的孔径为0.3-0.6mm；喷丝口处设置磁场，强度为0.3-0.9 T；加热烘道温度为80-120℃；气流牵伸段采用梯度缓慢降温，降温区间为70-25℃；纵向牵伸倍率为10-30倍；
（3）过滤层的制备：主要由熔喷聚丙烯超细纤维、聚四氟乙烯超细纤维、水刺超细纤维中的一种或多种复合制备而成；
其中，熔喷聚丙烯超细纤维采用加热熔融喷丝法制备得到；聚四氟乙烯超细纤维采用熔融挤出结合双向拉伸及定型法制备得到；水刺超细纤维采用纺粘工艺结合水刺法制备得到；
（4）支撑层和过滤层的后处理：在温度为80-120℃的烘道中分别对步骤（2）和步骤（3）中制备的支撑层和过滤层进行预处理；再用两组或多组压辊分别对每一层进行热压；
（5）热压复合：将步骤（4）中处理后的支撑层和过滤层，采用涂覆透气胶后热压或直接用至少两组压辊热压的方式紧紧复合，制得一种具有高挺度、高强度、高阻隔的超细纤维屏蔽材料；
以上步骤中，步骤（3）可提前与步骤（1）同时/不分先后依次进行，再进行步骤（2）；或在完成步骤（1）之后，步骤（2）与步骤（3）同时进行/不分先后依次进行。
进一步地，步骤（1）中所述机械应力作用包括采用球磨机或气流粉碎机对纳米纤维进行研磨，以提高其与聚合物的界面结合力和分散性，增强长纤骨架强度；
其中，球磨所用转速为800-2000 rpm,研磨时间为5-30 min；气流粉碎机研磨速度为10-60Hz，给料供气阀压力0.2-0.5MPa，研磨供气阀0.5-0.8MPa。
进一步地，步骤（1）中所述纳米纤维长度为50-200nm，直径为3-20nm；包含碳纳米管（CNT）、石墨烯（GNP）、纤维素纳米晶（CNC）中的至少一种，优选地，纳米纤维比表面积至少为200m2/g。
进一步地，步骤（2）中所述成核剂包括有机磷酸盐类成核剂、笼形倍半硅氧烷（tsib-POSS，含有羟基和异丁基的开笼结构）、三聚氰酸（CA）中的一种或两种；其中有机磷酸盐类成核剂包括NA-21（2,2'-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯基磷酸)碱式铝）、NA-11（2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠）中的一种或两种，购于上海骏可塑胶化工有限公司；优选地，所述光稳定剂为德国巴斯夫Tinuvin770（CAS：52829-07-9），购于上海凯茵化工有限公司；所述抗氧剂为德国巴斯夫Irganox1076（β-（4-羟基苯基-3,5-二叔丁基）丙酸正十八碳醇酯），购于上海凯茵化工有限公司；所述抗静电剂为JL-1F购于山东聚力防静电科技有限公司；所述防霉剂为JP-016购于上海伊柯林技术有限公司。
进一步地，步骤（3）中所述制备熔喷超细纤维所用喷丝板的孔径为0.15-0.35mm，为减小纤维直径，在喷丝板下面设计加热套，使纤维从其中穿过，经加热后可延缓材料结晶，进而延长纤维牵伸时间。
进一步地，步骤（4）中所述压辊包含光辊和光辊组合，光辊直径260-600mm、压合力1.5t-150t、温度50-140℃。
进一步地，步骤（5）中所述热压复合包含在线或离线工艺，压辊包含花辊和光辊或光辊和光辊的组合，压辊直径260-600mm、压合力1.5t-150t、温度50-140℃。
进一步地，步骤（3）中所述熔喷聚丙烯超细纤维包含高熔指聚丙烯粒料为主料，加入抗静电剂0.2-0.4份、防霉剂0.2-0.5份，后经加热熔融喷丝，形成熔喷超细纤维；所述高熔指聚丙烯粒料熔融指数为1500-2000，所述助剂为抗静电剂、防霉剂中的一种或多种；优选地，所述助剂为抗静电剂（JL-1F）、防霉剂（JP-016）。
进一步地，步骤（3）中所述聚四氟乙烯超细纤维包含以聚四氟乙烯为主料，加入抗静电剂0.2-0.4份、防霉剂0.2-0.5份，经熔融挤出、双向拉伸及定型制备出具有纳米纤维的膜材料，所述助剂为抗静电剂、防霉剂中的一种或多种；优选地，所述助剂为抗静电剂（JL-1F）、防霉剂（JP-016）。
进一步地，步骤（3）中所述水刺超细纤维为双组份橘瓣型纺粘水刺超细纤维，成分包含重量份比为1：1的聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯或重量份比为1：1的聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯；添加抗静电剂0.2-0.4份、防霉剂0.2-0.5份，首先以纺粘工艺得到橘瓣型双组份无纺布，再经水刺头的高压腔体喷射出的水流冲击纤网进而形成水刺超细纤维；其中分配板为匹配16瓣的分配板结构，纺丝工艺参数包括：温度240-280℃，侧吹风温度12-22℃，风速2m/s，牵伸器气压0.3-0.9Mpa；所述助剂为抗静电剂、防霉剂中的一种或多种；优选地，所述助剂为抗静电剂（JL-1F）、防霉剂（JP-016）。
进一步地，高强度超细纤维屏蔽材料中支撑层的单组份或双组份无纺布包括如下重量份的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯55-100份、聚丙烯35-100份、聚乙烯40-60份、均质化纳米纤维0.5-1.5份、成核剂0.1-0.4份、白油0.1-0.5份、光稳定剂0.1-0.3份、抗氧剂0.1-0.3份、抗静电剂0.2-0.4份、防霉剂0.2-0.6份。
本发明还提供了一种高强度超细纤维屏蔽材料作为无菌医疗器械包装材料或医疗防护用品材料的应用。
通过实施以上技术方案，具有以下技术效果：
1、本发明提供了一种高强度超细纤维屏蔽材料，采用高强度单组份或双组份无纺布作为支撑层，超细纤维布作为过滤层，具有优异的机械性能，以及阻菌、透气、屏蔽微生物和阻隔细小粉尘颗粒的显著优点，能够满足医疗器械无菌包装材料的要求，避免尖锐器械刺破包装而受到污染的风险，经久耐用。同时该材料还具有优异的防水性和阻隔血液喷溅性，可作为防护服面料等防护材料，拓宽了应用领域，迎合市场需求，具有广阔的应用前景。
2、通过在制备原料中添加均质化纳米纤维，帮助解决包装材料抗张强度低、支撑性差、耐破度低的问题。采用球磨机或气流粉碎机对纳米纤维进行均质化研磨改性，改变其表面晶体结构，改善其表面惰性，提高其与聚合物的界面结合力及分散性。
3、纳米纤维可改善聚丙烯材料的成核方式，使其由均相成核向异相成核两种方式转变，加快结晶速率，减小球晶尺寸，提高晶核密度。纳米纤维具有高熔点，在熔融加工过程中不会破坏其结构，在长纤中可起到高强度骨架的作用。同时纳米纤维表面羟基多，易与纤维形成氢键结合，产生较多的氢键，有利于增加断裂过程的表面功和分子间稳定性，进而提高材料强度。
4、在喷丝及冷却过程中，成核剂非极性部分会形成凹型表面，进而包裹PP/聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯分子形成球形聚集体，使其分子链更为规整，加快成核速率。含有羟基的POSS和CA成核剂由于氢键作用能够附着在纳米纤维周围，在纳米纤维周围形成结晶，促进分子链有序排列，显著提高支撑层强度。
5、在熔融喷丝口施加与纤维拉伸方向平行的磁场及烘道，更有利于分子链在纤维拉伸方向定向有序排列，并且由于固态结构的纳米纤维的存在，这种情况下易形成一种明显的聚合物与纳米纤维之间的拉拔效应，使分子链在拉伸过程中产生速度差，进一步促进了分子链段的牵伸和定向的有序排列，增强纤维机械强度。
6、纤维冷拉伸过程中，气流牵伸工序段的冷风温度设置为梯度缓慢降温，可使材料在牵伸过程中充分结晶，使纤维结晶度增大，减少材料回弹现象，大大提高拉伸强度及模量。纳米纤维结构稳定，而高分子树脂的分子链在冷却牵伸过程中，球晶被拉长，晶体生长更加完善，球晶中片晶的排列更加有序、质密，片晶在牵伸方向上的有序排布进一步使PP/聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯分子链形成一致取向，促使拉伸更充分，可显著增强纤维力学性能。
7、对复合前的三层材料分别进行烘道后处理，可使长纤材料充分退火，进一步促进少量的非晶区结晶，使加工后的纤维材料定型，使分子链运动更充分，材料更稳定，强度更高。复合后屏蔽材料的抗张强度MD为4.8-7 kN/m，CD为5-6.5 kN/m，耐破度为575-1500kPa，撕裂度为1000-4000 mN，透气率为1.5-100 mm/s，静水压为100-200 cm·H2O，颗粒阻隔率＞99.9%。
8、本发明一种高强度超细纤维屏蔽材料的制备方法便于操作、工艺简单、大大降低安全风险，无污水废气的排放、节能环保，无溶剂挥发、对操作人员无身体危害、成本较低且可稳定连续工业化生产。
附图说明
图1为对比例3中复合材料中过滤层的表面电子显微镜（SME）图。
图2为实施例6中高强度超细纤维屏蔽材料中过滤层的表面电子显微镜（SME）图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行具体、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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1
一种高强度超细纤维屏蔽材料的制备，包括以下步骤：
（1）纳米纤维预处理：
采用球磨机对纤维素纳米晶（CNC）进行研磨处理，改变纤维表面晶体结构，改善其表面惰性，研磨转速为1000 rpm,研磨时间为20 min。
（2）支撑层的制备：
选用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯颗粒，份量比为55：45，加入步骤（1）中的改性纤维素纳米晶0.8份、NA-21有机磷酸盐类成核剂0.1份、笼形倍半硅氧烷（tsib-POSS）成核剂0.1份、光稳定剂（Tinuvin770）0.2份、抗氧剂（Irganox1076）0.1份、抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份、白油0.3份，经共混搅拌均匀，使高分子颗粒表面均匀粘附白油、均质化纳米纤维和成核剂等助剂，经共混熔融后由0.4 mm喷丝板挤出长纤网状结构。
优选地，在熔融喷丝口设置磁场，磁场强度为0.7T，使纤维平行磁场方向进行拉伸，在磁场周围设置烘道，烘道温度为110℃，施加磁场的同时升高喷丝口处的温度，增大聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯材料取向度，增加长纤的强度。
优选地，将气流牵伸工序段的冷风温度设为梯度缓慢降温，梯度温度为70℃、50℃、30℃，使长纤经梯度缓慢降温气流牵伸，纵向拉伸20倍，减少材料回弹，最后铺网形成双组份无纺布。
（3）过滤层的制备：
选用熔喷超细纤维、聚四氟乙烯超细纤维膜两种材料复合后作为过滤层，分别对其制备方法进行描述：
熔喷超细纤维：选用熔融指数为2000的高熔指聚丙烯粒料为原料，加入抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份，经加热熔融喷丝，形成熔喷超细纤维。
聚四氟乙烯超细纤维膜：以聚四氟乙烯为原料，加入抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份，经熔融挤出、双向拉伸及定型制备出具有纳米纤维的高过滤膜材料。
优选地，所述喷丝板孔径为0.15 mm。
（4）支撑层和过滤层的后处理：
对步骤（2）中双组份无纺布、步骤（3）中超细纤维分别进行温度为110℃的烘道预处理，使未完全结晶的分子进行充分结晶。再用三组压辊对每一层分别进行热压，进一步提升其机械强度，降低材料表面蓬松度层。
优选地，所述压辊每组都由两个光辊组成，压辊直径300mm、压合力20t、温度110℃。
（5）热压复合：
将步骤（4）处理后的支撑层作为内外层，过滤层作为中间层，采用两组压辊在线热压的方式将三层紧紧复合，每组压辊包括两个光辊，光辊直径300mm、压合力20t、温度110℃，从而形成一种具有高挺度、高强度、高阻隔的超细纤维屏蔽材料。
对比例1
一种复合材料的制备，包括以下步骤：
（1）支撑层的制备：
选用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯颗粒，份量比为55：45，加入NA-21有机磷酸盐类成核剂0.2份、光稳定剂（Tinuvin770）0.2份、抗氧剂（Irganox1076）0.1份、抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份、白油0.2份，经共混搅拌均匀，使高分子颗粒表面均匀粘附白油、成核剂，经共混熔融后由0.4mm喷丝板挤出长纤网状结构，纵向拉伸20倍，铺网形成双组份无纺布。
（2）过滤层的制备：
选用熔喷超细纤维、聚四氟乙烯超细纤维膜两种材料复合后作为过滤层，分别对其制备方法进行描述：
熔喷超细纤维：选用熔融指数为2000的高熔指聚丙烯粒料为主料，加入抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份，后经加热熔融喷丝，形成熔喷超细纤维。
聚四氟乙烯超细纤维膜：以聚四氟乙烯为主料，加入抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份，经熔融挤出、双向拉伸及定型制备出具有纳米纤维的高过滤膜材料。
优选地，所述喷丝板孔径为0.15mm。
（3）三层复合：
采用先涂覆透气胶后压合的方式，选用两组压辊常温压合，每组压辊包括一个花辊和一个光辊，压辊直径300mm、压合力1t，从而形成一种复合材料。
对比例2
一种复合材料的制备，包括以下步骤：
（1）纳米纤维预处理：
采用球磨机对纤维素纳米晶（CNC）进行研磨处理，改变纤维表面晶体结构，改善其表面惰性。研磨所用转速为1000 rpm,研磨时间为20 min。
（2）支撑层的制备：
选用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯颗粒，份量比为55：45，加入改性纤维素纳米晶0.8份、笼形倍半硅氧烷（tsib-POSS）成核剂0.2份、光稳定剂（Tinuvin770）0.2份、抗氧剂（Irganox1076）0.1份、抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份、白油0.3份，经共混搅拌均匀，使高分子颗粒表面均匀粘附白油、均质化纳米纤维和成核剂等助剂，经共混熔融后由0.4mm喷丝板挤出长纤网状结构。
优选地，在熔融喷丝口设置磁场，磁场强度为0.7T，使纤维平行磁场方向进行拉伸，在磁场周围设置烘道，烘道温度为110℃，施加磁场的同时升高喷丝口处的温度，纵向拉伸20倍，增大聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯材料取向度及长纤的强度，铺网形成双组份无纺布。
（3）过滤层的制备：
用聚四氟乙烯超细纤维膜两种材料作为过滤层，以聚四氟乙烯为原料，加入抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份，经熔融挤出、双向拉伸及定型制备出具有纳米纤维的高过滤膜材料。
（4）热压复合：
将步骤（2）处理后的支撑层作为内外层，步骤（3）过滤层作为中间层，采用两组压辊在线热压的方式将三层紧紧复合，每组压辊包括两个光辊，光辊直径300mm、压合力20t、温度110℃，从而形成一种三层复合材料。
对比例3
一种复合材料的制备，包括以下步骤：
（1）纳米纤维预处理：
采用球磨机对纤维素纳米晶（CNC）进行研磨处理，改变纤维表面晶体结构，改善其表面惰性。研磨所用转速为1000 rpm,研磨时间为20 min。
（2）支撑层的制备：
选用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯颗粒，份量比为55：45，加入步骤（1）中的改性纤维素纳米晶0.8份、NA-21有机磷酸盐类成核剂0.1份、笼形倍半硅氧烷（tsib-POSS）成核剂0.1份、光稳定剂（Tinuvin770）0.2份、抗氧剂（Irganox1076）0.1份、抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份、白油0.3份，经共混搅拌均匀，使高分子颗粒表面均匀粘附白油、均质化纳米纤维和成核剂等助剂，经共混熔融后由0.4 mm喷丝板挤出长纤网状结构。
优选地，在熔融喷丝口设置磁场，磁场强度为0.7T，使纤维平行磁场方向进行拉伸，在磁场周围设置烘道，烘道温度为110℃，施加磁场的同时升高喷丝口处的温度，增大聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯材料取向度，增加长纤的强度。
优选地，将气流牵伸工序段的冷风温度设为梯度缓慢降温，梯度温度为70℃、50℃、30℃，使长纤经梯度缓慢降温气流牵伸，纵向拉伸20倍，减少材料回弹，最后铺网形成双组份无纺布。
（3）过滤层的制备：
选用熔喷超细纤维、聚四氟乙烯超细纤维膜两种材料复合后作为过滤层，分别对其制备方法进行描述：
熔喷超细纤维：选用熔融指数为2000的高熔指聚丙烯粒料为原料，加入抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份，经加热熔融喷丝，形成熔喷超细纤维。
聚四氟乙烯超细纤维膜：以聚四氟乙烯为原料，加入抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份，经熔融挤出、双向拉伸及定型制备出具有纳米纤维的高过滤膜材料。
优选地，所述喷丝板孔径为0.15 mm。
（4）支撑层的后处理：
对步骤（2）中双组份无纺布首先进行温度为110℃的烘道预处理，使未完全结晶的分子进行充分结晶。再用三组压辊对其进行热压，进一步提升机械强度，降低材料表面蓬松度层。
优选地，所述每组压辊包括两个光辊，光辊直径300mm、压合力20t、温度110℃。
（5）两层复合：
采用先涂覆透气胶后压合的方式，将步骤（4）处理后的支撑层作为外层，过滤层作为内层，选用两组压辊常温压合，每组压辊包括一个花辊和一个光辊，压辊直径300mm、压合力1t，从而形成一种两层复合材料。
对比例4
一种复合材料的制备，包括以下步骤：
（1）纳米纤维预处理：
采用球磨机对纤维素纳米晶（CNC）进行研磨处理，改变纤维表面晶体结构，改善其表面惰性。研磨所用转速为1000 rpm,研磨时间为20 min。
（2）支撑层的制备：
选用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯颗粒，份量比为55：45，加入步骤（1）中的改性纤维素纳米晶0.8份、光稳定剂（Tinuvin770）0.2份、抗氧剂（Irganox1076）0.1份、抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份、白油0.2份，经共混搅拌均匀，使高分子颗粒表面均匀粘附白油、成核剂等助剂，经共混熔融后由0.4mm喷丝板挤出长纤网状结构。
优选地，在熔融喷丝口设置磁场，磁场强度为0.7T，使纤维平行磁场方向进行拉伸，纵向拉伸20倍，增大聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯材料取向度及长纤的强度，铺网形成双组份无纺布。
（3）过滤层的制备：
用熔喷超细纤维材料作为过滤层，选用熔融指数为1800的高熔指聚丙烯粒料为原料，加入抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份，经加热熔融喷丝形成熔喷超细纤维。
优选地，所述喷丝板孔径为0.15mm。
（4）支撑层和过滤层的后处理：
用两组压辊对步骤（2）中双组份无纺布、步骤（3）中超细纤维分别进行热压，进一步提升其机械强度，降低材料表面蓬松度层。
优选地，所述压辊每组都由两个光辊组成，压辊直径300mm、压合力20t、温度110℃。
（5）热压复合：
将步骤（4）处理后的支撑层作为内层、外层，过滤层作为中间层，采用两组压辊在线热压的方式将三层紧紧复合，每组压辊包括两个光辊，光辊直径300mm、压合力20t、温度110℃，从而形成一种复合材料。
对比例5
一种复合材料的制备，包括以下步骤：
（1）纳米纤维预处理：
采用球磨机对纤维素纳米晶（CNC）进行研磨处理，改变纤维表面晶体结构，改善其表面惰性。研磨所用转速为1000 rpm,研磨时间为20 min。
（2）支撑层的制备：
选用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯颗粒，份量比为55：45，加入改性纤维素纳米晶0.8份、NA-21有机磷酸盐类成核剂0.1份、笼形倍半硅氧烷（tsib-POSS）成核剂0.1份、光稳定剂（Tinuvin770）0.2份、抗氧剂（Irganox1076）0.1份、抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份、白油0.3份，经共混搅拌均匀，使高分子颗粒表面均匀粘附白油、均质化纳米纤维和成核剂等助剂，经共混熔融后由0.4 mm喷丝板挤出长纤网状结构。
优选地，在熔融喷丝口设置烘道，烘道温度为110℃，促进分子有序运动，增加长纤的强度。
优选地，将气流牵伸工序段的冷风温度设为梯度缓慢降温，梯度温度为70℃、50℃、30℃，使长纤经梯度缓慢降温气流牵伸，纵向拉伸20倍，减少材料回弹，最后铺网形成双组份无纺布。
（3）过滤层的制备：
选用聚四氟乙烯超细纤维膜作为过滤层，以聚四氟乙烯为原料，加入抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份，经熔融挤出、双向拉伸及定型制备出具有纳米纤维的过滤膜材料。
（4）支撑层和过滤层的后处理：
对步骤（2）中双组份无纺布、步骤（3）中超细纤维分别进行温度为110℃的烘道预处理，使未完全结晶的分子进行充分结晶。再用两组压辊对每一层分别进行热压，进一步提升其机械强度，降低材料表面蓬松度层。
优选地，所述每组压辊都由两个光辊组成，光辊直径300 mm、压合力20t、温度110℃。
（5）热压复合：
将步骤（4）处理后的支撑层作为内外层，过滤层作为中间层，采用两组压辊在线热压的方式将三层紧紧复合，每组压辊包括两个光辊，光辊直径300 mm、压合力20t、温度110℃，从而形成一种三层复合的超细纤维屏蔽材料。
实施例2
一种高强度超细纤维屏蔽材料的制备，包括以下步骤：
（1）纳米纤维预处理：
采用球磨机对碳纳米管（CNT）进行研磨处理，改变纤维表面晶体结构，改善其表面惰性。研磨所用转速为800 rpm,研磨时间为30 min。
（2）支撑层的制备：
选用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯颗粒，份量比为60：40，加入改性碳纳米管0.8份、NA-21有机磷酸盐类成核剂0.1份、三聚氰酸（CA）成核剂0.1份、光稳定剂（Tinuvin770）0.2份、抗氧剂（Irganox1076）0.2份、抗静电剂（JL-1F）0.3份、防霉剂（JP-016）0.3份、白油0.4份，经共混搅拌均匀，使高分子颗粒表面均匀粘附白油、均质化纳米纤维和成核剂等助剂，经共混熔融后由0.6mm喷丝板挤出长纤网状结构。
优选地，在熔融喷丝口设置磁场，磁场强度为0.5T，使纤维平行磁场方向进行拉伸，在磁场周围设置烘道，烘道温度为120℃，施加磁场的同时升高喷丝口处的温度，增大聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯材料取向度，增加长纤的强度。
优选地，将气流牵伸工序段的冷风温度设为梯度缓慢降温，梯度温度为70℃、50℃、30℃，使长纤经梯度缓慢降温气流牵伸，纵向拉伸20倍，减少材料回弹，最后铺网形成双组份无纺布。
（3）过滤层的制备：
选用双组份橘瓣型纺粘水刺超细纤维、聚四氟乙烯超细纤维膜两种材料复合后作为过滤层，分别对其制备方法进行描述：
双组份橘瓣型纺粘水刺超细纤维：以聚乙烯和聚四氟乙烯为原料，份量比为1：1，加入抗静电剂（JL-1F）0.3份、防霉剂（JP-016）0.3份，首先选用16瓣的分配板，以孔径为0.15mm的喷丝板喷丝制备出橘瓣型双组份无纺布，其中纺丝温度为240℃，侧吹风温度为18℃，风速为2m/s，牵伸器气压为0.5Mpa，再经水刺头的高压腔体喷射出的水流冲击纤网进而形成水刺超细纤维。
聚四氟乙烯超细纤维膜：以聚四氟乙烯为主料，加入抗静电剂（JL-1F）0.3份、防霉剂（JP-016）0.3份，经熔融挤出、双向拉伸及定型制备出具有纳米纤维的高过滤膜材料。
（4）支撑层和过滤层的后处理：
对步骤（2）中双组份无纺布、步骤（3）中超细纤维分别进行温度为100℃的烘道预处理，使未完全结晶的分子进行充分结晶。再用三组压辊对每一层分别进行热压，进一步提升其机械强度，降低材料表面蓬松度层。
优选地，所述压辊每组都由两个光辊组成，光辊直径260mm、压合力80t、温度80℃。
（5）热压复合：
将步骤（4）处理后的支撑层作为内外层，过滤层作为中间层，采用三组压辊离线热压的方式将三层紧紧复合，其中一组为光辊和花辊、两组为光辊和光辊，压辊直径为600mm、压合力80t、温度80℃，从而形成一种具有高挺度、高强度、高阻隔的超细纤维屏蔽材料。
实施例3
一种高强度超细纤维屏蔽材料的制备，包括以下步骤：
（1）纳米纤维预处理：
采用气流粉碎机对碳纳米管（CNT）进行研磨处理，改变纤维表面晶体结构，改善其表面惰性。气流粉碎30Hz，给料供气阀压力0.3MPa，研磨供气阀0.5MPa。
（2）支撑层的制备：
选用聚丙烯、聚乙烯颗粒，份量比为55：45，加入均质化碳纳米管0.5份、笼形倍半硅氧烷（tsib-POSS）0.1份、NA-11有机磷酸盐类成核剂0.1份、光稳定剂（Tinuvin770）0.3份、抗氧剂（Irganox1076）0.3份、抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.4份、白油0.4份，经共混搅拌均匀，使高分子颗粒表面均匀粘附白油、均质化碳纳米管和成核剂等助剂，经共混熔融后由0.45 mm喷丝板挤出长纤网状结构。
优选地，在熔融喷丝口设置磁场，磁场强度为0.8T，使纤维平行磁场方向进行拉伸，在磁场周围设置烘道，烘道温度为120℃，施加磁场的同时升高喷丝口处的温度，增大聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯材料取向度，增加长纤的强度。
优选地，将气流牵伸工序段的冷风温度设为梯度缓慢降温，梯度温度为70℃、55℃、40℃，使长纤经梯度缓慢降温气流牵伸，纵向拉伸30倍，减少材料回弹，最后铺网形成双组份无纺布。
（3）过滤层的制备：
选用聚四氟乙烯超细纤维膜两种材料作为过滤层，以聚四氟乙烯为主料，加入抗静电剂（JL-1F）0.3份、防霉剂（JP-016）0.3份，经熔融挤出、双向拉伸及定型制备出具有纳米纤维的高过滤膜材料。
优选地，所述喷丝板孔径为0.35mm。
（4）支撑层和过滤层的后处理：
对步骤（2）中双组份无纺布、步骤（3）中超细纤维分别进行温度为120℃的烘道预处理，使未完全结晶的分子进行充分结晶。再用三组压辊对每一层分别进行热压，进一步提升其机械强度，降低材料表面蓬松度层。
优选地，所述每组压辊都两个光辊组成，压辊直径400mm、压合力130t、温度50℃。
（5）热压复合：
将步骤（4）处理后的支撑层作为内外层，过滤层作为中间层，采用涂覆透气胶再热压的方式将三层紧紧复合，压辊直径400mm、压合力130t、温度50℃，从而形成一种具有高挺度、高强度、高阻隔的超细纤维屏蔽材料。
实施例4
一种高强度超细纤维屏蔽材料的制备，包括以下步骤：
（1）纳米纤维预处理：
采用气流粉碎机处理石墨烯（GNP），改变纤维表面晶体结构，改善其表面惰性。气流粉碎50Hz，给料供气阀压力0.4MPa，研磨供气阀0.6MPa。
（2）支撑层的制备：
选用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯颗粒，份量比为70：30，加入改性石墨烯1.0份、笼形倍半硅氧烷（tsib-POSS）0.1份、三聚氰酸（CA）成核剂0.1份、光稳定剂（Tinuvin770）0.2份、抗氧剂（Irganox1076）0.3份、抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.3份、白油0.5份，经共混搅拌均匀，使高分子颗粒表面均匀粘附白油、均质化纳米纤维和成核剂等助剂，经共混熔融后由0.35mm喷丝板挤出长纤网状结构。
优选地，在熔融喷丝口设置磁场，磁场强度为0.7T，使纤维平行磁场方向进行拉伸，在磁场周围设置烘道，烘道温度为120℃，施加磁场的同时升高喷丝口处的温度，增大聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯材料取向度，增加长纤的强度。
优选地，将气流牵伸工序段的冷风温度设为梯度缓慢降温，梯度温度为65℃、45℃、25℃，使长纤经梯度缓慢降温气流牵伸，纵向拉伸30倍，减少材料回弹，最后铺网形成双组份无纺布。
（3）过滤层的制备：
选用熔喷聚丙烯超细纤维、聚四氟乙烯超细纤维膜两种材料复合后作为过滤层，分别对其制备方法进行描述：
聚丙烯超细纤维：选用熔融指数为1800的高熔指聚丙烯粒料，加入抗静电剂（JL-1F）0.3份、防霉剂（JP-016）0.4份，经加热熔融喷丝，形成熔喷超细纤维。
聚四氟乙烯超细纤维膜：以聚四氟乙烯为原料，加入抗静电剂（JL-1F）0.3份、防霉剂（JP-016）0.4份，经熔融挤出、双向拉伸及定型制备出具有纳米纤维的高过滤膜材料。
优选地，所述喷丝板孔径为0.2 mm。
（4）支撑层和过滤层的后处理：
对步骤（2）中双组份无纺布、步骤（3）中超细纤维分别进行温度为110℃的烘道预处理，使未完全结晶的分子进行充分结晶。再用三组压辊对每一层分别进行热压，进一步提升其机械强度，降低材料表面蓬松度层。
优选地，所述压辊每组由两个光辊组成，压辊直径400mm、压合力100t、温度60℃。
（5）热压复合：
将步骤（4）处理后的支撑层作为内外层，过滤层作为中间层，采用涂覆透气胶后压合的方式将三层紧紧复合，压辊直径400mm、压合力100t、温度60℃，从而形成一种具有高挺度、高强度、高阻隔的超细纤维屏蔽材料。
实施例5
一种高强度超细纤维屏蔽材料的制备，包括以下步骤：
（1）纳米纤维预处理：
采用球磨机处理石墨烯（GNP），改变纤维表面晶体结构，改善其表面惰性。研磨所用转速为1500 rpm,研磨时间为15 min。
（2）支撑层的制备：
选用聚对苯二甲酸乙二醇酯100份，加入改性石墨烯1.2份、NA-11有机磷酸盐类成核剂0.2份、三聚氰酸（CA）成核剂0.1份、光稳定剂（Tinuvin770）0.2份、抗氧剂（Irganox1076）0.2份、抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.4份、白油0.5份，经共混搅拌均匀，使高分子颗粒表面均匀粘附白油、均质化纳米纤维和成核剂等助剂，经共混熔融后由0.3 mm喷丝板挤出长纤网状结构。
优选地，在熔融喷丝口设置磁场，磁场强度为0.4T，使纤维平行磁场方向进行拉伸，在磁场周围设置烘道，烘道温度为80℃，施加磁场的同时升高喷丝口处的温度，增大聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯材料取向度，增加长纤的强度。
优选地，将气流牵伸工序段的冷风温度设为梯度缓慢降温，梯度温度为65℃、45℃、25℃，使长纤经梯度缓慢降温气流牵伸，纵向拉伸30倍，减少材料回弹，最后铺网形成双组份无纺布。
（3）过滤层的制备：
选用双组份橘瓣型纺粘水刺超细纤维、聚丙烯超细纤维两种材料复合后作为过滤层。
双组份橘瓣型纺粘水刺超细纤维：以聚乙烯和聚四氟乙烯为原料，份量比为1：1，加入抗静电剂（JL-1F）、防霉剂（JP-016）以改性，首先选用16瓣的分配板，以孔径为0.15mm的喷丝板喷丝制备出橘瓣型双组份无纺布，其中纺丝温度为260℃，侧吹风温度为20℃，风速为2m/s，牵伸器气压为0.8Mpa，再经水刺头的高压腔体喷射出的水流冲击纤网进而形成水刺超细纤维。
聚丙烯超细纤维：选用熔融指数为1500的高熔指聚丙烯粒料，加入抗静电剂（JL-1F）0.4份、防霉剂（JP-016）0.4份，经加热熔融喷丝，形成熔喷聚丙烯超细纤维。
优选地，所述喷丝板孔径为0.2 mm。
（4）支撑层和过滤层的后处理：
对步骤（2）中双组份无纺布、步骤（3）中超细纤维分别进行温度为90℃的烘道预处理，使未完全结晶的分子进行充分结晶。再用两组压辊对每一层分别进行热压，进一步提升其机械强度，降低材料表面蓬松度层。
优选地，所述压辊每组都由两个光辊组成，压辊直径400mm、压合力100t、温度60℃。
（5）热压复合：
将步骤（4）处理后的支撑层作为内外层，过滤层作为中间层，采用三组压辊离线热压的方式将三层紧紧复合，每组压辊都由一个光辊和一个花辊组成，花辊直径400mm、压合力100t、温度60℃，从而形成一种具有高挺度、高强度、高阻隔的超细纤维屏蔽材料。
实施例6
一种高强度超细纤维屏蔽材料的制备，包括以下步骤：
（1）纳米纤维预处理：
采用气流粉碎机处理石墨烯（GNP），改变纤维表面晶体结构，改善其表面惰性。气流粉碎20Hz，给料供气阀压力0.3MPa，研磨供气阀0.3MPa。
（2）支撑层的制备：
选用聚丙烯、聚乙烯颗粒，份量比为65：35，加入均质化石墨烯0.5份、三聚氰酸（CA）成核剂0.1份、光稳定剂（Tinuvin770）0.2份、抗氧剂（Irganox1076）0.1份、抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.2份、白油0.3份，经共混搅拌均匀，使高分子颗粒表面均匀粘附白油、均质化石墨烯和成核剂等助剂，经共混熔融后由0.35 mm喷丝板挤出长纤网状结构。
优选地，在熔融喷丝口设置磁场，磁场强度为0.7T，使纤维平行磁场方向进行拉伸，在磁场周围设置烘道，烘道温度为110℃，施加磁场的同时升高喷丝口处的温度，增大聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯材料取向度，增加长纤的强度。
优选地，将气流牵伸工序段的冷风温度设为梯度缓慢降温，梯度温度为65℃、45℃、25℃，使长纤经梯度缓慢降温气流牵伸，纵向拉伸20倍，减少材料回弹，最后铺网形成双组份无纺布。
（3）过滤层的制备：
选用熔喷聚丙烯超细纤维、聚四氟乙烯超细纤维膜两种材料复合后作为过滤层，分别对其制备方法进行描述：
聚丙烯超细纤维：选用熔融指数为1500的高熔指聚丙烯粒料，加入抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.5份以改性，经加热熔融喷丝，形成熔喷超细纤维。
聚四氟乙烯超细纤维膜：以聚四氟乙烯为原料，加入抗静电剂（JL-1F）0.2份、防霉剂（JP-016）0.5份以改性，经熔融挤出、双向拉伸及定型制备出具有纳米纤维的高过滤膜材料。
优选地，所述喷丝板孔径为0.2 mm。
（4）支撑层和过滤层的后处理：
对步骤（2）中双组份无纺布、步骤（3）中超细纤维分别进行温度为110℃的烘道预处理，使未完全结晶的分子进行充分结晶。再用两组压辊对每一层分别进行热压，进一步提升其机械强度，降低材料表面蓬松度层。
优选地，所述压辊每组都由两个光辊组成，压辊直径600mm、压合力60t、温度120℃。
（5）热压复合：
将步骤（4）处理后的支撑层作为外层，过滤层作为内层，采用两组压辊在线热压的方式将两层紧紧复合，每组压辊都由两个光辊组成，压辊直径600mm、压合力60t、温度120℃，从而形成一种具有高挺度、高强度、高阻隔的超细纤维屏蔽材料。
实施效果例
分别对实施例1-6及对比例1-5的特征指标进行了测试。
1.材料中过滤层的表面形貌测试
分别对对比例3制备得到的复合材料和实施例6中制备得到的高强度超细纤维屏蔽材料中过滤层的表面形貌进行了测试：测试方法参照扫描电子显微镜（SEM）拍摄标准，测试结果如附图1和附图2所示：
从测试结果可以看出：附图1可看出热压前纤维表面光滑平整，孔隙率较大，附图2可看出热压后纤维表面出现皱缩，结构未发生变化，孔隙率降低。结合表1中的测试数据，表明热压后材料的透气性仍满足要求，同时还可以显著提高材料的阻隔功能，获得优异的微生物屏蔽效果。
2.物理性能测试
（1）厚度：测试方法参照GB/T 3820-1997；
（2）透气率：测试方法参照GB/T 5453-1997；
（3）丝径：测试方法参照扫描电子显微镜（SEM）拍摄标准；
（4）抗张强度：测试方法参照GB/T 12914-2018；
（5）静水压：测试方法参照GB/T 4744-2013；
（6）耐破度：测试方法参照GB/T 454-2020；
（7）撕裂度：:测试方法参照GB/T 455-2002；
（8）微生物屏障：测试方法参照YY/T 0681.14-2018；
（9）颗粒阻隔率：测试方法参照GB 19083-2010、YY 0469-2011。
测试结果如表1所示：
表1.物理性能测试结果
指标名称 实施例1 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
厚度（μm） 426 714 522 352 553 539 312 459 367 391 298
克重（g/m2） 125.24 164.19 170.21 101.45 158.37 146.69 127.02 130.13 106.92 126.54 81.52
透气率（mm/s） 37.87 116.26 96.93 107.43 79.15 78.3 38.55 43.41 39.17 41.98 13.22
支撑层纤维丝径(μm) 34.36 25.81 31.05 29.16 37.29 40.12 42.57 41.33 37.96 41.38 34.19
过滤层纤维丝径（μm） 2.26 2.08 0.73 2.34 3.57 0.66 0.59 0.82 2.61 2.47 2.59
抗张强度MD（kN/m） 6.08 4.65 4.71 4.95 4.83 4.77 5.93 6.18 6.37 6.24 5.86
抗张强度CD（kN/m） 5.61 3.96 3.84 4.12 4.36 4.39 5.69 5.78 6.07 5.62 5.48
静水压（cm·H2O） 134.6 42.2 56.4 65.2 72.9 88.3 135.1 154.9 165.7 137.8 125.4
耐破度（kPa） 982.6 349.4 552.7 530.4 601.7 613.8 1078.2 1149.5 1207.1 1298.2 883.4
撕裂度（mN） 2164.4 686.73 794.52 801.7 941.78 953.2 2711.4 3076.6 3503.8 2875.2 1971.6
微生物屏障 具备屏障 不具备屏障 不具备屏障 不具备屏障 具备屏障 具备屏障 具备屏障 具备屏障 具备屏障 具备屏障 具备屏障
0.3μm颗粒阻隔率 ＞99.9% 37.5% 93.6% 91.4% ＞99.9% ＞99.9% ＞99.9% ＞99.9% ＞99.9% ＞99.9% ＞99.9%
从表1的测试结果可以看出：
与实施例1相比：
对比例1支撑层制备原料中不添加纳米纤维，同时在喷丝口不设置磁场和烘道，牵伸过程不设置梯度缓慢降温，对于支撑层和过滤层未进行烘道预热及热压处理，仅采用涂覆透气胶后常温压合的方式复合，该工艺制备出的复合材料抗张强度较差，耐破度低，颗粒阻隔率较差，不具备显著的微生物屏障性能，不能满足包装材料的要求。
对比例2双组份无纺布牵伸过程未设置梯度缓慢降温，且未对支撑层和过滤层进行烘道预热及热压后处理，仅通过热压将三层材料复合，相比之下，该复合材料的抗张强度、耐破度、撕裂度及防水性均稍有提高，但仍未满足要求，无法作为包装材料使用。
对比例3中仅对支撑层进行烘道预热及热压的后处理，但仅采用涂覆透气胶后常温压合的方式复合，该工艺所制备复合材料机械性能与对比例1、2相比无明显增强，仍不满足包装材料性能指标。
对比例4支撑层双组份无纺布制备原料中未添加成核剂，材料结晶速率降低，且在喷丝口未设置烘道，牵伸过程也无梯度缓慢降温，纤维强度略低，过滤层选用熔喷超细纤维，支撑层与过滤层均未经烘道预热，直接用两组压辊热压，相比之下，该复合材料的抗张强度、耐破度、撕裂度及防水性均稍有提高，但透气率较低，无法作为包装材料使用。
对比例5中在纤维熔融挤出口未设置磁场，其复合材料综合性能显著提高，但仍难以达到需求。
通过5组对比例的比较，可以看出：通过在支撑层制备原料中添加经机械应力研磨的均质化纳米纤维材料，以及促进结晶的成核剂，同时在熔融挤出口设置促进分子有序排列的磁场及烘道，在牵伸过程中调设为可使材料充分结晶的梯度缓慢降温，在三层材料复合前分别对其进行烘道预热，以及三组压辊的热压可使材料充分退火，显著提高纤维稳定性及纤维挺度，满足包装材料的机械强度及微生物屏障指标。
实施例2-5的方法制备的三层复合高强度超细纤维屏蔽材料，以及实施例6的方法制备的两层复合高强度超细纤维屏蔽材料同样具备优异的性能。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种高强度超细纤维屏蔽材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
（1）纳米纤维预处理：采用机械应力作用，对纳米纤维进行研磨处理，改变表面晶体结构，改善其表面惰性，制备得到均质化纳米纤维；
所述机械应力作用包括采用球磨机或气流粉碎机对纳米纤维进行研磨，以提高其与聚合物的界面结合力和分散性，增强长纤骨架强度；其中，球磨所用转速为800-2000 rpm,研磨时间为5-30 min；气流粉碎机研磨速度为10-60Hz，给料供气阀压力0.2-0.5MPa，研磨供气阀0.5-0.8Mpa；
所述纳米纤维长度为50-200nm，直径为3-20nm；包含碳纳米管（CNT）、石墨烯（GNP）、纤维素纳米晶（CNC）中的至少一种；
（2）支撑层的制备：主要由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯或聚丙烯颗粒中的至少一种为主要原料，加入一定比例步骤（1）中制备的均质化纳米纤维和成核剂、白油，充分搅拌均匀，使颗粒表面均匀粘附均质化纳米纤维、成核剂和白油，经共混熔融后由喷丝板挤出长纤网状结构；
其中，喷丝板的孔径为0.3-0.6mm；喷丝口处设置磁场，强度为0.3-0.9 T；加热烘道温度为80-120℃；气流牵伸段采用梯度缓慢降温，降温区间为70-25℃；纵向牵伸倍率为10-30倍；
（3）过滤层的制备：主要由熔喷聚丙烯超细纤维、聚四氟乙烯超细纤维、水刺超细纤维中的一种或多种复合制备而成；
其中，熔喷聚丙烯超细纤维采用加热熔融喷丝法制备得到；聚四氟乙烯超细纤维采用熔融挤出结合双向拉伸及定型法制备得到；水刺超细纤维采用纺粘工艺结合水刺法制备得到；
（4）支撑层和过滤层的后处理：在温度为80-120℃的烘道中分别对步骤（2）和步骤（3）中制备的支撑层和过滤层进行预处理；再用两组或多组压辊分别对每一层进行热压；
（5）热压复合：将步骤（4）中处理后的支撑层和过滤层，采用涂覆透气胶后热压或直接用至少两组压辊热压的方式紧紧复合，制得一种具有高挺度、高强度、高阻隔的超细纤维屏蔽材料；
以上步骤中，步骤（3）可提前与步骤（1）同时/不分先后依次进行，再进行步骤（2）；或在完成步骤（1）之后，步骤（2）与步骤（3）同时进行/不分先后依次进行。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述成核剂包括有机磷酸盐类成核剂、笼形倍半硅氧烷（tsib-POSS，含有羟基和异丁基的开笼结构）、三聚氰酸（CA）中的一种或两种；其中有机磷酸盐类成核剂包括NA-21（2,2'-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯基磷酸)碱式铝）、NA-11（2,2'-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠）中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述制备熔喷超细纤维所用喷丝板的孔径为0.15-0.35mm，为减小纤维直径，在喷丝板下面设计加热套，使纤维从其中穿过，经加热后可延缓材料结晶，进而延长纤维牵伸时间。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述压辊包含光辊和光辊组合，光辊直径260-600mm、压合力1.5t-150t、温度50-140℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述热压复合包含在线或离线工艺，压辊包含花辊和光辊，或光辊和光辊的组合，压辊直径260-600mm、压合力1.5t-150t、温度50-140℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述熔喷聚丙烯超细纤维包含高熔指聚丙烯粒料为主料，加入抗静电剂0.2-0.4份、防霉剂0.2-0.5份，后经加热熔融喷丝，形成熔喷超细纤维；所述高熔指聚丙烯粒料熔融指数为1500-2000。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述聚四氟乙烯超细纤维包含以聚四氟乙烯为主料，加入抗静电剂0.2-0.4份、防霉剂0.2-0.5份，经熔融挤出、双向拉伸及定型制备出具有纳米纤维的膜材料。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述水刺超细纤维为双组分橘瓣型纺粘水刺超细纤维，成分包含重量份比为1：1的聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯或重量份比为1：1的聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯；添加抗静电剂0.2-0.4份、防霉剂0.2-0.5份，首先以纺粘工艺得到橘瓣型双组分无纺布，再经水刺头的高压腔体喷射出的水流冲击纤网进而形成水刺超细纤维；其中分配板为匹配16瓣的分配板结构，纺丝工艺参数包括：温度240-280℃，侧吹风温度12-22℃，风速2m/s，牵伸器气压0.3-0.9Mpa。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的制备方法，其特征在于：高强度超细纤维屏蔽材料中支撑层的单组分或双组分无纺布包括如下重量份的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯55-100份、聚丙烯35-100份、聚乙烯40-60份、均质化纳米纤维0.5-1.5份、成核剂0.1-0.4份、白油0.1-0.5份、光稳定剂0.1-0.3份、抗氧剂0.1-0.3份、抗静电剂0.2-0.4份、防霉剂0.2-0.6份。
10.根据权利要求1-9所述任意一种制备方法制备得到的高强度超细纤维屏蔽材料，其特征在于：为双层/三层复合结构，具备微生物屏障，抗张强度MD为4.8-7 kN/m，抗张强度CD为5-6.5 kN/m，耐破度为575-1500 kPa，撕裂度为1000-4000 mN，透气率为1.5-100 mm/s，静水压为100-200 cm·H2O，颗粒阻隔率＞99.9%；所述双层复合结构包括外层支撑层和过滤层，所述三层复合结构包括内、外两层支撑层和中间过滤层；所述过滤层纤维丝径为200nm-7μm，由克重为20-80g/m2的超细纤维制成；所述支撑层纤维丝径为10-50μm，厚度为100-700μm。
11.根据权利要求10所述一种高强度超细纤维屏蔽材料作为无菌医疗器械包装材料或医疗防护用品材料的应用。
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