CN206338019U - 防霾窗纱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种防霾窗纱，依次包括接收层、胶层、聚合物纳米纤维层和保护层四层结构，其中，接收层为金属丝网、无纺布或织造布，接收层通过胶层与聚合物纳米纤维层粘接，聚合物纳米纤维层的厚度为0.1～100μm，孔径为50～2000nm，保护层为无纺布或织造布。本实用新型的防霾窗纱具有很好的防霾效果，其对PM2.5的防除效率高达99％以上，还具有高透气度和高透光性，同时耐摩擦刮划，具有持久的PM2.5的过滤效果。

Description

防霾窗纱

技术领域

本实用新型涉及日用防霾产品领域，特别涉及一种高透明度、高透气度、不易脱落、力学性能良好的防霾窗纱。

背景技术

大规模工业化生产对空气的污染尤其严重，使得国内雾霾天气频现。其中，PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物)被认为是造成雾霾天气的“元凶”，也是人们最关注的。PM2.5可通过上、下呼吸道和支气管，到达肺部沉积，甚至通过肺泡进入人体血液，加之颗粒物上富集了重金属、酸性氧化物、有机污染物等，细菌、病毒等也容易在细颗粒物上聚集，因此PM2.5对人体健康造成了重大威胁。

为防止PM2.5对人体的危害，人们在雾霾天气外出时多佩戴防霾口罩。但有关报道表明，在雾霾天气里，室内PM2.5指标并不低于室外，甚至比室外更严重。目前，用于室内空间的净化设备主要是空气净化器。但是，室内的空气净化器在使用的时候需要紧闭门窗，以实现空气净化器对封闭的室内空间的空气进行一定程度的净化，常见的空气净化器并不能够将室外的新鲜空气导入室内。这就存在一个室内污浊空气无法和室外新鲜空气交换的缺陷，长期在封闭空间内不利于人们的身心健康。

窗纱是一种安装在门上或窗户上的纱网，其基本作用是在室内外空气交换的同时防止蚊虫进入室内的。但普通的窗纱并不能达到防霾的效果，一旦出现雾霾天气，人们将不得不选择紧闭门窗，这妨碍了室内外空气交换，不利于人们的身心健康。

因此，提供一种能防止雾霾的窗纱，它能防止雾霾进入室内而且不影响室内外空气正常流通，并且耐受住生活中的各种摩擦，这是本领域所急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题之一在于提供一种能够防雾霾的窗纱，并且具有高透明度、高透气度和良好的力学性能，在防雾霾的同时不影响室内外空气的流通交换。

为解决上述技术问题，本实用新型的一方面提供一种防霾窗纱，依次包括接收层、胶层、聚合物纳米纤维层和保护层，所述接收层为金属丝网、无纺布或者织造布，所述接收层通过胶层与所述聚合物纳米纤维层粘接，所述聚合物纳米纤维层的厚度为0.1～100μm，孔径为50～2000nm，所述保护层为无纺布或织造布。

具体的，所述胶层为普通的环保型喷胶、热溶胶等，胶的材料可以是合成树脂、合成橡胶、天然树脂、烯烃、烯烃和醋酸乙烯的共聚物等。本实用新型的胶层优选采用采用水性聚氨酯喷胶、水性氯丁喷胶或乙烯-醋酸乙烯热熔胶；更优选地采用水性氯丁喷胶。

具体的，所述胶层的克重小于5g，优选为0.1g-0.5g。

具体的，所述金属丝网的网眼间距为0.1-1mm，厚度小于0.5mm；无纺布或织造布的克重范围为5g-50g；所述接收基材的空隙率高于85％。

具体的，所述金属丝网的材料包括低碳钢丝、铜丝、铝镁合金丝、不锈钢丝，优选材料为不锈钢丝。

具体的，所述无纺布或织造布的材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯硫醚和玻璃纤维等，优选材料为聚酯。

具体的，所述聚合物纳米纤维层的纤维直径为50～700nm。

具体的，所述聚合物纳米纤维层的材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚砜、聚丙烯腈、聚砜、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺等，为达到窗纱耐磨、机械性能较好的目的，优选材料为聚酰胺。

具体的，所述保护层与聚合物纳米纤维层之间采用的复合方式包括喷胶、超声焊接、刺绣、雕花等工艺。

本实用新型的另一方面提供该防霾窗纱的制造方法，包括以下步骤：

步骤一、在接收层的一面以布置一层胶，形成胶层；

步骤二、将制得聚合物纳米纤维附着在胶层上，形成聚合物纳米纤维层；

步骤三、在聚合物纳米纤维层上贴合保护层。

其中步骤一中，是采用喷胶方式或热熔胶方式布置胶层。

其中，步骤二中的聚合物纳米纤维的制备可以采用静电纺丝法、共混法、熔喷法、拉伸法、模板合成法、双组份复合纺丝法、原纤化法、相分离法、自组装法等制得。

其中，通过静电纺丝法制备聚合物纳米纤维层的流程为：

步骤S210：将聚合物粉末溶解于溶剂中，得到聚合物溶液；

优选地，聚合物溶液的浓度为8-20wt％；

所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚砜、聚丙烯腈、聚砜、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺等，优选材料为聚酰胺。

步骤S220：将聚合物溶液通过静电纺丝成型方法制得聚合物纳米纤维，使聚合物纳米纤维附着于接收层，形成聚合物纳米纤维层。

优选地，步骤S220中，静电纺丝成型方法的纺丝液温度为10-50℃，环境温度为5-70℃，相对湿度为20-60％，纺丝电压为5000-100000V，喷丝头到接收板的距离为5-50cm。

其中，通过共混制备聚合物纳米纤维膜层的流程为：

步骤S310：将高分子的聚合物和低分子的有机物混合得到共混物，然后将共混物通过螺杆挤出；

优选地，聚合物所占总比例为2-20％。

步骤S320：将挤出的共混物浸泡在合适的溶剂中，溶剂能够溶解出低分子的有机物而不能溶解出高分子的聚合物，将低分子的有机物溶解除去。

步骤S330：将未溶解的共混物烘干处理得到聚合物纳米纤维，将聚合物纳米纤维附着在于接收层，形成聚合物纳米纤维层。

本实用新型的防霾窗纱，依次包括接收层、胶层、聚合物纳米纤维层和保护层四层结构，其中，接收层为金属丝网、无纺布或织造布，接收层通过胶层与聚合物纳米纤维层粘接，聚合物纳米纤维层的厚度为0.1～100μm，孔径为50～2000nm，保护层为无纺布或织造布。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型的防霾窗纱具有很好的防霾效果，其对PM2.5的防除效率高达99％以上。

2.本实用新型的防霾窗纱通过胶层使聚合物纳米纤维层粘接在接收层上，结合牢固，增强了力学性能，使聚合物纳米纤维层的层次结构更加稳定，对PM2.5的过滤效果能保持更持久。现有技术中纳米纤维都是采用静电纺丝成型方法直接附着于接收层，这种直接附着方式的聚合物纳米纤维层的结合不够牢固，随使用时间的延长或是在力量的牵扯拉拽过程中容易出现聚合物纳米纤维层松动脱落的现象，导致聚合物纳米纤维层的过滤效果降低，达不到长时间的防霾效果，不适合于作为窗纱使用。

3.本实用新型的防霾窗纱的结构中具有一胶层。很明显的，增加胶层是会降低纳米纤维膜的透气性和透光性能的，因此在本实用新型之前未见有增加胶层的报道。为此，本申请的发明人经过长期大量的研究工作，从现有的工艺条件中筛选出了合适的胶和涂胶的工艺，采用本实用新型的喷胶及热熔胶工艺，优选采用水性聚氨酯喷胶、水性氯丁喷胶或乙烯-醋酸乙烯热熔胶，胶层克重为0.1g-5g，基本消除了对透气性和透光性能的不良影响，所得到的防霾窗纱具有高透气度，压降在15Pa以下，基本达到了现有的普通窗纱的透气性水平；而且防霾窗纱还具有高透光性，透明度在85％以上，适合于作为窗纱来使用。

4.本实用新型的防霾窗纱的接收层、胶层、保护层对聚合物纳米纤维层形成很好的隔离和保护作用，有效保持聚合物纳米纤维层的结构完整，作为窗纱来使用，其具有长期的PM2.5的过滤效果，使用寿命延长。目前，窗纱安装后会暴露在日晒雨淋的环境下，且使用过程中会极易出现摩擦刮划的情况，如果不能长久稳定的保持其PM2.5的过滤效果，则不适合作为防霾窗纱来使用。

5.本实用新型还有一个有益效果在于：现有技术中各种方法制备得到的纳米纤维，均可以直接通过胶层使聚合物纳米纤维层粘接在接收层上，用于制备本实用新型的防霾窗纱，不受纳米纤维原料来源的影响。纳米纤维与接受层复合存在着一定的困难，并非所有方法制得的纳米纤维都能直接与接受层复合。现有技术中都是采用静电纺丝成型方法将聚合物溶液直接喷出附着于接收层上形成聚合物纳米纤维，但这要求聚合物在合适的溶剂中具有较好的溶解度，这使其应用受到了限制。本实用新型采用胶层粘接的方法实现了多种方法制得的纳米纤维与接收层的有效复合，应用范围广泛。

附图说明

图1为本实用新型的防霾窗纱一实施例中聚合物纳米纤维层的表面扫描电镜图。

图2为本实用新型的防霾窗纱的层次结构示意图。

附图中符号标记说明：

01为接收层；02为胶层；03为聚合物纳米纤维层；04为保护层。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

接收层为无纺布，采用15g的PET经编欧根纱，经编欧根纱上的接收面预先经过喷胶处理，所用的胶为水性氯丁喷胶，胶层克重为0.1g。

将150g聚酰胺6(PA6)溶解与850g 98％的甲酸溶液中，制成15％的PA6溶液用静电纺丝法将溶液纺成过滤膜，纺丝液温度为30℃，环境温度为30℃，相对湿度为30wt％，纺丝电压为50000V，喷丝组件到接收层的距离为20cm，聚合物纳米纤维克重为0.1g/m²。喷出的聚合物纳米纤维附着在接收层的胶层上，使得聚合物纳米纤维不易脱落，与基材结合紧密，具有较高的力学性能。成品聚合物纳米纤维层形态如图1。

保护层采用15g的PET经编欧根纱，将保护层复合在聚合物纳米纤维层上，采用刺绣或缝纫的方式在其上绣个图案，同时能将纳米纤维保护层与其它三层结构紧紧结合，即制得一种防霾窗纱。

实施例2

接收层为不锈钢丝网，网眼间距为0.1mm，在不锈钢丝网上的接收面预先撒上一层乙烯-醋酸乙烯(EVA)热熔胶，胶层克重为0.5g。

将100g热塑性聚氨酯(TPU)溶解与900g N,N-二甲基甲酰胺中，制成10％的PVDF溶液用静电纺丝法将溶液纺成过滤膜，纺丝液温度为40℃，环境温度为40℃，相对湿度为30wt％，纺丝电压为50000V，喷丝组件到接收层的距离为30cm，纳米纤维克重为0.05g/m²。将聚合物纳米纤维附着于接收层的EVA热熔胶上，然后经过100℃的高温处理，使得聚合物纳米纤维不会脱落，与基材结合紧密，具有较高的力学性能。

聚合物纳米纤维的保护层采用15g的PET经编欧根纱，在面向聚合物纳米纤维层的一面进行水性氯丁喷胶处理，然后将保护层贴合在聚合物纳米纤维层上，即制得一种防霾窗纱。

实施例3

将乙酸丁酸纤维素酯(CAB)与低密度聚乙烯(PE)按照质量比为1:9的比例混合，放入真空干燥箱内100℃干燥24h，再用双螺杆共混系统熔融挤出。将挤出样品在室温丙酮溶剂中浸泡24h，超声处理1h，除去CAB获得PE纳米纤维。

基材无纺布采用10g的PP熔喷无纺布，无纺布上的接收面预先经过水性聚氨酯喷胶处理，胶层克重为0.3g。

将PE纳米纤维均匀覆盖在基材无纺布的胶层上，使得聚合物纳米纤维不会脱落，与基材结合紧密，具有较高的力学性能。

保护层采用15g的PET经编欧根纱，将聚合物纳米纤维保护层复合在纳米纤维层上，采用超声焊接的方式在其上点焊，将纳米纤维保护层与其它三层结构紧紧结合，即制得一种防霾窗纱。

实施例4

将Lyocell纤维采用ZQS槽式打浆，打浆度为80°SR，采用这种方式可以将Lyocell纤维的表层破坏，将纤维内部的原纤裸露出来，依附于或者脱离纤维主体，制备得到Lyocell纳米纤维。

基材无纺布采用10g的聚酰胺布，聚酰胺布上的接收面预先经过水性氯丁喷胶处理，胶层克重为0.5g。

将Lyocell纳米纤维均匀覆盖在基材布的胶层上，使得聚合物纳米纤维不会脱落，与基材结合紧密，具有较高的力学性能。

保护层采用15g的PET经编欧根纱，将聚合物纳米纤维保护层复合在纳米纤维层上，采用超声焊接的方式在其上点焊，将纳米纤维保护层与其它三层结构紧紧结合，即制得一种防霾窗纱。

对比例1

采用与实施例1相同的制备方法，区别仅在于接收层的接收面经过喷胶处理，胶层的厚度或克重为5g，将得到的防霾窗纱进行过滤效率、透气性和透光度测试。

对比例2

采用与实施例1相同的制备方法，区别仅在于当聚合物纳米纤维着在接收层的胶层上之后，不再增加纳米纤维保护层，其所制得的防霾窗纱的聚合物纳米纤维层暴露在外。将得到的防霾窗纱进行耐磨擦性能测试。

对比例3

采用与实施例1相同的制备方法，区别仅在于接收层的接收面不经过喷胶处理，其所制得的防霾窗纱不含有胶层。将得到的防霾窗纱进行耐磨擦性能测试。

性能测试：将实施例1-4和对比例1-3所制得的防霾窗纱在下述测试条件下测试其性能参数，结果见表1。

测试条件为：1.过滤测试设备采用TSI8130滤料测试仪，试验用气溶胶采用NaCl，质量中值粒径为0.26μm，数量中值粒径为0.075μm，过滤效果见表1；

2.透明度测试采用DP-M1000透光率仪；

3.耐磨擦性能采用耐摩擦试验机进行测试；各项测试结果见表1。

表1防霾窗纱性能

试样	过滤效率/％	压力降/Pa	透明度/％	摩擦处理后过滤效率/％
					普通窗纱	5.03	5	95	5.03
实施例1	99.88	12	88	99.52
					实施例2	99.99	14	90	99.43
实施例3	99.99	13	95	98.71
					实施例4	99.92	15	85	98.25
对比例1	99.99	55	45	99.87
					对比例2	99.90	14	90	35.18
对比例3	99.87	11	91	30.62

从表1中数据可以看出，普通窗纱具有较好的透气性和透光度，但是基本不具备防霾效果。本实用新型的防霾窗纱，实施例1、2、3和4显示其防霾效果高达99％以上，而且也具有很好的透气性和透光度，适合作为窗纱使用。对比例1中的防霾窗纱，虽然过滤效果与本实用新型的基本一致，但是其透气性和透光度明显低于本实用新型的防霾窗纱。通过实施例1、2、3、4与对比例2、3的数据对比可知，本实用新型的防霾窗纱的聚合物纳米纤维层结构稳定、不易被破坏，经过耐磨性测试后其过滤效率没有明显下降，这说明本实用新型的防霾窗纱在使用过程中即使出现摩擦刮划，也能保持很好的过滤效果，使用寿命长。

综上所述，上述各实施例及附图仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，皆应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (15)

1.一种防霾窗纱，其特征在于，包括接收层、胶层、聚合物纳米纤维层和保护层，所述接收层为金属丝网、无纺布或者织造布，所述接收层通过胶层与所述聚合物纳米纤维层粘接，所述聚合物纳米纤维层的厚度为0.1～100μm，孔径为50～2000nm，所述保护层为无纺布或织造布。

2.根据权利要求1所述的防霾窗纱，其特征在于，所述胶层为喷胶或热溶胶。

3.根据权利要求2所述的防霾窗纱，其特征在于，所述胶层采用水性聚氨酯喷胶、水性氯丁喷胶或乙烯-醋酸乙烯热熔胶。

4.根据权利要求2所述的防霾窗纱，其特征在于，所述胶层采用水性氯丁喷胶。

5.根据权利要求1所述的防霾窗纱，其特征在于，所述胶层的克重小于5g。

6.根据权利要求5所述的防霾窗纱，其特征在于，所述胶层的克重为0.1g-0.5g。

7.根据权利要求1所述的防霾窗纱，其特征在于，所述金属丝网的网眼间距为0.1-1mm，厚度小于0.5mm；无纺布或织造布的克重范围为5g-50g。

8.根据权利要求1所述的防霾窗纱，其特征在于，所述金属丝网采用低碳钢丝、铜丝、铝镁合金丝或不锈钢丝。

9.根据权利要求8所述的防霾窗纱，其特征在于，所述金属丝网的材料为不锈钢丝。

10.根据权利要求1所述的防霾窗纱，其特征在于，所述无纺布或织造布采用聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚苯硫醚或玻璃纤维。

11.根据权利要求10所述的防霾窗纱，其特征在于，所述无纺布或织造布的材料为聚酯。

12.根据权利要求1所述的防霾窗纱，其特征在于，所述聚合物纳米纤维层的纤维直径为50～700nm。

13.根据权利要求1所述的防霾窗纱，其特征在于，所述聚合物纳米纤维层采用聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚砜、聚丙烯腈、聚砜、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺或聚酰胺。

14.根据权利要求13所述的防霾窗纱，其特征在于，所述聚合物纳米纤维层的材料为聚酰胺。

15.根据权利要求1所述的防霾窗纱，其特征在于，所述保护层与聚合物纳米纤维层之间采用的复合方式为喷胶、超声焊接、刺绣或雕花工艺。