一种负载多孔纳米材料的防霾口罩过滤层，其制备方法以及防霾口罩与流程

本发明涉及防霾口罩技术领域，具体涉及一种负载多孔纳米吸附材料zif-8的防霾口罩过滤层，其制备方法以及包含所述过滤层的防霾口罩。

背景技术：

雾霾作为空气污染的重要表现，其成分尤其复杂。其中，空气动力学直径小于10μm和2.5μm的颗粒物，即人们所称的pm10和pm2.5，会负载污染物质，随着呼吸动作进入人体呼吸道，肺泡甚至血液。长期暴露在pm2.5高浓度环境中，会诱发严重的心血管疾病和呼吸道疾病。

传统的防霾口罩使用高分子织物，尽管密集纺织或者加厚策略能够改善其对尘霾颗粒的过滤性能。然而由于高分子织物孔径较大，且加厚口罩容易造成呼吸不畅，热舒适性较差等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种负载多孔纳米材料的防霾口罩过滤层，该防霾口罩过滤层可以广泛过滤尘霾颗粒，同时兼顾透气性和热舒适性，解决了当前采用密织或加厚的普通防霾口罩通气量小、热舒适性差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

第一方面，本发明提供了一种负载多孔纳米材料的防霾口罩过滤层，所述防霾口罩过滤层是由无纺布基材和分散于无纺布基材上的zif多孔纳米吸附材料经热压复合工艺得到的。

本发明中，无纺布基材能够部分过滤pm10和pm2.5等尘霾颗粒，多孔纳米吸附材料zif-8能够高效吸附尘霾颗粒。该防霾口罩过滤层既能够避免加厚和密集纺织造成的透气性和热舒适性问题，同时能够保持高效pm过滤性能。

进一步地，所述无纺布基材主要用于负载多孔纳米吸附材料zif-8，其可为口罩常用的基材，包括但不限于聚对苯二甲酸。

进一步地，所述防霾口罩过滤层中，zif多孔纳米吸附材料的负载量为20wt％～60wt％，更优选为20％～40％，进一步优选为40％。

进一步地，所述防霾口罩过滤层的比表面积为716m²/g。

进一步地，所述热压复合的温度为90～120℃，更优选为100～120℃，进一步优选为100℃。

本发明中，所述zif-8多孔纳米吸附材料是经如下步骤制备得到的：

将四水合硝酸锌溶解于有机醇溶剂中，向其中加入过量的2-甲基咪唑的醇溶液，搅拌均匀，室温下静置；接着离心，收集离心物，用有机溶剂洗净，真空干燥后得到所述zif-8多孔纳米吸附材料。

进一步地，所述有机醇溶剂为甲醇或/和乙醇。

第二方面，本发明还提供了一种第一方面所述的防霾口罩过滤层的制备方法，包括：

将zif-8多孔纳米吸附材料溶解于有机溶剂中得到分散液，将无纺布基材浸渍于所述分散液中使得zif-8多孔纳米吸附材料分散在无纺布基材的表面，取出后经热压形成所述防霾口罩过滤层。

进一步地，所述热压时将铝片覆盖于无纺布基材的表面作为电极进行加热压制。

进一步地，所述热压的温度为90～120℃，更优选为100～120℃，进一步优选为100℃。

第三方面，本发明还提供了一种包含第一方面所述的防霾口罩过滤层的防霾口罩。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过浸渍并热压的方法，向普通无纺布材料中负载多孔材料zif-8而得到的防霾口罩过滤层，不仅显著地提高了无纺布的pm过滤能力，而且在有效过滤pm颗粒的同时规避了呼吸不畅和热舒适感下降的问题；同时该防霾口罩过滤层的材料制备简单，能够适用工业化生产。

附图说明

图1为制备负载多孔纳米材料的防霾口罩过滤层的工艺示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

将1.291g的四水合硝酸锌溶解在甲醇中，向其中加入过量的2-甲基咪唑的醇溶液。然后，搅拌混合溶液并将其在室温下静置24h。离心收集合成的粉末，并用有机溶剂洗净真空干燥，得到多孔材料zif-8。

实施例2

将40mg制备得到的zif-8粉末分散在醇类溶剂中，室温下充分搅拌2h，得到分散液。将聚对苯二甲酸无纺布基底材料浸渍在上述分散液中，取出后在表面覆盖一层铝板，在100℃下热压复合，形成zif-8负载量为20wt％的防霾口罩过滤层。

实施例3

将适量制备得到的zif-8粉末分散在醇类溶剂中，室温下充分搅拌2h，得到分散液。将聚对苯二甲酸无纺布基底材料浸渍在上述分散液中，取出后在表面覆盖一层铝板，在100℃下热压复合，形成zif-8负载量为40wt％的防霾口罩过滤层。

实施例4

将适量制备得到的zif-8粉末分散在醇类溶剂中，室温下充分搅拌2h，得到分散液。将聚对苯二甲酸无纺布基底材料浸渍在分散液中，取出后在表面覆盖一层铝板，在100℃下热压复合，形成zif-8负载量为60wt％的防霾口罩过滤层。

实施例3所制得的负载多孔纳米材料的防霾口罩过滤层经测试：其比表面积为716m²/g，且其对于pm10、pm2.5和pm1.0的过滤效率分别为86.52％、96.24％和94.78％。

综上所述，本发明通过向普通无纺布材料中负载多孔材料zif-8，能够显著提高无纺布的pm过滤能力，有效的在过滤pm颗粒的同时规避呼吸不畅和热舒适感下降的问题，同时材料制备简单，能够适用工业化生产。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

技术特征：

1.一种负载多孔纳米材料的防霾口罩过滤层，其特征在于，所述防霾口罩过滤层是由无纺布基材和分散于无纺布基材上的zif多孔纳米吸附材料经热压复合工艺得到的。

2.如权利要求1所述的一种负载多孔纳米材料的防霾口罩过滤层，其特征在于，所述无纺布基材为聚对苯二甲酸无纺布基材。

3.如权利要求1所述的一种负载多孔纳米材料的防霾口罩过滤层，其特征在于，所述防霾口罩过滤层中，zif多孔纳米吸附材料的负载量为20wt％～60wt％。

4.如权利要求1所述的一种负载多孔纳米材料的防霾口罩过滤层，其特征在于，所述防霾口罩过滤层的比表面积为716m²/g。

5.如权利要求1所述的一种负载多孔纳米材料的防霾口罩过滤层，其特征在于，所述热压复合的温度为90～120℃。

6.如权利要求1所述的一种负载多孔纳米材料的防霾口罩过滤层，其特征在于，所述zif-8多孔纳米吸附材料是经如下步骤制备得到的：

将四水合硝酸锌溶解于有机醇溶剂中，向其中加入过量的2-甲基咪唑的醇溶液，搅拌均匀，室温下静置；接着离心，收集离心物，用有机溶剂洗净，真空干燥后得到所述zif-8多孔纳米吸附材料。

7.一种权利要求1-6任一项所述的防霾口罩过滤层的制备方法，其特征在于，包括：

将zif-8多孔纳米吸附材料溶解于有机溶剂中得到分散液，将无纺布基材浸渍于所述分散液中使得zif-8多孔纳米吸附材料分散在无纺布基材的表面，取出后经热压形成所述防霾口罩过滤层。

8.根据权利要求7所述的防霾口罩过滤层的制备方法，其特征在于，所述热压时将铝片覆盖于无纺布基材的表面作为电极进行加热压制。

9.如权利要求7所述的防霾口罩过滤层的制备方法，其特征在于，所述热压的温度为90～120℃。

10.一种包含权利要求1-6任一项所述的防霾口罩过滤层的防霾口罩。

技术总结
本发明公开了一种负载多孔纳米材料的防霾口罩过滤层，所述防霾口罩过滤层是由无纺布基材和分散于无纺布基材上的ZIF多孔纳米吸附材料经热压复合工艺得到的。本发明还公开了所述负载多孔纳米材料的防霾口罩过滤层的制备方法及包含所述的防霾口罩过滤层的防霾口罩。本发明的负载多孔纳米材料的防霾口罩过滤层，能够有效的吸附过滤各种尘霾颗粒，提高口罩的防霾性能，经测试对于PM10的过滤效率达到86.52％，对于PM2.5和PM1.0的过滤效率也分别达到96.24％和94.78％；并且同时还能够保证口罩使用时的呼吸顺畅。

技术研发人员：洪岩;刘春玉
受保护的技术使用者：洪岩
技术研发日：2020.03.16
技术公布日：2020.08.07