一种防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及雾霾防护技术领域，更具体涉及一种防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着雾霾天气的增多和纳米材料规模化生产，颗粒物的环境暴露和职业接触机会增加，佩戴口罩是最行之有效的方法之一。口罩主要有棉质口罩、无纺布口罩和含静电层口罩三类。其中棉质口罩对呼吸阻力较小，但过滤效率低；无纺布口罩过滤效率高，但对呼吸的阻力较大；含静电层口罩克服了上述两种口罩的缺陷，具有过滤效率高、对呼吸阻力小的特点。含静电层口罩所用材料主要为驻极体材料，驻极体材料能在强电场等因素作用下，极化并长期储存电荷，使颗粒物在电场力的作用下被捕获。由于呼吸过程伴随水汽的呼出，会在口罩上吸附水，水的吸附会破坏口罩静电层，使含静电层的口罩过滤效率降低，同时水汽凝结在通气孔中导致呼吸阻力增大。
[0003]因此需对含静电层口罩进行改进，通过优化表面处理技术，开发出一种能增强口罩内外表层疏水性能的材料，使有效阻止水蒸气在静电过滤层的吸附，使材料保持较高的过滤效率和较小的呼吸阻力。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题就是如何增加防护口罩用材料的表面疏水性能，而提供一种防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法。
[0006]( 二 )技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法，该方法包括如下步骤:
[0008]步骤一:表面化学刻蚀处理:将无纺布材料置于碱溶液中处理0.5_4h，备用；表面化学刻蚀处理使无纺布材料表面形成一层纳米级凹凸表层并产生大量活性羟基。
[0009]步骤二:接枝硬脂酸分子:向温度为30?60°C的硬脂酸水溶液中加入步骤一经表面化学刻蚀处理后的无纺布材料，以pH调节剂调节pH值为4?6的条件下，在催化剂的存在下，恒温保持12?72h，即得防护口罩用疏水薄膜材料。得到的防护口罩用疏水薄膜材料的水接触角多150度。
[0010]优选地，所述的步骤一还包括取出经表面化学刻蚀处理后的无纺布材料，用去离子水冲洗其表面至pH <9。
[0011]优选地，所述无纺布材料的厚度为0.2-0.8mm。
[0012]优选地，所述的碱溶液为NaOH溶液，溶液浓度为2mol/L?6mol/L。
[0013]优选地，所述的pH调节剂为HCl溶液，溶液浓度为0.lmol/L?0.5mol/Lo
[0014]优选地，所述的硬脂酸的浓度为I?3g/100mL。
[0015]优选地，所述的催化剂为N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3- 二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亚胺盐酸盐，所述的N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为0.1?lg/100mL，所述的1-(3- 二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亚胺盐酸盐的浓度为0.1?lg/100mL。。
[0016]优选地，所述的硬脂酸与N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3- 二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亚胺盐酸盐催化剂的重量比为I?3:0.1?1:0.1?I。
[0017]本发明还提供了使用所述的防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法所制得的防护口罩用疏水薄膜材料。
[0018]所述的防护口罩用疏水薄膜材料的水接触角多150度，过滤效率多99%，透气率多 110mm/so
[0019](三)有益效果
[0020]本发明提供的防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法，简单易行，成本低廉；使用本发明方法所制得的防护口罩用疏水薄膜材料疏水性能优异，可有效阻止水蒸气在口罩上的吸附，使材料保持高的过滤效率和小的呼吸阻力。
【具体实施方式】
[0021]下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0022]实施例1:
[0023]将无纺布材料置于2mol/L的NaOH溶液中2h，取出后用去离子水冲洗无纺布表面至pH < 9。将处理后的无纺布材料置于盛有去离子水的容器中，在水浴锅中加热至50°C并保持恒温，用0.lmol/L的盐酸调节溶液pH值为4?6，将2.0g硬脂酸，1.0g N-羟基琥珀酰亚胺和0.5gl-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐先后加入上述溶液中，再次用0.lmol/L的盐酸调节溶液pH值为4?6，恒温24h后取出。测量水在无纺布上的接触角为155 度。
[0024]实施例2:
[0025]将无纺布材料置于4mol/L的NaOH溶液中lh，取出后用去离子水冲洗无纺布表面至pH < 9。将处理后的无纺布材料置于盛有去离子水的容器中，在水浴锅中加热至30°C并保持恒温，用0.lmol/L的盐酸调节溶液pH值为4?6，将1.5g硬脂酸，0.5g N-羟基琥珀酰亚胺和0.5gl-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐先后加入上述溶液中，再次用0.lmol/L的盐酸调节溶液pH值为4?6，恒温48h后取出。测量水在无纺布上的接触角为154 度。
[0026]对比例:
[0027]经本发明方法处理后的无纺布和处理前的无纺布的疏水性能指标-水接触角进行对比:结果表明，没有处理过的无纺布水接触角为102度，而经本发明方法处理后的无纺布水接触角多150度，达到超疏水级别。
[0028]以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 步骤一:表面化学刻蚀处理:将无纺布材料置于碱溶液中处理0.5-4h，备用； 步骤二:接枝硬脂酸分子:向温度为30?60°C的硬脂酸水溶液中加入步骤一经表面化学刻蚀处理后的无纺布材料，以pH调节剂调节pH值为4?6的条件下，在催化剂的存在下，恒温保持12?72h，即得防护口罩用疏水薄膜材料。2.根据权利要求1所述的防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤一还包括取出经表面化学刻蚀处理后的无纺布材料，用去离子水冲洗其表面至PH< 9。3.根据权利要求1所述的防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述无纺布材料的厚度为0.2-0.8mm。4.根据权利要求1所述的防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述的碱溶液为NaOH溶液，溶液浓度为2mol/L?6mol/L。5.根据权利要求1所述的防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述的pH调节剂为HCl溶液，溶液浓度为0.lmol/L?0.5mol/Lo6.根据权利要求1所述的防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述的硬脂酸的浓度为I?3g/100mL。7.根据权利要求1所述的防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐；所述的N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为0.1?lg/100mL，所述的1_ (3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的浓度为0.1?lg/100mL。8.根据权利要求6或7所述的防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述的硬脂酸与N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐催化剂的重量比为I?3:0.1?1:0.1?I。9.使用权利要求1-8任一项所述的防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法所制得的防护口罩用疏水薄膜材料。10.根据权利要求9所述的防护口罩用疏水薄膜材料，其特征在于，所述的防护口罩用疏水薄膜材料的水接触角多150度，过滤效率多99%，透气率多110mm/so
【专利摘要】本发明公开了一种防护口罩用疏水薄膜材料的制备方法，该方法包括如下步骤：表面化学刻蚀处理：将厚度为0.2-0.8mm无纺布材料置于碱溶液中处理0.5-4h；取出表面化学刻蚀处理后的无纺布材料，用去离子水冲洗其表面至pH＜9；接枝硬脂酸分子：向温度为30～60℃的硬脂酸水溶液中加入经表面化学刻蚀处理后的无纺布材料，以pH调节剂调节pH值为4～6的条件下，在催化剂的存在下，恒温保持12～72h，即得防护口罩用疏水薄膜材料。使用本发明方法所制得的防护口罩用疏水薄膜材料疏水性能优异，可有效阻止水蒸气在口罩上的吸附，使材料保持高的过滤效率和小的呼吸阻力。
【IPC分类】A41D31/00, D06M11/38, D06M13/352, D06M13/188
【公开号】CN104894840
【申请号】CN201510289413
【发明人】赵鹏, 唐仕川, 王玲, 许志珍, 王煜倩, 张元宝
【申请人】北京市劳动保护科学研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日