一种用于制备纳米纤维防护材料及其制备方法与流程

本发明涉及防护材料技术领域，具体涉及一种用于制备纳米纤维防护材料及其制备方法。

背景技术：

目前抗菌材料更多的是指通过添加一定的抗菌物质，从而使材料具有抑制或杀灭表面细菌能力的一类新型功能材料，抗菌材料主要分为无机抗菌剂和有机抗菌剂，在无机抗菌材料中，纳米抗菌材料是发展方向之一，纳米抗菌材料是将无机抗菌剂采用高科技的纳米技术处理，使其具有更为广泛、卓越的抗菌杀菌功能，并且通过缓释作用，提高了抗菌长效性。

经检索，中国专利公开了一种具有协同功能的纳米防护材料及其制备方法(公开号：cn105286120b)，该专利由纳米级ag、tio2、zno等光催化型抗菌剂和含氨基纳米纤维组成的解毒功能层、非织造布、石墨烯与阻燃剂组成的阻燃功能层、含氟超疏水纳米纤维组成的阻隔层组成。其中非织造布为支撑层，非织造布下方喷涂有解毒功能层，非织造布支撑层上方旋涂有阻燃功能层，阻燃功能层上方喷涂有超疏水纳米纤维阻隔层。

现有的专利中，材料的成分单一，导致性能单一，并且防护材料的层次较少，导致材料的厚度若较厚，则内部材料无法有效抗菌，若较薄，则材料的韧性和其余物理性质会较差，导致在使用时，其防护能力较为差。

技术实现要素：

为了克服上述现有的专利中，材料的成分单一，导致性能单一，并且防护材料的层次较少，导致材料的厚度若较厚，则内部材料无法有效抗菌，若较薄，则材料的韧性和其余物理性质会较差，导致在使用时，其防护能力较为差的技术问题，本发明的目的在于提供一种用于制备纳米纤维防护材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于制备纳米纤维防护材料，包括两层防护表层，两层防护表层之间设置有复合阻隔层；

所述复合阻隔层包括静电纺丝和抗菌剂，静电纺丝与抗菌剂之间通过负压填充有树脂填料；

两组所述防护表层均包括纤维布和二氧化钛纳米颗粒。

作为本发明进一步的方案：所述纤维布采用碳纤维、竹纤维、韧皮纤维、聚酯纤维或铜氨纤维中任一种或者多种组合。

作为本发明进一步的方案：所述树脂填料包括自交联水性丙烯酸树脂和苯乙烯，自交联水性丙烯酸树脂与苯乙烯之间的比例为12-15：0.7。

作为本发明进一步的方案：所述抗菌剂为银沸石颗粒、银硅胶颗粒和抗菌陶瓷粉的混合物，其中银沸石颗粒、银硅胶颗粒和抗菌陶瓷粉的比例为1：1：2.5。

本发明还公开了一种用于制备纳米纤维防护材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤一：将高分子纺丝分散在悬浊液中，得到电纺原料；

步骤二：将喷丝头连接电源，将电纺原料进行，得到基材，将基材进行纺织得到静电纺丝；

步骤三：通过传统纺织方法得到纤维布；

步骤四：将二氧化钛颗粒混合到胶体溶液中得到混合溶液，将纤维布浸泡在混合溶液中4-5h，取出晾干得到防护表层；

步骤五：将抗菌剂与树脂填料进行搅拌、混合得到混合料；

步骤六：将静电纺丝安装到负压装置的密封原料架上，将混合料输送到原料箱中，启动负压装置，将混合料填充到静电纺丝的内部间隙中；

步骤七：取两组防护表层和一组复合阻隔层，将两组防护表层分别纺织到复合阻隔层的两侧，即可得到成品。

作为本发明进一步的方案：所述步骤一中的悬浊液包括基础溶液和银羟基磷灰石颗粒，基础溶液为水、1，2-二氯乙烯、乙酸甲酯、石油醚或乙酸丙酯中的任一种或者多种组合。

作为本发明进一步的方案：所述步骤四中的胶体溶液为聚乙烯吡咯烷酮溶液。

作为本发明进一步的方案：该负压装置包括密封箱和密封原料架，所述密封箱的上表面固定连接有原料箱，所述原料箱的上表面固定连接有增压泵，且原料箱上表面靠近增压泵的一侧开设有进料口；

所述密封箱的内部设置有密封盒，所述密封盒的上、下两侧均通过连接杆与密封箱的内壁固定连接，所述密封箱内部靠近密封盒的下侧安装有连接盒，且密封箱的一侧固定连接有负压泵，所述负压泵与连接盒之间固定连接有连通管，所述密封盒与原料箱之间固定连接有原料进入管，且密封盒与连接盒之间固定连接有连接管，所述密封原料架嵌入在密封盒的内部，且密封原料架与密封箱的内壁之间通过耦合结构进行连接。

作为本发明进一步的方案：所述耦合结构包括固定环、滑杆和支撑连动件，所述固定环与密封原料架一侧的顶部固定连接，所述滑杆与密封盒的上表面固定连接，所述固定环的一端贯穿滑杆且固定连接限位块，限位块用于防止固定环与滑杆分离；

所述支撑连动件的两端分别与密封原料架一侧的底部和密封箱的内壁转动连接。

作为本发明进一步的方案：所述支撑连动件包括第一连动杆和第二连动杆，所述第一连动杆的一端与密封原料架转动连接，且第一连动杆的另一端与第二连动杆转动连接，所述第二连动杆远离第一连动杆的一端与密封盒的内壁转动连接。

作为本发明进一步的方案：所述第二连动杆由两组构件滑动连接组成，两组构件的两端分别与第一连动杆和密封盒的内部转动连接。

作为本发明进一步的方案：所述密封原料架包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板与第二隔板之间固定连接有连接板，且第一隔板和连接板的一侧嵌入连接有驱动电机，所述第一隔板远离第二隔板的一侧固定连接有固定把手，所述第二隔板远离连接板的一侧转动连接有驱动辊和从动辊，所述驱动辊和从动辊在第二隔板的侧面对称分布，所述驱动电机的输出端与驱动辊通过联轴器固定连接。

作为本发明进一步的方案：所述驱动辊和从动辊均为一种棱柱形的构件。

作为本发明进一步的方案：所述密封箱和密封盒的侧面分别开设有第一开口和第二开口，第二开口的尺寸小于第一开口的尺寸，所述第一隔板的尺寸大于第一开口的尺寸，所述第二隔板的尺寸大于第二开口的尺寸且小于第一开口的尺寸；

所述第一隔板用于密封第一开口，所述第二隔板用于密封第二开口。

作为本发明进一步的方案：所述连通管为一种倒u型构件，所述连接盒靠近连通管开口的一侧开设有出料口，出料口的内部转动连接有限位转动板，限位转动板的转动方向为远离连接盒的一侧，可以用于回收密封箱中的原料，并且在连接盒内部为负压时，可以防止外部的空气从出料口进入。

本发明的有益效果：

本发明中的防护材料设置有两层，最外两层采用防护表层，包括纤维布和二氧化钛，防护表层与外部充分接触，从而可以提高防护表层的光催化质量和效率，同时复合阻隔层采用静电纺丝和抗菌剂，相较于现有技术，抗菌剂混合在树脂填料之中，并且通过负压的方式填充至静电纺丝中，从而可以提高抗菌剂与静电纺丝之间的结合性，同时通过树脂填料，可以增加复合阻隔层的附着力，并且涂膜坚韧、平整光亮，同时提高复合阻隔层的耐光、耐老化和抗水性。

本发明在制备防护材料时，防护表层的纤维布需要浸泡到胶体溶液中，从而可以将二氧化钛填充至纤维布的间隙中。

并且本发明通过负压装置，可以将填充树脂在装置内部进行移动，从而可以提高填充树脂填充至静电纺丝内部的效率和质量，并且多余的填充树脂可以反复利用，从而可以降低加工成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明中负压装置的立体图；

图2是本发明的侧剖视图；

图3是本发明的正剖视图；

图4是本发明中密封原料架的俯视图；

图5是本发明中纳米纤维防护材料的局部材质图。

图中：110、防护表层；120、复合阻隔层；1、密封箱；2、原料箱；3、增压泵；4、密封盒；5、连接杆；6、密封原料架；7、连接盒；8、连接管；9、负压泵；10、连通管；11、固定环；12、滑杆；13、支撑连动件；14、原料进入管；131、第一连动杆；132、第二连动杆；61、第一隔板；62、连接板；63、第二隔板；64、驱动辊；65、从动辊；66、驱动电机；67、固定把手。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。

请参阅图5所示，一种用于制备纳米纤维防护材料，包括两层防护表层110，两层防护表层110之间设置有复合阻隔层120；

复合阻隔层120包括静电纺丝和抗菌剂，静电纺丝与抗菌剂之间通过负压填充有树脂填料；

两组防护表层110均包括纤维布和二氧化钛纳米颗粒。

纤维布采用碳纤维、韧皮纤维和聚酯纤维的组合物。

树脂填料包括自交联水性丙烯酸树脂和苯乙烯，自交联水性丙烯酸树脂与苯乙烯之间的比例为13.7：0.7。

抗菌剂为银沸石颗粒、银硅胶颗粒和抗菌陶瓷粉的混合物，其中银沸石颗粒、银硅胶颗粒和抗菌陶瓷粉的比例为1：1：2.5。

请参阅图1-4所示，该制备方法包括以下步骤：

步骤一：将高分子纺丝分散在悬浊液中，得到电纺原料；

步骤二：将喷丝头连接电源，将电纺原料进行，得到基材，将基材进行纺织得到静电纺丝；

步骤三：通过传统纺织方法得到纤维布；

步骤四：将二氧化钛颗粒混合到胶体溶液中得到混合溶液，将纤维布浸泡在混合溶液中4-5h，取出晾干得到防护表层110；

步骤五：将抗菌剂与树脂填料进行搅拌、混合得到混合料；

步骤六：将静电纺丝安装到负压装置的密封原料架6上，将混合料输送到原料箱2中，启动负压装置，将混合料填充到静电纺丝的内部间隙中；

步骤七：取两组防护表层110和一组复合阻隔层120，将两组防护表层110分别纺织到复合阻隔层120的两侧，即可得到成品。

步骤一中的悬浊液包括基础溶液和银羟基磷灰石颗粒，基础溶液为水、1，2-二氯乙烯、乙酸甲酯和石油醚的组合物。

步骤四中的胶体溶液为聚乙烯吡咯烷酮溶液。

该负压装置包括密封箱1和密封原料架6，密封箱1的上表面固定连接有原料箱2，原料箱2的上表面固定连接有增压泵3，且原料箱2上表面靠近增压泵3的一侧开设有进料口；

密封箱1的内部设置有密封盒4，密封盒4的上、下两侧均通过连接杆5与密封箱1的内壁固定连接，密封箱1内部靠近密封盒4的下侧安装有连接盒7，且密封箱1的一侧固定连接有负压泵9，负压泵9与连接盒7之间固定连接有连通管10，密封盒4与原料箱2之间固定连接有原料进入管14，且密封盒4与连接盒7之间固定连接有连接管8，密封原料架6嵌入在密封盒4的内部，且密封原料架6与密封箱1的内壁之间通过耦合结构进行连接。

原料进入管14和连接管8的内部均安装有电磁阀，用于控制与相邻结构之间的连通。

耦合结构包括固定环11、滑杆12和支撑连动件13，固定环11与密封原料架6一侧的顶部固定连接，滑杆12与密封盒4的上表面固定连接，固定环11的一端贯穿滑杆12且固定连接限位块，限位块用于防止固定环11与滑杆12分离；

支撑连动件13的两端分别与密封原料架6一侧的底部和密封箱1的内壁转动连接。

支撑连动件13包括第一连动杆131和第二连动杆132，第一连动杆131的一端与密封原料架6转动连接，且第一连动杆131的另一端与第二连动杆132转动连接，第二连动杆132远离第一连动杆131的一端与密封盒4的内壁转动连接。

第二连动杆132由两组构件滑动连接组成，两组构件的两端分别与第一连动杆131和密封盒4的内部转动连接。

密封原料架6包括第一隔板61和第二隔板63，第一隔板61与第二隔板63之间固定连接有连接板62，且第一隔板61和连接板62的一侧嵌入连接有驱动电机66，第一隔板61远离第二隔板63的一侧固定连接有固定把手67，第二隔板63远离连接板62的一侧转动连接有驱动辊64和从动辊65，驱动辊64和从动辊65在第二隔板63的侧面对称分布，驱动电机66的输出端与驱动辊64通过联轴器固定连接。

驱动辊64和从动辊65均为一种棱柱形的构件，从而方便工作人员将收卷辊之类的装置与驱动辊64和从动辊65进行组装。

密封箱1和密封盒4的侧面分别开设有第一开口和第二开口，第二开口的尺寸小于第一开口的尺寸，第一隔板61的尺寸大于第一开口的尺寸，第二隔板63的尺寸大于第二开口的尺寸且小于第一开口的尺寸；

第一隔板61用于密封第一开口，第二隔板63用于密封第二开口，第一隔板61和第二隔板63均设置有电磁铁构件，用于对装置进行吸附固定。

连通管10为一种倒u型构件，连接盒7靠近连通管10开口的一侧开设有出料口，出料口的内部转动连接有限位转动板，限位转动板的转动方向为远离连接盒7的一侧，可以用于回收密封箱1中的原料，并且在连接盒7内部为负压时，可以防止外部的空气从出料口进入。

本发明的工作原理：

将密封原料架6从密封箱1中抽出，在密封原料架6移动时，带动滑杆12沿着固定环11滑动，同时将支撑连动件13中的第一连动杆131和第二连动杆132进行转动，第二连动杆132在转动时，其内部的两组构件会产生错位移动，从而改变第二连动杆132的整体长度，将收纳有静电纺丝的收纳辊安装到密封原料架6中的从动辊65外侧，再将静电纺丝的一端与驱动辊64相固定，随后将密封原料架6推送至密封箱1的内部，通过第二隔板63将密封盒4进行密封；

将混合料输送至原料箱2中，启动负压泵9，将密封盒4、连接管8和连接盒7的内部抽成负压状态，随后打开原料进入管14内部的阀门，混合料沿原料进入管14进入密封盒4中，经过静电纺丝后沿着连接管8和连接盒7从连接盒7的出料口排出，通过增压泵3，可以对混合料施加额外的作用力，从而可以进一步提高混合料的流通速度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。