一种高透光防尘纱窗材料及新型纱窗的制备方法与流程

本发明属于环保设备技术领域，涉及空气净化产品，具体的说是涉及一种高透光防尘纱窗材料及新型纱窗的制备方法。

背景技术：

随着工业技术的发展，使得大气污染越来越严重，人们生活的空气质量也严重下降，从而人们的生活也受到了严重影响，尤其是雾霾天气的出现。而空气中悬浮颗粒物的不断增多是雾霾天气出现的罪魁祸首。在空气质量还不能快速提高的基础上，提高室内空气质量变得尤为必要。而室内外空气的交换要通过窗户来实现，对于一些室内的空气净化设备，并不能从源头上解决空气的净化问题，难以满足大多数用户的需求。

目前现有技术中市场上出现的比较流行的纱窗有普通尼龙、玻璃纤维、塑料和金属编织纱网等，常用的纱网网孔大小约为20*20目，单个网孔为1.27mm*1.27mm，主要用来阻隔大颗粒物，然而对pm2.5的拦截效率只有0～5％。而近年来市面上推出的各种防pm2.5的纱窗，包括超滤膜纱窗、纳米纤维纱窗等，均在不同程度上存在有不透气、透光性差或pm2.5拦截效率低于40％等问题，且价格在350～600元/平米，而且纳米纤维纱窗也存在有强度低、使用寿命短等缺点。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术存在的不足，鉴于现有纱窗的缺陷，提供一种过滤效率高、透气性能优、透光性能好的高透光防尘纱窗材料及新型纱窗的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种高透光防尘纱窗材料的制备方法，高透光防尘纱窗材料由筛网、纱窗基材、由纳米纤维长丝组成的纳米纤维膜、纤维膜载体和光致变色材料构成；高透光防尘纱窗材料的制备方法具体包括如下步骤：

a、将纳米纤维长丝以纺丝的方式自由的、均匀的喷洒在纱窗基材上，得到厚度均匀的纳米纤维膜；

b、将颗粒状固体热压胶微颗粒均匀的涂布在步骤a中获得的纳米纤维膜上，并在纤维膜载体的表层覆盖上一层筛网；

c、在温度50～300℃、压力0.1～20mpa的条件下进行热粘合，既得纳米纱窗材料。

纳米纤维膜由非亲水高分子纤维丝构成，其是由无数自由分散的纳米纤维长丝固化粘合在纤维膜载体上形成的，在纤维膜的表面分布着100～1000nm的纳米孔，孔隙率为80～98％。纳米纤维长丝喷洒是通过喷丝头与接收装置的反复相对运动方式实现的，喷丝头为有针头喷丝头与无针头喷丝头中的任意一种。

热压胶微颗粒的均匀涂敷方式是通过静电喷射涂覆的方式实现的，静电喷射电压为10～70kv，喷射距离为5～25cm，喷射时间为15～60s。纱窗基材为一种硬质打孔或多孔材料，筛网的目数为40～200目，筛网的材质为蚕丝或合成纤维。

一种采用高透光防尘纱窗材料制备可擦拭高透光pm2.5纳米纤维新型纱窗的制备方法，新型纱窗包括框架以及嵌在框架内的纱网，纱网采用一种硬质打孔或多孔材料作为基材，基材表面纺制纳米纤维膜；新型纱窗的制备方法包括如下步骤：

a、首先配制静电纺丝溶液，将电气石加入到纺丝溶液中，搅拌制得均匀的纺丝溶液，进行静电纺丝；

b、将纺制有纳米纤维膜的基布在室温下晾制12～24h后，然后采用透明硬质打孔或多孔材料作为盖布进行边缘和内部局部超声波粘合处理；

c、最后剪裁纱网后嵌入框架内制成新型纱窗。

透明硬质打孔材料为pet、pa、pu、pc或ps，多孔材料为普通尼龙、编织金属丝、pvc或玻璃纤维纱网，透明硬质打孔材料或多孔材料的表面孔直径为0.1～1mm。

静电纺丝溶液采用聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、尼龙6、尼龙66、聚苯乙烯、聚氨酯中的一种或几种，静电纺丝溶液所采用的高分子聚合物为任意可用于静电纺丝的不溶于水聚合物的一种或几种，静电纺丝溶液所采用的溶剂为高挥发性溶剂n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、甲酸、乙酸、甲醇、乙醇、丙酮中的一种或几种。

在配制得到的均一静电纺丝溶液中加入质量百分数为0.1～5％的电气石，电气石颗粒的大小为0.1～1.5μm，并在40℃水浴中加入高分子溶液并搅拌4～8h，制备成均匀的纺丝溶液，进行静电纺丝，纺丝时间为2～5min，得到纳米纤维的直径为100～300nm，纳米纤维膜的厚度为15～25μm。

采用本发明高透光防尘纱窗材料制备的高透光纳米纤维新型防尘纱窗包括框架以及嵌在框架内的纳米纱窗材料。纱窗内部采用热粘合处理或局部超声波粘合处理，也可根据实际纱窗的使用面积选择性处理，且透明硬质打孔或多孔材料表面可擦拭，材料颜色多变，具有装饰性。

本发明的有益效果是：本发明涉及一种纳米纱窗材料及新型纱窗的制备方法，该纱窗同时具有强度高和使用寿命长的优点。本发明通过选材、改善纺丝工艺，可制备得到强度高、使用寿命长、纳米纤维分布均匀、可擦拭、装饰效果好、透明度高、过滤性能优的防尘纱窗材料，其过滤效率为85～99％，过滤阻力为15～80pa，透明度为80～95％，可拆卸，清洗方便，并且可以翻卷，具有良好的市场前景。与现有技术相比，本发明的纱窗可有效防pm2.5等细微颗粒物，且阻力低，空气流动性好，抗风性能优。此外，本发明的纱窗易清理，可采用干湿抹布擦拭掉表面的灰尘，有效使用寿命为一年，一年后可拆卸更换。

本发明还具有如下有益效果：1、静电纺丝纳米纤维膜的厚度为15～25μm，纳米纤维直径为100～300nm，可有效阻隔直径大于等于2.5μm的pm2.5颗粒物、花粉和飞虫等；2、在纺丝液中加入颗粒直径为0.5～1.5μm、质量百分数为0.5～5％的电气石颗粒，电气石是永久极性自发电极性最强的材料，并且其极化矢量不会受到外部电场的影响，因此将电气石加入纳米膜中可有效提高其对的pm2.5的吸附性能；3、本发明纱窗的上下表面采用多孔材料复合工艺制备而成，具有透气性好、可擦拭和易清洁等优点；4、由于多孔材料为多色高透光膜，所以可制备出多色高透光纱窗，具有装饰性，且不影响室内光线和视野。

采用tsi8130过滤性能测试仪，nacl气溶胶流量为32l/min时，本发明纱窗材料纱网的过滤效率为85～99％，过滤阻力为15～80pa，纱网的透光性为80～95％，透气性为300～400l·m^-2·s^-1，透湿性为4～11m²·pa/w。

附图说明

图1是本发明实施例1制备得到的纳米纤维sem图；

图2是本发明实施例1制备得到的纳米纤维直径分布图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，配以优选实施例，以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。

实施例1：

将一定质量聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌5～8h至完全溶解，得到聚丙烯腈/n,n-二甲基甲酰胺纺丝液。在配制得到的均匀纺丝液中添加0.5％电气石颗粒，40℃下水浴搅拌3h。纺丝参数为：电压55-70kv，接收距离10-20cm，滚筒转速为60r/min，环境温度为25℃，环境相对湿度为45％。

其中，基布采用玻璃纤维纱网，盖布采用硬质pet打孔材料，将得到的基布/纳米纤维膜/盖布进行热处理，最后对纱网进行剪裁后嵌入框架内制成纱窗。测试纱窗的纳米纤维直径、纳米膜厚度、过滤效率、过滤阻力、透湿性、透气性及透明度，测试数据如表1所示。

表1

实施例2：

将一定量聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌5～8h至完全溶解，得到聚丙烯腈/n,n-二甲基甲酰胺纺丝液。在配制得到的均匀纺丝液中添加1.5％电气石颗粒，40℃下水浴搅拌8h。纺丝参数为：电压70kv，接收距离10cm，滚筒转速为50r/min，，环境温度为27℃，环境相对湿度为45％。

其中，基布采用普通尼龙纱网，盖布采用硬质pa打孔材料，将得到的基布/纳米纤维膜/盖布热处理，最后对纱网进行剪裁后嵌入框架内制成纱窗。测试纱窗的纳米纤维直径、纳米膜厚度、过滤效率、过滤阻力、透湿性、透气性及透明度，测试数据如表2所示。

表2

实施例3：

将一定量聚偏氟乙烯溶于n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌5～8h至完全溶解，得到聚丙烯腈/n,n-二甲基甲酰胺纺丝液。在配制得到的均匀纺丝液中添加1％电气石颗粒，40℃下水浴搅拌6h。静电纺丝参数为：电压65kv，接收距离12cm，滚筒转速为40r/min，环境温度为25℃，环境相对湿度为40％。

其中，基布采用透明硬质打孔pu材料，盖布采用普通尼龙纱网，将得到的基布/纳米纤维膜/盖布进行热处理，最后对纱网进行剪裁后嵌入框架内制成纱窗。测试纱窗的纳米纤维直径、纳米膜厚度、过滤效率、过滤阻力、透湿性、透气性及透明度，测试数据如表3所示。

表3

实施例4：

将一定量聚丙烯腈和聚偏氟乙烯溶于n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌5～8h至完全溶解，得到聚丙烯腈/聚偏氟乙烯/n,n-二甲基甲酰胺纺丝液。在配制得到的均匀纺丝液中添加4％电气石颗粒，40℃下水浴搅拌6h。静电纺丝参数为：电压60kv，接收距离18cm，滚筒转速为60r/min，环境温度为25℃，环境相对湿度为40％。

其中，基布采用透明硬质打孔ps材料，盖布采用普通尼龙纱网，将得到的基布/纳米纤维膜/盖布进行热处理，最后对纱网进行剪裁后嵌入框架内制成纱窗。测试纱窗的纳米纤维直径、纳米膜厚度、过滤效率、过滤阻力、透湿性、透气性及透明度，测试数据如表4所示。

表4

实施例5：

将一定质量的聚丙烯腈和聚偏氟乙烯溶于n,n-二甲基乙酰胺中，搅拌5～8h至完全溶解，得到聚丙烯腈/聚偏氟乙烯/n,n-二甲基乙酰胺纺丝液。在配制得到的均匀纺丝液中添加1.5％电气石颗粒，40℃下水浴搅拌8h。静电纺丝参数为：电压68kv，接收距离15cm，滚筒转速为70r/min，环境温度为25℃，环境相对湿度为45％。

其中，基布采用透明硬质打孔pa材料，盖布采用玻璃纤维纱网，将得到的基布/纳米纤维膜/盖布进行热处理，最后对纱网进行剪裁后嵌入框架内制成纱窗。测试纱窗的纳米纤维直径、纳米膜厚度、过滤效率、过滤阻力、透湿性、透气性及透明度，测试数据如表5所示。

表5

实施例6：

将一定量聚丙烯腈和聚偏氟乙烯溶于45g的n,n-二甲基乙酰胺中，搅拌5～8h至完全溶解，得到聚丙烯腈/聚偏氟乙烯/n,n-二甲基乙酰胺纺丝液。在配制得到的均匀纺丝液中添加3％电气石颗粒，40℃下水浴搅拌4h。静电纺丝参数为：电压65kv，接收距离15cm，滚筒转速为50r/min，环境温度为25℃，环境相对湿度为45％。

其中，基布采用透明硬质打孔pet材料，盖布采用硬普通尼龙纱网，将得到的基布/纳米纤维膜/盖布进行热处理，最后对纱网进行剪裁后嵌入框架内制成纱窗。测试纱窗的纳米纤维直径、纳米膜厚度、过滤效率、过滤阻力、透湿性、透气性及透明度，测试数据如表6所示。

表6

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。