一种防水防雾霾复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于静电纺丝技术领域，更具体地，涉及一种防水防雾霾复合材料及制备方法和应用。

背景技术：

空气中的灰尘、硫酸盐、硝酸盐等颗粒物组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。当水汽凝结加剧、空气湿度增大时，霾就会转化为雾。霾与雾的区别在于发生霾时相对湿度不大，而雾中的相对湿度很大。雾霾天气是一种大气污染状态，雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是pm2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物，也成为可入肺颗粒物，中文标准名称是细颗粒物)被认为是造成雾霾天气的“元凶”。

全国尤其是中东部地区污染非常严重，首要污染物是pm2.5，粒径小，相对比表面积大，化学活性及吸附能力强，易吸附co、氮氧化合物、致癌物质等有毒有害物质且在大气中停留时间长、输送距离远，易被吸入并沉积在支气管和肺部，从而引发呼吸系统、心血管系统等疾病，严重地影响着人们的身体健康，甚至会增加猝死的风险。

相近实现方案：1.cn201220664009-高防水过滤纸-实用新型，该发明原理相近，功能用途有差别。该实用新型公开了一种高防水过滤纸，主要用于解决空气过滤纸防潮问题，包括过滤层和防水涂层，过滤层的单面或者双面涂有该防水涂层，防水涂层具有良好的透气性，不会给过滤层的过滤阻力造成过大影响，该方案实施之后，既达到了防水的效果，对过滤层的各项性能指标影响较小，非常适合于对湿度有要求的过滤环境中。2.cn201710965652-一种复合纳米纤维防雾霾纱窗及其制备方法-申请公开，该发明功能相近，原理有差别。本发明公开了一种复合纳米纤维防雾霾纱窗及其制备方法，防雾霾纱窗包括纱窗基层、纳米纤维膜层和非织造布层；纳米纤维膜层沉积在非织造布表面构成复合层，所述纱窗由纱窗基层和复合层通过热压复合制备而成。该发明的优点在于：通过在非织造布层上沉积纳米纤维膜层来实现防雾霾，然后通过热压上纱窗基层来提高整个纱窗的力学强度。

随着空气污染越来越严重，市场上出现了多种防雾霾产品，例如，空气净化器等，空气净化器只有在门窗完全关闭的情况下对室内的空气进行除霾以达到净化室内空气的效果，但是，长时间关闭门窗使得空气无法流通，造成室内缺氧的后果，开启门窗又会使得空气净化器的效果大打折扣，空气净化器并不能从根本上对进入室内的空气进行除霾，只能暂时缓解。

为了对进入室内的空气进行净化除霾，目前出现了多种防雾霾窗户，能够对源源不断进入到室内的空气进行净化除霾，使得进入室内的空气为净化后的空气，然而，现有技术中的防雾霾窗纱的过滤层材料防水性较差，在一些湿度较大的地区、环境、季节里，过滤层受环境影响，很容易失效、损坏，影响过滤器的使用寿命，使用短时间后过滤效果迅速下降。同时，在雨季或湿度较大的地方，此类防雾霾窗纱无法阻止水汽进入室内，无法降低室内湿度。因此，需要设计一种新型的更加有效的防水防雾霾材料，在保证原过滤层的防雾霾效果的同时，提供防水功能，避免在一些湿度较大的地区、环境、季节里，防雾霾过滤层受环境影响，进而提高了防雾霾效果和使用寿命。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种防水防雾霾复合材料。该复合材料不仅可有效地防水防雾霾防水，还能降低室内湿度，保持室内清爽。

本发明的另一目的在于提供上述防水防雾霾复合材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述防水防雾霾复合材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种防水防雾霾的复合材料，所述复合材料包括过滤层和防水层，所述防水层包括防水涂层a和防水涂层b，所述过滤层在防水层a和防水层b之间，形成防水层a/过滤层/防水层b的多层结构；其中，所述过滤层以高分子聚合物为原料，以有机溶剂或蒸馏水做溶剂，得到高分子聚合物溶液，经静电纺丝制成；所述防水层与过滤层进行压制复合或者直接涂敷于过滤层制得。

优选地，所述高分子聚合物为聚酰胺、聚氨酯、醋酸纤维素、聚丙烯腈或聚乙烯醇，所述防水层为丙烯酸胶水。

优选地，所述过滤层的厚度为500～600nm，所述防水涂层a和防水涂层b的厚度均为0.1～1mm。

优选地，所述高分子聚合物溶液的质量浓度为10～20wt％。

优选地，所述有机溶剂为乙醇、二甲基乙酰胺(dmac)或n，n-二甲基甲酰胺(dmf)中的一种以上。

优选地，所述过滤层中高分子聚合物颗粒的粒径为100～200nm。

10.根据权利要求1-4任一项所述的防水防雾霾的复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

s1.将高分子聚合物溶液放入针筒内，针头接高电压，接收装置接低电压，高分子聚合物溶液流量由注射泵控制；

s2.针头处形成泰勒锥，高分子聚合物溶液在电场力作用下克服表面张力形成高分子聚合物纤维，高分子聚合物纤维收集在运动的非织造布层上，在非织造布层表面沉积高分子聚合物纳米纤维层，形成过滤层；

s3.将丙烯酸胶水涂覆形成防水层，再将防水层与过滤层进行压制复合，或者直接涂敷于过滤层，制得防水防雾霾复合材料。

优选地，步骤s1中所述高电压的电压值为10～20kv，所述低电压的电压值为-1～-3kv。

优选地，步骤s1中所述流量为0.1～1ml/h。

所述的防水防雾霾的复合材料在空气净化领域中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明的防水防雾霾复合材料中过滤层由于其采用静电纺丝工艺制造，其纤维本身具有间隙极小的特性，可以防止大颗粒通过，可保证过滤层的防雾霾效果，同时提供防水功能。

2.本发明的防水防雾霾复合材料中防水涂层兼具防水和透气两种特性，能降低室内湿度，保持室内清爽，并可提高防雾霾效果和使用寿命。

附图说明

图1为本发明防水防雾霾复合材料的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1

图1为本发明防水防雾霾复合材料的结构示意图。防水防雾霾复合材料包括过滤层和防水层。防水层包括防水涂层1和防水涂层3，所述过滤层2在防水层1和防水层2之间，形成防水层1/过滤层2/防水层3的多层结构。

1.聚乙烯醇过滤层采用静电纺丝工艺：

(1)将质量浓度为15wt％的聚乙烯醇(pva)水溶液放入针筒内，针头接高电压，电压值为10kv，接收装置接低电压，电压值-3kv，pva溶液的流量为0.1ml/h，由注射泵控制。

(2)针头处形成泰勒锥，聚乙烯醇溶液在电场力作用下克服表面张力形成聚乙烯醇纤维，聚乙烯醇纤维收集在运动的非织造布层上，运用静电纺丝工艺织造纤维在非织造布层表面沉积聚乙烯醇的纳米纤维层，形成过滤层，过滤层中聚乙烯醇颗粒的平均粒径为100～200nm，过滤层的厚度为500nm。

2.将丙烯酸防水透气型独立制备成防水层，厚度为0.1mm，再与过滤层进行压制复合，得到防水防雾霾的丙烯酸/聚乙烯醇/丙烯酸复合材料。

实施例2

1.聚乙烯腈过滤层采用静电纺丝工艺：

(1)将质量浓度为10wt％的聚乙烯腈(pan)的dmac/dmf溶液放入针筒内，针头接高电压，电压值为20kv，接收装置接低电压，电压值-1kv，pan溶液流量1ml/h，由注射泵控制。

(2)针头处形成泰勒锥，聚乙烯腈溶液在电场力作用下克服表面张力形成聚乙烯腈纤维，聚乙烯腈纤维收集在运动的非织造布层上，运用静电纺丝工艺织造纤维在非织造布层表面沉积聚乙烯腈纳米纤维层，形成过滤层，过滤层中聚乙烯腈颗粒的平均粒径为100～200nm，过滤层的厚度为600nm。

2.将防水材料丙烯酸防水透气型胶水直接涂覆于过滤层两面形成防水涂层，厚度为1mm，得到防水防雾霾的丙烯酸/聚乙烯腈/丙烯酸复合材料。

实施例3

1.聚氨酯过滤层采用静电纺丝工艺：

(1)将质量浓度为20wt％的聚氨酯(tpu)的dmf溶液放入针筒内，针头接高电压，电压值为15kv，接收装置接低电压，电压值为-2kv，聚氨酯的dmf溶液流量为0.5ml/h，由注射泵控制。

(2)针头处形成泰勒锥，聚氨酯溶液在电场力作用下克服表面张力形成聚氨酯纤维，聚氨酯纤维收集在运动的非织造布层上，运用静电纺丝工艺织造纤维在非织造布层表面沉积聚氨酯纳米纤维层，形成过滤层，过滤层中聚氨酯颗粒的平均粒径为100～200nm，过滤层的厚度为550nm。

2.将防水材料丙烯酸防水透气型胶水直接涂覆于过滤层两面形成防水涂层，厚度为0.5mm，得到防水防雾霾的丙烯酸/聚氨酯/丙烯酸复合材料。

实施例4

1.聚氧化乙烯过滤层采用静电纺丝工艺：

(1)将质量浓度为15wt％的聚氧化乙烯(peo)的乙醇(90％乙醇)溶液放入针筒内，针头接高电压，电压值为20kv，接收装置接低电压，电压值为-3kv，聚氧化乙烯溶液流量为1ml/h，由注射泵控制。

(2)针头处形成泰勒锥，聚氧化乙烯溶液在电场力作用下克服表面张力形成聚氧化乙烯纤维，聚氧化乙烯纤维收集在运动的非织造布层上，运用静电纺丝工艺织造纤维在非织造布层表面沉积聚氧化乙烯纳米纤维层，过滤层中聚氧化乙烯颗粒的平均粒径为100～200nm，过滤层的形成过滤层，厚度为600nm。

2.将防水材料丙烯酸防水透气型胶水直接涂覆于过滤层两面形成防水涂层，厚度为1mm，得到防水防雾霾的丙烯酸/聚氧化乙烯/丙烯酸复合材料。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。