本发明涉及空气净化领域，具体涉及空气净化复合纤维的制备，特别是涉及一种保健型空气净化磁性复合纤维及制备方法。
背景技术：
人类工业的发展也给大气带来了大量有害的污染物，加上近年逐渐风行的室内装修中使用的大量粘合剂等有害材料持续挥发出的有害气体，这些有害物质都进入到了大气中，特别是室内空气中，对人体的健康构成了巨大的威胁。目前，为了应对净化空气的需求，市场上出现了大量的空气净化产品。绝大部分产品可以有效去除颗粒污染物，少量产品可以吸附净化有害气体污染物。由于空气净化器产品是24小时使用的产品，而且是近距离的和人体接触，若在其中增加一些保健功能，则在长期的使用过程中人体可以收到良好的保健效果。
磁性材料是可以产生磁场以及在外加磁场下能做出某种反应的材料，而总所周知，人体具有生物磁场，人体的每一个细胞都是一个微磁单元。外界磁场的变化都会影响人的生理机能，这种变化通过神经，体液系统发生电荷、电位、分子结构、生化和生理功能的改变，从而调整人体的生理功能。基于这种原理，发明了用磁性功能纤维织造出的保健产品来达到调整人体机能和提高抗病能力，起到医疗保健作用的。因此在室内空气净化滤芯中加入磁性材料，净化空气的同时产生的磁场还对人体具有磁疗保健的作用。对于空气净化磁性纤维的制备和应用越来越受到研究人员重视。
中国发明专利申请号201710535334.2公开了一种磁性纤维的制备方法，在保证纤维强度的同时，提高纤维的磁性。该方法包括如下步骤：a、造粒：将聚合物原料与磁粉按质量比1~2:1混合造粒，得粒料a；将聚合物原料与磁粉按质量比6~7:1混合造粒，得粒料b；b、纺丝：将粒料a作为芯层，将粒料b作为壳层，经纺丝得到磁性纤维。
中国发明专利申请号201710082683.3公开了一种电磁一体化纳米纤维滤材及其制备与活化方法。制备及活化方法为：将磁性氧化物纳米颗粒加入到溶剂当中，超声震荡分散均匀，再加入强极性聚合物溶解均匀，得到含磁性氧化物纳米颗粒的聚合物纺丝液，将所得聚合物纺丝液通过静电纺丝技术制备于基底上，得到电磁一体化纳米纤维滤材；待纳米纤维滤材表面电势衰减到0~0.1kv时，将滤材作为阻挡介质放入高压电场中，通入5~35kv高压处理5~300s，得到活化后的纳米纤维滤材。
中国发明专利申请号201410469525.x公开了一种添加铁粉芯的具有磁性的活性炭空气滤料，由下列重量份的原料制备制成：果壳活性炭135~150份、硅酸钠2~3份、碳酸钠3.5~4.5份、聚乙烯吡咯烷酮4~6份、柠檬酸钠2~3份、碳酸氢钠2~3.5份、氟钛酸钾1~2份、磷酸氢二钠2~3份、堇青石粉10~14份、铁粉芯7~9份、吸附助剂4~6份、水适量；该发明将铁粉芯加入到活性炭中，使得活性炭具有磁性，增强了吸附效果。
中国发明专利申请号201610738746.1公开了一种具有保健功能的纤维材料及其制备方法，由内层和外层构成的复合层结构，内层为由微量传递层、元素转换层和物理激发层复合而成，外层为乳胶功能层，所述微量传递层采用涤纶加密网布，元素转换层采用交织无纺布，物理激发层为粗孔负离子布，乳胶功能层的组分及重量份组成如下：乳胶50~65份，合成树脂10~20份，负离子粉5~10份，红花艾草浆粉20~40份，远红外矿物质5~10份，竹炭纤维粉20~40份，硅藻泥5~20份，磁性有序介孔介质3~5份。
根据上述，现有方案中用于制备空气净化磁性复合纤维的方法主要采取共混纺丝法等，但由于加入的磁性纳米粒子表面为亲水性，通过融入纺丝得到的磁性纤维中，磁性颗粒排列不均匀，产生的磁性回路较少，导致保健功能大打折扣。
技术实现要素：
针对目前应用较广的空气净化磁性材料，特别是磁性纤维中，存在磁性颗粒排列不均匀，保健功效不高等缺陷，影响了磁性纤维的进一步发展应用，本发明提出一种保健型空气净化磁性复合纤维及制备方法，从而有效改善了磁性纳米粒子在复合纤维中的分散性，提高了复合纤维的保健功能和空气净化能力。
本发明涉及的具体技术方案如下：
一种保健型空气净化磁性复合纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硅烷偶联剂kh550与丙酮混合，然后加入低分子聚酰胺中，搅拌充分溶解，制得混合液；
（2）将磁性纳米粉末加入步骤（1）制得的混合液中，搅拌均匀，过滤、清洗、干燥，制得覆膜磁性粒子；
（3）将步骤（2）制得的覆膜磁性粒子、钛白粉、海泡石粉、硅藻土粉和活性炭粉加入到高分子聚合物中，分散均匀，制得磁性静电纺丝液；
（4）将步骤（3）制得的磁性静电纺丝液加入静电纺丝装置，通过静电纺丝到无纺布，即得保健型空气净化磁性复合纤维。
硅烷偶联剂kh550为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，氨基官能团硅烷，呈碱性，活化度高，通用性强，可溶于有机溶剂，含硅部分能够提供对基材的强力键接。主要的胺官能团能与一系列热固性树脂、热塑性塑料和合成橡胶材料发生作用。本发明将磁性纳米粒子经硅烷偶联剂kh550腹膜处理，kh550作为两性结构的物质，其分子的一部分基团与磁粉表面结合，另一部分基团与有机物结合。使得该腹膜的磁性粒子在高分子聚合物形成的纺丝液中分散均匀，经纺丝形成的纤维中磁性颗粒均匀分布，提高了材料整体的磁性能，从而提高了保健性能。
优选的，步骤（1）所述低分子聚酰胺的分子量为300~600。
优选的，步骤（1）中，硅烷偶联剂kh5501~3重量份、丙酮57~79重量份、低分子聚酰胺20~40重量份。
优选的，步骤（2）所述磁性纳米粉末为锶氧铁、钡氧铁、钴氧铁、钕铁硼中的至少一种。
优选的，步骤（2）中，磁性纳米粉末30~40重量份、混合液60~70重量份。
优选的，步骤（3）所述高分子聚合物为聚丙烯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚酯中的至少一种。
优选的，步骤（3）中，覆膜磁性粒子8~12重量份、钛白粉5~8重量份、海泡石粉6~9重量份、硅藻土粉7~11重量份、活性炭粉6~10重量份、高分子聚合物50~68重量份。
优选的，步骤（4）所述静电纺丝的电压为10~15kv，纺丝液流速为0.5~1ml/h，针头内径为0.5~1mm，接收距离为20~30cm。
优选的，步骤（4）所述无纺布为丙纶无纺布、涤纶无纺布、锦纶无纺布、腈纶无纺布、乙纶无纺布、氯纶无纺布中的至少一种。
本发明还提供一种上述制备方法制备得到的保健型空气净化磁性复合纤维。首先将硅烷偶联剂kh550和丙酮混合，然后加入低分子聚酰胺，搅拌溶解后再加入磁性纳米粉末，加班均匀后干燥得到覆膜磁性粒子。然后将腹膜的磁性粒子、钛白粉、海泡石和硅藻土和活性炭粉一起加入到高分子聚合物溶液中，通过静电纺丝到无纺布，得到产品。
本发明提供了一种保健型空气净化磁性复合纤维及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、提出以硅烷偶联剂kh550覆膜处理磁性粒子制备保健型空气净化磁性复合纤维的方法。
2、通过硅烷偶联剂kh550覆膜处理磁性纳米粉末，使得磁性颗粒在复合纤维中排列均匀，磁性回路多，从而提高了磁化保健性能。
3、通过在纺丝液中添加电气石，可产生大量的负氧离子，释放到空气中同样具有保健功能。。
4、通过在纺丝液中加入活性炭、硅藻土等具有较强的吸附能力的有效成分，可以对空气中甲醛、苯等有害气体产生超强吸附功能，净化空气效率高。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
制备过程为：
（1）将硅烷偶联剂kh550与丙酮混合，然后加入低分子聚酰胺中，搅拌充分溶解，制得混合液；其中，硅烷偶联剂kh5501重量份、丙酮73重量份、低分子聚酰胺26重量份；
（2）将磁性纳米粉末加入步骤（1）制得的混合液中，搅拌均匀，过滤、清洗、干燥，制得覆膜磁性粒子；磁性纳米粉末为锶氧铁；其中，磁性纳米粉末32重量份、混合液68重量份；
（3）将步骤（2）制得的覆膜磁性粒子、钛白粉、海泡石粉、硅藻土粉和活性炭粉加入到高分子聚合物中，分散均匀，热熔制得磁性静电纺丝液；高分子聚合物为聚丙烯；其中，覆膜磁性粒子9重量份、钛白粉6重量份、海泡石粉7重量份、硅藻土粉8重量份、活性炭粉7重量份、高分子聚合物63重量份；
（4）将步骤（3）制得的磁性静电纺丝液加入静电纺丝装置，通过静电纺丝到无纺布，即得保健型空气净化磁性复合纤维；静电纺丝的电压为11kv，纺丝液流速为0.6ml/h，针头内径为0.7mm，接收距离为22cm；无纺布为丙纶无纺布。
实施例2
制备过程为：
（1）将硅烷偶联剂kh550与丙酮混合，然后加入低分子聚酰胺中，搅拌充分溶解，制得混合液；其中，硅烷偶联剂kh5503重量份、丙酮64重量份、低分子聚酰胺33重量份；
（2）将磁性纳米粉末加入步骤（1）制得的混合液中，搅拌均匀，过滤、清洗、干燥，制得覆膜磁性粒子；磁性纳米粉末为钡氧铁；其中，磁性纳米粉末37重量份、混合液63重量份；
（3）将步骤（2）制得的覆膜磁性粒子、钛白粉、海泡石粉、硅藻土粉和活性炭粉加入到高分子聚合物中，分散均匀，热熔制得磁性静电纺丝液；高分子聚合物为聚酰胺；其中，覆膜磁性粒子11重量份、钛白粉7重量份、海泡石粉8重量份、硅藻土粉10重量份、活性炭粉9重量份、高分子聚合物55重量份；
（4）将步骤（3）制得的磁性静电纺丝液加入静电纺丝装置，通过静电纺丝到无纺布，即得保健型空气净化磁性复合纤维；静电纺丝的电压为14kv，纺丝液流速为0.8ml/h，针头内径为0.9mm，接收距离为27cm；无纺布为涤纶无纺布。
实施例3
制备过程为：
（1）将硅烷偶联剂kh550与丙酮混合，然后加入低分子聚酰胺中，搅拌充分溶解，制得混合液；其中，硅烷偶联剂kh5502重量份、丙酮70重量份、低分子聚酰胺28重量份；
（2）将磁性纳米粉末加入步骤（1）制得的混合液中，搅拌均匀，过滤、清洗、干燥，制得覆膜磁性粒子；磁性纳米粉末为钴氧铁；其中，磁性纳米粉末36重量份、混合液64重量份；
（3）将步骤（2）制得的覆膜磁性粒子、钛白粉、海泡石粉、硅藻土粉和活性炭粉加入到高分子聚合物中，分散均匀，热熔制得磁性静电纺丝液；高分子聚合物为聚丙烯腈；其中，覆膜磁性粒子9重量份、钛白粉7重量份、海泡石粉7重量份、硅藻土粉9重量份、活性炭粉7重量份、高分子聚合物61重量份；
（4）将步骤（3）制得的磁性静电纺丝液加入静电纺丝装置，通过静电纺丝到无纺布，即得保健型空气净化磁性复合纤维；静电纺丝的电压为13kv，纺丝液流速为0.7ml/h，针头内径为0.7mm，接收距离为24cm；无纺布为锦纶无纺布。
实施例4
制备过程为：
（1）将硅烷偶联剂kh550与丙酮混合，然后加入低分子聚酰胺中，搅拌充分溶解，制得混合液；其中，硅烷偶联剂kh5501重量份、丙酮79重量份、低分子聚酰胺20重量份；
（2）将磁性纳米粉末加入步骤（1）制得的混合液中，搅拌均匀，过滤、清洗、干燥，制得覆膜磁性粒子；磁性纳米粉末为钕铁硼；其中，磁性纳米粉末30重量份、混合液70重量份；
（3）将步骤（2）制得的覆膜磁性粒子、钛白粉、海泡石粉、硅藻土粉和活性炭粉加入到高分子聚合物中，分散均匀，热熔制得磁性静电纺丝液；高分子聚合物为聚酯；其中，覆膜磁性粒子8重量份、钛白粉5重量份、海泡石粉6重量份、硅藻土粉7重量份、活性炭粉6重量份、高分子聚合物68重量份；
（4）将步骤（3）制得的磁性静电纺丝液加入静电纺丝装置，通过静电纺丝到无纺布，即得保健型空气净化磁性复合纤维；静电纺丝的电压为10kv，纺丝液流速为0.5ml/h，针头内径为0.5mm，接收距离为20cm；无纺布为腈纶无纺布。
实施例5
制备过程为：
（1）将硅烷偶联剂kh550与丙酮混合，然后加入低分子聚酰胺中，搅拌充分溶解，制得混合液；其中，硅烷偶联剂kh5503重量份、丙酮57重量份、低分子聚酰胺40重量份；
（2）将磁性纳米粉末加入步骤（1）制得的混合液中，搅拌均匀，过滤、清洗、干燥，制得覆膜磁性粒子；磁性纳米粉末为锶氧铁；其中，磁性纳米粉末40重量份、混合液60重量份；
（3）将步骤（2）制得的覆膜磁性粒子、钛白粉、海泡石粉、硅藻土粉和活性炭粉加入到高分子聚合物中，分散均匀，热熔制得磁性静电纺丝液；高分子聚合物为聚丙烯；其中，覆膜磁性粒子12重量份、钛白粉8重量份、海泡石粉9重量份、硅藻土粉11重量份、活性炭粉10重量份、高分子聚合物50重量份；
（4）将步骤（3）制得的磁性静电纺丝液加入静电纺丝装置，通过静电纺丝到无纺布，即得保健型空气净化磁性复合纤维；静电纺丝的电压为15kv，纺丝液流速为1ml/h，针头内径为1mm，接收距离为30cm；无纺布为腈纶无纺布。
对比例1
对比例1未对磁粉进行预处理直接加入。影响磁粉在纤维的均匀排列。
将实施例1-5、对比例1得到的磁性复合纤维作为样品，采用sem扫描电镜观察磁性粒子在复合纤维中的分布排列特征；如表1所示。
甲醛去除率：在1m3的密闭实验舱内进行去甲醛测试，取36%的甲醛溶液0.5ml滴入小块滤纸上，再将滤纸放入一聚乙烯管中（甲醛仪测定管），从采样孔插入，开启电风扇和紫外光灯管，用吹风机吹聚乙烯管10~15min,用甲醛直读仪观察甲醛浓度，待浓度达到约0.65ppm左右时停止，稳定约15~20min，关闭电风扇，测定舱中浓度，此时作为甲醛初始浓度，甲醛测量使用美国inter-scan4160型甲醛分析仪，然后放入20平方厘米的保健型空气净化磁性复合纤维，为了定性的分析比较，采用同一厚度的无纺布，静电纺丝堆积厚度为500μm。测试6h和12h时密闭空间甲醛浓度变化，并利用浓度差值与初始浓度的比值衡量对甲醛去除率；如表1所示。
表1：