一种基于金刚网纱窗的室内防尘防霾方法与流程

本发明涉及室内防尘防霾技术领域，具体涉及一种基于金刚网纱窗的室内防尘防霾方法。

背景技术：

随着工业化的进程加快，空气质量问题日益严重，室内雾霾和粉尘对人们的身体健康带来了巨大的威胁，空气净化器几乎已经成了普通家庭的必备家用电器，但是其存在以下缺点：1)成本高：市面上品牌净化器价格普遍在2000元以上，后期每年至少更换1次滤芯，价格在200元左右；2)二氧化碳危害：空气净化器达到室内净化效果的前提是室内关门关窗，无法进行通风换气，长时间使用过程中，随着人的呼吸，二氧化碳浓度会逐渐增高，引起身体不适；3)存在噪音及电能消耗问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于金刚网纱窗的室内防尘防霾方法，本发明提供的方法能以极低的成本实现室内空气流通净化，既经济又环保，完全不消耗电能并且无噪音。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种基于金刚网纱窗的室内防尘防霾方法，包括以下步骤：

提供纺丝溶液；

采用零电位线将静电纺丝装置和金刚网纱窗进行连接形成高压静电场，通过所述静电纺丝装置将所述纺丝溶液喷涂到所述金刚网纱窗的表面，在所述金刚网纱窗的表面形成纳米纤维膜。

优选地，所述纺丝溶液中溶质包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、聚己内酯、左旋聚乳酸-羟基乙酸共聚物、左旋聚乳酸、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯和尼龙6中的一种或几种。

优选地，所述纺丝溶液中溶剂包括甲酸、乙醇、丙酮和n,n-二甲基甲酰胺中的一种或几种。

优选地，所述纺丝溶液的质量浓度为6～15％。

优选地，所述纺丝溶液在所述金刚网纱窗表面的喷涂量为10～15ml/m²。

优选地，所述喷涂的接收距离为7～12cm。

优选地，所述零电位线与静电纺丝装置和金刚网纱窗的连接方式为焊接。

优选地，所述喷涂采用多次重复沉积的方式进行，所述沉积的次数为4～6次。

本发明提供了一种基于金刚网纱窗的室内防尘防霾方法，本发明提供的方法，包括以下步骤：提供纺丝溶液；采用零电位线将静电纺丝装置和金刚网纱窗进行连接形成高压静电场，通过所述静电纺丝装置将所述纺丝溶液喷涂到所述金刚网纱窗的表面，在所述金刚网纱窗的表面形成纳米纤维膜。本发明采用静电纺丝法使纺丝溶液在空气中经过劈裂、拉伸细化、溶剂挥发等过程固化成纳米纤维，利用金刚网窗纱的导电性来作为收集纳米纤维的负极，从而将纳米纤维沉积在金刚网窗纱的表面形成纳米纤维膜。实施例中结果表明，本发明提供的纳米纤维膜具有超高的过滤能力，附着有所述纳米纤维膜的金刚网窗纱可以有效阻挡70％以上的雾霾颗粒和99％以上的粉尘颗粒进入室内，并且依然可以保持50％以上的透气性和透光性。

本发明提供的方法有效避免了使用空气净化器存在的问题，能以极低的成本实现室内空气流通净化，既经济又环保，完全不消耗电能并且无噪音，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明提供的方法的具体操作流程示意图，图中，1-开关，2-后壳，3-零电位线，4-金刚网窗纱，5-注射器，6-静电纺丝装置，7-针头，8-射流，9-纳米纤维膜；

图2为采用本发明提供的方法在金刚网窗纱表面形成纳米纤维膜的示意图，图中，4-金刚网窗纱，41-金属丝，9-纳米纤维膜，91-纳米纤维；

图3为实施例1中附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱的光学显微镜图；

图4为实施例1中附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱的sem图；

图5为实施例2中附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱的sem图；

图6为实施例3中附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱的sem图。

具体实施方式

本发明提供了一种基于金刚网纱窗的室内防尘防霾方法，包括以下步骤：

提供纺丝溶液；

采用零电位线将静电纺丝装置和金刚网纱窗进行连接形成高压静电场，通过所述静电纺丝装置将所述纺丝溶液喷涂到所述金刚网纱窗的表面，在所述金刚网纱窗的表面形成纳米纤维膜。

本发明提供纺丝溶液。在本发明中，所述纺丝溶液中溶质优选包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、聚己内酯、左旋聚乳酸-羟基乙酸共聚物、左旋聚乳酸、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯和尼龙6中的一种或几种；溶剂优选包括甲酸、乙醇、丙酮和n,n-二甲基甲酰胺中的一种或几种。在本发明中，所述纺丝溶液质量浓度优选为6～15％，更优选为10～15％，进一步优选为12～15％。本发明对于所述纺丝溶液中具体溶质和溶剂的种类及添加量没有特殊的限定，优选按照表1中配方，采用任意一种或几种纺丝溶液即可。

表1纺丝溶液配方

本发明对于所述纺丝溶液的配制方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法即可；本发明优选在搅拌条件下将所述溶剂和溶质混合，待溶质完全溶解后静置50～70min，待用。本发明对于所述搅拌的速率没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的搅拌速率即可。本发明通过静置使搅拌时溶液中产生的微小气泡在浮力作用下排出干净，获得均一稳定的纺丝溶液。

本发明采用零电位线将静电纺丝装置和金刚网纱窗进行连接形成高压静电场，通过所述静电纺丝装置将所述纺丝溶液喷涂到所述金刚网纱窗的表面，在所述金刚网纱窗的表面形成纳米纤维膜。在本发明中，所述静电纺丝装置优选为中国专利cn201520104445.4提供的微型静电喷涂装置(青岛诺康环保科技科技有限公司生产)。

本发明对于所述金刚网纱窗的具体种类或尺寸没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的金刚网纱窗即可；在本发明的实施例中，所述金刚网纱窗的尺寸具体为40cm×100cm(0.4m²)。在本发明中，所述金刚网纱窗在使用前优选进行清理处理，以去除所述金刚网纱窗表面附着的灰尘等，便于后续进行喷涂处理，保证喷涂效果。本发明对于所述清理处理没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法即可。

在本发明中，所述零电位线与静电纺丝装置和金刚网纱窗的连接方式优选为焊接，更优选为焊锡焊接。本发明对于所述焊接的具体操作方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法即可。

在本发明中，所述喷涂的接收距离优选为8～12cm，更优选为10cm。

在本发明中，为了保证喷涂的均匀性，所述喷涂优选采用多次重复沉积的方式进行，所述沉积的次数优选为4～6次，更优选为5次。

在本发明中，所述纺丝溶液在所述金刚网纱窗表面的喷涂量优选为10～15ml/m²，更优选为12～13ml/m²。在本发明中，所述喷涂量是指多次重复沉积后，纺丝溶液的总喷涂量。

本发明提供的方法的具体操作流程示意图如图1所示，用5ml注射器5抽取配制好的纺丝溶液，将针头7(带有不锈钢毛细管的平口注射器针头，规格为20～27g之间)安装在注射器5上，将带有针头7的注射器5安装在静电纺丝装置6的腔体内；将零电位线3的一端与静电纺丝装置6的后壳2以焊锡焊接的方式连接，另一端与金刚网窗纱4以焊锡焊接的方式连接；手拿静电纺丝装置6，调整针头7与金刚网窗纱4的距离为8～12cm，打开开关1，针头7与金刚网窗纱4形成高压静电场；轻轻按压注射器5，纺丝溶液从针头7流出，形成射流8，所述射流8在空气中经过劈裂、拉伸细化、溶剂挥发等过程固化成纳米纤维膜9，附着在金刚网窗纱4的表面；移动静电纺丝装置6，直至将整个金刚网窗纱4喷涂完毕(喷涂过程中匀速移动手臂，采用多层重复沉积的方式，最大限度的保证纳米纤维膜均匀性，大约进行4～6次沉积完成整个喷涂过程，保证所述纺丝溶液在所述金刚网纱窗表面的喷涂量为10～15ml/m²)。

采用本发明提供的方法在金刚网窗纱表面形成纳米纤维膜的示意图如图2所示，图中，4为金刚网窗纱，41为金属丝，9为纳米纤维膜，91为纳米纤维；其中，(a)为没有附着纳米纤维膜的金刚网窗纱的示意图，此时金刚网窗纱透光性和透气性都非常好，但是对雾霾和粉尘没有阻挡能力；(b)为附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱的示意图，此时金刚网窗纱的透气性和透光性有所下降，但对雾霾和粉尘具有很好的阻挡效果；(c)为附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱的放大示意图，大量的纳米纤维91搭连在金属丝41上，纳米纤维91相互交叉沉积形成致密的纳米级微孔，从而对雾霾和粉尘形成良好的阻挡效果。

本发明优选对附着有纳米纤维膜的金刚网纱窗进行后期维护，以保证防尘防霾效果。在本发明中，所述后期维护的方法优选包括以下步骤：每过25～35天，采用高压喷壶对附着有纳米纤维膜的金刚网纱窗进行冲洗，以将附着在纳米纤维膜上的灰尘等冲洗掉，防止灰尘堵塞网孔。本发明对于所述高压喷壶没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的高压喷壶即可，具体如浇花用的高压喷壶。

本发明提供的方法中，纳米纤维膜在金刚网纱窗的表面附着力强，使用寿命长，可达一年半到两年；当所述纳米纤维膜出现破损老化的情况时，需要将附着有纳米纤维膜的金刚网纱窗进行清理，然后采用本发明提供的上述技术方案对清理后的金刚网纱窗进行重复处理，在所述金刚网纱窗的表面重新形成纳米纤维膜，进而实现室内防尘防霾。本发明对于所述清理的具体操作方法没有特殊的限定，能够将破损老化的纳米纤维膜去除干净即可。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

将2.4g聚乙烯吡咯烷酮(pvp，分子量为100万)与17.6g乙醇置于锥形瓶中，密封胶带封口，磁力搅拌3h直至pvp完全溶解，溶液呈现均一透明状，静置1h，得到质量浓度为12％的纺丝溶液待用；

取室内金刚网窗纱一扇(尺寸为40cm×100cm，0.4m²)，用水将所述金刚网窗纱清理干净，晾干。如图1所示，用5ml注射器抽取5ml所述纺丝溶液，将针头安装在注射器上，将带有针头的注射器安装在静电纺丝装置的腔体内；将零电位线的一端与静电纺丝装置的后壳以焊锡焊接的方式连接，另一端与所述金刚网窗纱以焊锡焊接的方式连接；手拿静电纺丝装置，调整针头与金刚网窗纱的距离为10cm，打开开关，针头与金刚网窗纱形成高压静电场；轻轻按压注射器，纺丝溶液从针头流出，形成射流，所述射流在空气中经过劈裂、拉伸细化、溶剂挥发等过程固化成纳米纤维膜，附着在金刚网窗纱的表面；移动静电纺丝装置，直至将整个金刚网窗纱喷涂完毕(喷涂过程中匀速移动手臂，采用多层重复沉积的方式，最大限度的保证纳米纤维膜均匀性，进行5次沉积完成整个喷涂过程，保证所述5ml纺丝溶液均匀喷涂在所述金刚网纱窗的表面)。

采用上述方法得到的附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱的光学显微镜图如图3所示，sem图如图4所示，通过图3和图4可以看出，金刚网窗纱的表面被致密的纳米纤维膜覆盖，形成无数致密的微孔，正是这些微孔才使得附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱具有防尘防霾功能，同时还能保持一定的通气透光性。

取所述附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱作为样品窗纱进行检测，具体如下：

防霾测试：在两对面开放的透明有机玻璃箱体(15cm×15cm×40cm)内中间放置样品窗纱隔成两个相同体积的腔体，样品窗纱的边缘与有机玻璃箱体采用密封胶密封，将两台pm2.5浓度测试仪分别置于两侧腔体内，在其中一个腔体内部放置管道风机(出风口直径15cm)，利用风速测量仪调节管道风机出风口风速3.5m/s(三级风)，管道风机进风口由烟雾制造机喷入烟雾，两台pm2.5浓度测试仪的差值除以进气口侧的pm2.5浓度乘以100％即为所述样品窗纱的防霾率。结果显示，本实施例提供的样品窗纱的防霾率为72％。

防尘测试：在两对面安装有可拆卸挡板的透明有机玻璃箱体(30cm×30cm×80cm)内中间放置样品窗纱隔成两个相同体积的腔体，样品窗纱的边缘与有机玻璃箱体采用密封胶密封，将两台粉尘浓度测量仪的取样口分别置于两侧腔体内，在其中一个腔体内部放置管道风机(出风口直径15cm)，利用风速测量仪调节出风口风速12m/s(强风)，同一侧腔体内部倒入300g直径30μm的黄土尘，有机玻璃箱体两侧用挡板密封，打开管道风机，黄土尘被扬起，两台粉尘浓度测量仪浓度差值除以放置黄土尘一侧的粉尘浓度乘以100％即为防尘率。结果显示，本实施例提供的样品窗纱的防尘率为99.4％。

透气性测试：采用三环yg461e型数字式织物透气量仪检测样品窗纱的透气性。结果显示，本实施例提供的样品窗纱的透气性为63％。

透光性测试：采用卡式透光率仪检测样品窗纱的透光性。结果显示，本实施例提供的样品窗纱的透光性为50％。

实施例2

将3g聚丙烯腈(pan，分子量为30万)与17gn,n-二甲基甲酰胺置于锥形瓶中，密封胶带封口，磁力搅拌4h直至pan完全溶解，溶液呈现均一透明状，静置1h，得到质量浓度为15％的纺丝溶液待用；

取室内金刚网窗纱一扇(尺寸为40cm×100cm，0.4m²)，用水将所述金刚网窗纱清理干净，晾干。如图1所示，用5ml注射器抽取5ml所述纺丝溶液，将针头安装在注射器上，将带有针头的注射器安装在静电纺丝装置的腔体内；将零电位线的一端与静电纺丝装置的后壳以焊锡焊接的方式连接，另一端与所述金刚网窗纱以焊锡焊接的方式连接；手拿静电纺丝装置，调整针头与金刚网窗纱的距离为7cm，打开开关，针头与金刚网窗纱形成高压静电场；轻轻按压注射器，纺丝溶液从针头流出，形成射流，所述射流在空气中经过劈裂、拉伸细化、溶剂挥发等过程固化成纳米纤维膜，附着在金刚网窗纱的表面；移动静电纺丝装置，直至将整个金刚网窗纱喷涂完毕(喷涂过程中匀速移动手臂，采用多层重复沉积的方式，最大限度的保证纳米纤维膜均匀性，进行6次沉积完成整个喷涂过程，保证所述5ml纺丝溶液均匀喷涂在所述金刚网纱窗的表面)。

采用上述方法得到的附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱的sem图如图5所示，通过图5可以看出，金刚网窗纱的表面被致密的纳米纤维膜覆盖，形成无数致密的微孔，正是这些微孔才使得附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱具有防尘防霾功能，同时还能保持一定的通气透光性。

取所述附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱作为样品窗纱进行检测，具体步骤参照实施例1。结果显示，本实施例提供的样品窗纱的防霾率为75％，防尘率为99.5％，透气性为60％，透光性为55％。

实施例3

将2g聚偏氟乙烯(pvdf，分子量为80万)与18gn,n-二甲基甲酰胺置于锥形瓶中，密封胶带封口，磁力搅拌2h直至pvdf完全溶解，溶液呈现均一透明状，静置1h，得到质量浓度为10％的纺丝溶液待用；

取室内金刚网窗纱一扇(尺寸为40cm×100cm，0.4m²)，用水将所述金刚网窗纱清理干净，晾干。如图1所示，用5ml注射器抽取5ml所述纺丝溶液，将针头安装在注射器上，将带有针头的注射器安装在静电纺丝装置的腔体内；将零电位线的一端与静电纺丝装置的后壳以焊锡焊接的方式连接，另一端与所述金刚网窗纱以焊锡焊接的方式连接；手拿静电纺丝装置，调整针头与金刚网窗纱的距离为12cm，打开开关，针头与金刚网窗纱形成高压静电场；轻轻按压注射器，纺丝溶液从针头流出，形成射流，所述射流在空气中经过劈裂、拉伸细化、溶剂挥发等过程固化成纳米纤维膜，附着在金刚网窗纱的表面；移动静电纺丝装置，直至将整个金刚网窗纱喷涂完毕(喷涂过程中匀速移动手臂，采用多层重复沉积的方式，最大限度的保证纳米纤维膜均匀性，进行4次沉积完成整个喷涂过程，保证所述5ml纺丝溶液均匀喷涂在所述金刚网纱窗的表面)。

采用上述方法得到的附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱的sem图如图6所示，通过图6可以看出，金刚网窗纱的表面被致密的纳米纤维膜覆盖，形成无数致密的微孔，正是这些微孔才使得附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱具有防尘防霾功能，同时还能保持一定的通气透光性。

取所述附着有纳米纤维膜的金刚网窗纱作为样品窗纱进行检测，具体步骤参照实施例1。结果显示，本实施例提供的样品窗纱的防霾率为78％，防尘率为99.7％，透气性为56％，透光性为51％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。