吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料及可穿戴装置的制作方法

本实用新型涉及一种复合材料，特别涉及一种吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料及可穿戴装置。

背景技术：

随着工业技术的发展，废气排放量增多，空气中粉尘颗粒含量过高，给人们的日常生活带来严重影响。为此，众多研究者开发了多种技术方案，以减小或消除空气中粉尘颗粒(例如pm0.3到pm10粒径颗粒)物对人体健康的伤害。目前人们普遍使用的有空气过滤器、口罩等。其中，可穿戴式的过滤功能性产品(例如口罩等)需要与人体接触，故而人们一方面要求其具有较好的粉尘颗粒过滤能力，另一方面还对其舒适性提出了较高要求。但现有的此类可穿戴过滤功能性产品均无法很好的满足这样的需求。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料及可穿戴装置，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型实施例提供了一种吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料，其包括：至少具有吸汗排湿透气功能的第一结构层，以及，至少具有颗粒物过滤功能的第二结构层；所述第一结构层与第二结构层相互结合；其中，所述第一结构层主要由具有吸汗透气功能的弹性聚合物纤维编织形成，所述第二结构层为具有多个过滤孔的膜状结构。

在一些实施方案中，所述复合材料整体为二维面状结构。

在一些实施方案中，所述复合材料的整体厚度在1mm以下。

在一些实施方案中，所述复合材料含有3个以下结构层。

在一些实施方案中，所述聚合物纤维包括聚酯纤维和/或聚氨酯纤维。

在一些实施方案中，所述第一结构层的厚度在0.4mm以下，克重在120克以下，并且其中聚合物纤维的交织密度在50d以下。

在一些实施方案中，所述第二结构层的厚度在0.3mm以下，克重在100克以下。

在一些实施方案中，所述第二结构层包括pp聚丙烯熔喷纤维或者ptfe过滤膜。

在一些实施方案中，所述第二结构层具有的滤孔能够拦截粒径在0.3μm以下的颗粒物。在一些实施方案中，所述第二结构层对于所述颗粒物还具有静电吸附功能。

在一些实施方案中，所述颗粒物包括盐性或者油性颗粒物。

进一步的，所述颗粒物包括pm0.3到pm10颗粒物。

更进一步的，所述第二结构层的滤孔孔径及分布密度满足如下条件：对pm0.3盐性颗粒物的初始过滤效率在95％以上，过滤通量在85l/min以上。

在一些实施方案中，所述复合材料还包括第三结构层，所述第二结构层分布于第一结构层和第三结构层之间。

在一些实施方案中，所述第三结构层主要由具有吸汗透气功能的聚合物纤维编织形成，并且聚合物纤维的交织密度在50d以下。

进一步的，所述聚合物纤维包括聚酯纤维和/或聚氨酯纤维。

在一些实施方案中，所述聚合物纤维均是具有弹性的，使所述第一结构层也是具有弹性的。在一些实施方案中，所述第三结构层包括石墨烯层，所述石墨烯层的厚度在0.3mm以下，克重在100克以下。

在一些实施方案中，所述第三结构层包括碳纤维和/或活性炭吸附材料层，所述碳纤维和/或活性炭吸附材料层的厚度在0.4mm以下，克重在150克以下。

在一些实施方案中，所述复合材料层中的至少两个结构层通过超声波复合、热压结合或胶粘复合。

在一些实施方案中，所述复合材料层中的至少两个结构层通过石墨烯胶水粘合，使该至少两个结构层之间形成有导热及导电网络。

本实用新型实施例还提供了一种可穿戴装置。

进一步的，所述可穿戴装置为口罩，至少是所述口罩的过滤功能部分由所述的吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料制成，其中的第一结构层与人体面部接触。

进一步的，所述可穿戴装置为衣物，至少是所述衣物的部分由所述的吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料制成，其中的第一结构层与人体接触。

与现有技术相比，本实用新型提供的吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料可以呈现为薄面料的形态，其同时具有吸汗排湿透气功能和过滤颗粒物的功能，在应用为口罩、衣物等可穿戴器件时，既可以实现良好的防霾防尘等效果，而且还可给用户提供良好体感。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是实施例1的吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料的结构示意图；

图2是实施例2的吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料的结构示意图；

图3是实施例3的吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料的结构示意图；

图4是实施例4的吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料的结构示意图；

图5是实施例5的吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料的结构示意图；

图6是实施例6的吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1一种吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料可以参阅图1所示，其包括：

至少具有吸汗排湿透气功能的第一结构层11，以及至少具有颗粒物过滤功能的第二结构层12；

所述第一结构层与第二结构层相互结合。

其中，所述第一结构层由具有吸汗透气功能的弹性聚合物纤维编织形成。所述聚合物纤维可以是聚酯纤维、聚氨酯纤维(如氨纶、涤纶)等。优选的，可以将所述第一结构层的厚度控制在0.4mm以下，克重控制在120克以下，其中聚合物纤维的交织密度控制在50d以下。

其中，所述第二结构层为具有多个过滤孔的膜状结构。

进一步的，所述膜状结构可以是pp聚丙烯熔喷纤维体或者ptfe过滤膜等，优选为前者。优选的，可以将所述第二结构层的克重控制在100克以下，厚度控制在0.3mm以下。

同时，所述第二结构层具有过滤盐性或者油性颗粒物的功能。进一步的，此类颗粒物包括pm0.3到pm10粒径颗粒物。优选的，所述第二结构层对pm0.3盐性颗粒物过滤效果满足如下条件：初始过滤效率不低于95％，通量不低于85l/min(采用的测试设备为美国tsi8130)。

更进一步的，所述第二结构层主要利用物理结构对颗粒物进行过滤，其内部具有交织形状物理滤孔。优选的，其中的滤孔径控制在0.1mm以下。

更为优选的，所述第二结构层还具有静电吸附功能，即，其还可以通过静电吸附方式去除所述的颗粒物。例如，可以在pp聚丙烯熔喷纤维中掺入大量静电驻极，使得pp聚丙烯熔喷纤维被转变为静电棉材质，进而使由其形成的第二结构层具有静电吸附能力。所述静电驻极的材质可以选自pp聚丙烯等，其规格和型号可以与组成第二结构层主体的pp聚丙烯不同。所述第二结构层中静电驻极的掺入浓度可以控制在20wt％以内，优选在10w％以内。优选的，本实施例复合材料的整体厚度控制在1mm以下，其整体为二维面状结构，特别是薄面料的形态。进一步的，该吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料是可裁剪的。本实施例复合材料的一种制备工艺包括如下步骤：

将前述聚合物纤维纺织形成第一结构层；

提供pp聚丙烯熔喷纤维或者ptfe过滤膜等作为第二结构层；

通过超声波复合方式使第一结构层与第二结构层复合，制得该复合材料。

本实施例复合材料可以被制备为口罩，其第一结构层被设置在与人体面部接触的一侧，第二结构层则被设置于与人体远离的另一侧。如此，一方面可以利用第一结构层的吸汗排湿透气性能给予用户良好的体验，另一方面还可以利用第二结构层对空气中的颗粒物进行过滤，防止其对人体健康造成危害。

实施例2该实施例提供的一种吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料具有与实施例1相似的结构，区别在于：其中的第一结构层11与第二结构层12之间通过石墨烯胶水10粘结结合。而第二结构层采用pp聚丙烯熔喷过滤层，其对于所述颗粒物具有物理过滤及静电吸附双重功能。该实施例复合材料的结构可以参阅图2所示。

具体的，本实施例复合材料的制备工艺可以为：

通过旋涂、喷涂等方式在第一结构层与第二结构层施加石墨烯胶水，再利用高温滚筒轧(俗称的热敷)等方式使石墨烯胶水固化，从而使第一结构层与第二结构层结合。在石墨烯胶水固化后，于第一结构层与第二结构层之间形成有主要由石墨烯组成的导热及导电网络。该石墨烯胶水可以包含1～10wt％的氧化石墨烯、1～5wt％的氧化还原石墨烯、20wt％的水性聚氨酯树脂、1wt％的消泡剂、2wt％的流平剂，余量为水。该石墨烯胶水的干燥温度为80～120℃，干燥时间为30～60min。

在本实施例的复合材料中，因采用的石墨烯胶水具有导热导电性，其中的石墨烯可以在第一结构层与第二结构层之间形成导热及导电网络，这使得该复合材料在制成口罩、贴身衣物时，不仅具有前述实施例1复合材料的优点，还利于将人体面部等处的热量较为快捷的转移到外部环境，利于人体面部等处散热。

实施例3该实施例提供的一种吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料具有与实施例1相似的结构，区别在于，该复合材料还具有第三结构层13，其中的第二结构层分布于第一结构层和第三结构层之间。该实施例复合材料的结构可以参阅图3所示。

进一步的，该第三结构层由具有弹性的吸汗透气聚合物纤维编织形成，并且聚合物纤维的交织密度在50d以下。所述聚合物纤维可以是聚酯纤维、聚氨酯纤维等。进一步的，该第三结构层的厚度不超过0.4mm，克重不超过120克。

实施例4该实施例提供的一种吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料具有与实施例2相似的结构，区别在于，该复合材料还具有第三结构层14，其中的第二结构层分布于第一结构层和第三结构层之间。该实施例复合材料的结构可以参阅图4所示。

进一步的，该第三结构层由具有弹性的吸汗透气聚合物纤维编织形成，并且聚合物纤维的交织密度在50d以下。所述聚合物纤维可以是聚酯纤维、聚氨酯纤维等。进一步的，该第三结构层的厚度不超过0.4mm，克重不超过120克。

其中，该第三结构层与第二结构层也可以通过前述的石墨烯胶水粘结结合，从而使第三结构层与第二结构层之间形成有由石墨烯组成的导热及导电网络。如此，既有利于人体体表热量的散发，也利于将第二结构层的静电传导至第三结构层表面，使得其带静电，再利用第三结构层的合适交织密度(例如50d左右)，还可以赋予第三结构层吸附例如pm10等大颗粒物的功能。

实施例5参阅图5所示，该实施例提供的一种吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料具有与实施例3或实施例4相似的结构，区别在于：其中的第三结构层15由石墨烯等抑菌材料形成，其厚度控制在0.3mm以内，克重在50克以内。如此，可以利用石墨烯的物理结构能够直接刺穿细菌膜的特性，以及石墨烯表面官能化的活性位点能够产生活性氧和电荷转移，也会对细菌产生氧化破坏的特性，使得该实施例的复合材料在应用时，还呈现出良好抗菌性能，例如，其抗菌抑菌率高达98％。

实施例6参阅图6所示，该实施例提供的一种吸汗排湿透气且可过滤颗粒物的复合材料具有与实施例3、实施例4或实施例5相似的结构，区别在于：其中的第三结构层16由碳纤维和/或活性炭吸附材料等形成，其厚度控制在0.4mm以内，克重控制在70克以内。如此，可以利用碳纤维和/或活性炭吸附材料对空气中的vocs或其它异味有害气体进行吸收。该实施例的复合材料尤其适于制备口罩等。

此外，前述实施例2-6的复合材料中，第三结构层也可由前述聚合物纤维、石墨烯、碳纤维和/或活性炭吸附材料等材料中的多种混纺形成或者其中的多种与具有杀菌、抗污染功能的银、二氧化钛等纳米功能性材料形成，以赋予所述复合材料更佳性能。

本实用新型的前述实施例提供的复合材料可以应用于制备与人体接触的空气过滤器、口罩、贴身衣物等，具有广阔的应用前景。

以上所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。