CN107232663A - 一种ncc增强过滤的过滤片及pm2.5口罩 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种NCC增强过滤的过滤片及PM2.5口罩，所述过滤片是由多层过滤层叠加复合后由无纺布袋封装而成，所述多层过滤层是由网状无纺布浸渍不同浓度的NCC凝胶溶液干燥后制成。本发明设计的NCC增强过滤的过滤片具有非常好的过滤效果和强度，使用该过滤片的PM2.5口罩也具有非常好的过滤效果、透气性和耐用性，且制作成本低，有利于实现民用推广。
Description
技术领域
本发明涉及NCC作为口罩过滤材料的应用技术领域，尤其涉及一种NCC增强过滤片及PM2.5口罩。
背景技术
PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物(暂无标准中文名)。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响很大。
目前，针对这种极细粒子的防护手段主要是佩戴 PM2.5 口罩。然而，目前市场上的PM2.5 口罩大多采用多层无纺布制作而成，网孔较大，其存在厚度大，质量重，以及过滤较差等缺点
纳米纤维素 ( Nanocrystalline cellulose，简称NCC ) 是天然植物纤维经酸水解后，获得的尺寸在纳米级的纤维素产品，与普通纤维素相比具有许多优良性能。纳米纤维素表面暴露着大量羟基，位于纤维素表面的活性羟基基团之间极易形成氢键连接,形成三维纳米网状结构，因为其孔径只有纳米级别，所以可以轻松过滤PM2.5颗粒。同时纤维素是自然界储藏量最大，可再生且可生物降解的生物高分子，所以NCC来源广泛，且价格低廉，可以用作口罩过滤层的优良材料。
现有技术提供一种 PM2.5口罩，包括一口罩本体以及一过滤层，所述过滤层设置于所述口罩本体中，所述过滤层为一碳纳米管结构，该碳纳米管结构由多层碳纳米管膜层叠设置形成，该碳纳米管结构包括多个微孔，该微孔的孔径大于 1微米小于2.5 微米。该PM2.5口罩具有质轻、透气性好、并能有效过滤PM2.5颗粒等特点。但是该过滤层为碳纳米管结构，原材料价格昂贵，很难实现民用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供提供一种NCC增强过滤片。
一种NCC增强过滤的过滤片，是由多层过滤层叠加复合后由无纺布袋封装而成，所述多层过滤层是由网状无纺布浸渍不同浓度的NCC凝胶溶液干燥后制成。
进一步地，所述NCC增强过滤的过滤片的制作方法包括如下步骤：
步骤（1），NCC凝胶的配制：将硫酸水解棉短绒得的到表面带负电的NCC分散于去离子水后超声处理20-40min，然后置于透析袋中透析0.8-1.2h，并重复透析2-4次，将所得的NCC分散液分别配成多种不同浓度的NCC凝胶。
步骤（2），过滤层的制作：将高密度无纺布按依据口罩大小裁成一定尺寸，取多块裁好的高密度无纺布分别置于配好的不同浓度的NCC凝胶中浸渍20-40min，并配以超声震动，将浸渍好的高密度无纺布置于45-55℃恒温烘箱中烘干。
步骤（3）：将烘干的过滤层叠加复合后用无纺布袋封装制成NCC增强过滤PM2.5颗粒的过滤片。
进一步地，所述过滤片的过滤层的层数为4-6层。
进一步地，所述的过滤片的制作方法中，步骤（1）所述的配成NCC凝胶的浓度范围为1wt%-6wt%。
进一步地，所述的过滤片的制作方法中，步骤（2）所述的高密度无纺布裁成的长为15cm，宽为15cm。
进一步地，所述的过滤片的制作方法中，步骤（2）所述的高密度无纺布置于NCC凝胶中浸渍30min。
更进一步地，步骤（1）所述的配成NCC凝胶的浓度为4种，分别为2wt%，3wt%，4wt%，5wt%。
另一方面，本发明还提供了一种PM2.5口罩。
一种PM2.5口罩，其特征在于，包括口罩本体和如上所述的NCC增强过滤的过滤片。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)由于过滤片的过滤层微孔的孔径达到纳米级别，所以可以轻松过滤微米级别的PM2.5颗粒；(2)由于NCC具有高的强度及模量，所以本发明提供的PM2.5口罩的过滤层具有质轻且高强度等优点；(3)NCC膜表面存在大量活性羟基，对空气中的微粒具有很好的吸附作用，进一步提高了口罩过滤层对PM2.5微粒的过滤能力；(4) 所述的过滤片可根据口罩本体尺寸进行设计裁剪，具有良好的适应性。
附图说明
图1 为本发明所涉及的一种NCC增强过滤的过滤片的结构示意图。
图中各标注为：1过滤片，11过滤层，12无纺布袋。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，
实施例1
一种NCC增强过滤的过滤片，是由4层过滤层11叠加复合后由无纺布袋封12装而成，所述4层过滤层11是由网状无纺布浸渍4种不同浓度的NCC凝胶溶液干燥后制成。
所述NCC增强过滤的过滤片的制作方法具体包括如下步骤：
步骤（1），NCC凝胶的配制：将硫酸水解棉短绒得的到表面带负电的NCC分散于去离子水后超声处理20min，然后置于透析袋中透析0.8h，并重复透析2次，将所得的NCC分散液分别配成2wt%，3wt%，4wt%，5wt% 4种不同浓度的NCC凝胶。
步骤（2），过滤层的制作：将高密度无纺布按依据口罩大小裁成长和宽均为15cm，取4块裁好的高密度无纺布分别置于配好的4种浓度的NCC凝胶中浸渍20min，并配以超声震动，将浸渍好的高密度无纺布置于45℃恒温烘箱中烘干，得到4层过滤层11。
步骤（3）：将烘干的4层过滤层11叠加复合后用无纺布袋12封装制成NCC增强过滤PM2.5口罩的过滤片1。
一种PM2.5口罩，包括口罩本体和上述NCC增强过滤的过滤片。
实施例2
一种NCC增强过滤的过滤片，是由6层过滤层11叠加复合后由无纺布袋12封装而成，所述6层过滤层11是由网状无纺布浸渍6种不同浓度的NCC凝胶溶液干燥后制成。
所述NCC增强过滤的过滤片的制作方法具体包括如下步骤：
步骤（1），NCC凝胶的配制：将硫酸水解棉短绒得的到表面带负电的NCC分散于去离子水后超声处理40min，然后置于透析袋中透析1.2h，并重复透析4次，将所得的NCC分散液分别配成1wt%，2wt%，3wt%，4wt%，5wt% ，6wt% 6种不同浓度的NCC凝胶。
步骤（2），过滤层的制作：将高密度无纺布按依据口罩大小裁成长和宽均为15cm，取6块裁好的高密度无纺布分别置于配好的6种浓度的NCC凝胶中浸渍40min，并配以超声震动，将浸渍好的高密度无纺布置于55℃恒温烘箱中烘干得到6层过滤层11。
步骤（3）：将烘干的过滤层11叠加复合后用无纺布袋12封装制成NCC增强过滤PM2.5口罩的过滤片1。
一种PM2.5口罩，包括口罩本体和上述NCC增强过滤的过滤片。
实施例3
一种NCC增强过滤的过滤片，包括口罩本体和过滤片1，所述过滤片1是由5层过滤层11叠加复合后由无纺布袋12封装而成，所述5层过滤层11是由网状无纺布浸渍5种不同浓度的NCC凝胶溶液干燥后制成。
所述NCC增强过滤的过滤片的制作方法具体包括如下步骤：
步骤（1），NCC凝胶的配制：将硫酸水解棉短绒得的到表面带负电的NCC分散于去离子水后超声处理30min，然后置于透析袋中透析1h，并重复透析3次，将所得的NCC分散液分别配成1wt%，2wt%，3wt%，4wt%，5wt%，5种不同浓度的NCC凝胶。
步骤（2），过滤层的制作：将高密度无纺布按依据口罩大小裁成长和宽均为15cm，取5块裁好的高密度无纺布分别置于配好的5种浓度的NCC凝胶中浸渍30min，并配以超声震动，将浸渍好的高密度无纺布置于50℃恒温烘箱中烘干，得到5层过滤层11。
步骤（3）：将烘干的过滤层11叠加复合后用无纺布袋12封装制成NCC增强过滤PM2.5口罩的过滤片1。
一种PM2.5口罩，包括口罩本体和上述NCC增强过滤的过滤片。
实施例4
一种NCC增强过滤的过滤片，包括口罩本体和过滤片1，所述过滤片1是由4层过滤层11叠加复合后由无纺布袋12封装而成，所述4层过滤层11是由网状无纺布浸渍4种不同浓度的NCC凝胶溶液干燥后制成。
所述NCC增强过滤的过滤片的制作方法具体包括如下步骤：
步骤（1），NCC凝胶的配制：将硫酸水解棉短绒得的到表面带负电的NCC分散于去离子水后超声处理30min，然后置于透析袋中透析1h，并重复透析3次，将所得的NCC分散液分别配成2wt%，3wt%，4wt%，5wt%，4种不同浓度的NCC凝胶。
步骤（2），过滤层的制作：将高密度无纺布按依据口罩大小裁成长和宽均为15cm，取4块裁好的高密度无纺布分别置于配好的4种浓度的NCC凝胶中浸渍30min，并配以超声震动，将浸渍好的高密度无纺布置于50℃恒温烘箱中烘干，得到4层过滤层11。
步骤（3）：将烘干的过滤层11叠加复合后用无纺布袋12封装制成NCC增强过滤PM2.5口罩的过滤片1。
一种PM2.5口罩，包括口罩本体和上述NCC增强过滤的过滤片。
将上述实施例1-4制得的过滤片在Дp=1kpa的情况下进行透气度测试，对直径大于2μm的颗粒进行过滤效果测试，并测过滤片的横向抗张强度和纵向抗张强度。其结果如下表：
可见，本发明的NCC增强过滤PM2.5口罩的过滤片具有非常好的过滤效果、透气效果及强度。
总之，本发明设计的NCC增强过滤的过滤片具有非常好的过滤效果和强度，使用该过滤片的PM2.5口罩也具有非常好的的过滤效果、透气性和耐用性，且制作成本低，有利于实现民用推广。
上述仅为本发明4个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种NCC增强过滤的过滤片，其特征在于，是由多层过滤层叠加复合后由无纺布袋封装而成，所述多层过滤层是由网状无纺布浸渍不同浓度的NCC凝胶溶液干燥后制成。
2.如权利要求1所述的NCC增强过滤的过滤片，其特征在于，所述过滤片的制作方法包括如下步骤：
步骤（1），NCC凝胶的配制：将硫酸水解棉短绒得的到表面带负电的NCC分散于去离子水后超声处理20-40min，然后置于透析袋中透析0.8-1.2h，并重复透析2-4次，将所得的NCC分散液分别配成多种不同浓度的NCC凝胶；
步骤（2），过滤层的制作：将高密度无纺布按依据口罩大小裁成一定尺寸，取多块裁好的高密度无纺布分别置于配好的不同浓度的NCC凝胶中浸渍20-40min，并配以超声震动，将浸渍好的高密度无纺布置于45-55℃恒温烘箱中烘干；
步骤（3）：将烘干的过滤层叠加复合后用无纺布袋封装制成NCC增强过滤PM2.5颗粒的过滤片。
3.如权利要求2所述的NCC增强过滤的过滤片，其特征在于，所述过滤片的过滤层的层数为4-6层。
4.如权利要求2所述的NCC增强过滤的过滤片，其特征值在于，所述的过滤片的制作方法中，步骤（1）所述的配成NCC凝胶的浓度范围为1wt%-6wt%。
5.如权利要求2所述的NCC增强过滤的过滤片，其特征在于，所述的过滤片的制作方法中，步骤（2）所述的高密度无纺布裁成的长为15cm，宽为15cm。
6.如权利要求2所述的NCC增强过滤的过滤片，其特征在于，所述的过滤片的制作方法中，步骤（2）所述的高密度无纺布置于NCC凝胶中浸渍30min。
7.如权利要求4所述的NCC增强过滤的过滤片，其特征值在于，步骤（1）所述的配成NCC凝胶的浓度为4种，分别为2wt%，3wt%，4wt%，5wt%。
8.一种PM2.5口罩，其特征在于包括口罩本体和权利要求1-7任一项所述的NCC增强过滤的过滤片。
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Effective date of registration: 20181009 Address after: 215400 No. 162 Renmin South Road, Chengxiang Town, Taicang City, Suzhou, Jiangsu Applicant after: Suzhou Hongjiu Aviation Heat Proof Materials Technology Co., Ltd. Address before: 211100 No. 55, B District, 37, Lu Kou Creation Industry Park, Shenzhou Road, Jiangning District, Nanjing, Jiangsu. Applicant before: NANJING FENGYUAN NEW MATERIALS TECHNOLOGY CO., LTD. |
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Application publication date: 20171010 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |