一种双疏空气过滤布的制备方法与流程

1.本发明涉及一种空气过滤布的改性制备方法，更具体地说是一种疏水疏油的双疏空气过滤布的制备方法。


背景技术：

2.聚丙烯具有无毒、质地轻、柔韧性好、耐腐蚀、价格低廉等特点，十分适合制作过滤材料。聚丙烯熔喷布是利用高速热空气对模头喷丝孔挤出的聚丙烯熔体细流进行拉伸，形成超细纤维并凝聚在凝网帘或滚筒上，依靠自身粘合而形成的。由于聚丙烯纤维在空间靠自身粘合和缠结形成三维曲径结构，因此其具有较大比表面积和高孔隙率，且其微孔结构曲折，对固体颗粒具有较强的吸附作用。作为口罩中过滤的核心部分，熔喷布除了需要过滤固体颗粒外，同时需具备一定的不渗液性。普通的聚丙烯熔喷布本身具备一定的疏水性，但对于低表面张力液体(如二碘甲烷、环己烷等)，其表面很容易被润湿，从而造成过滤效率下降，使用时间缩短。


技术实现要素：

3.本发明的目的是制备疏水疏油聚丙烯熔喷布，主要是将全氟硅烷或全氟酯中的一种与氯硅烷、烷氧基硅烷及酯类中的一种或两种混合后喷涂至熔喷布表面，降低熔喷布表面自由能，使其获得疏水疏油性能。
4.本发明的技术方案是：一种双疏空气过滤布的制备方法，包括以下步骤：
5.步骤1)：配制溶液，将全氟硅烷或全氟酯中的一种与氯硅烷、烷氧基硅烷及酯类中的一种或两种物质按一定比例加入烷烃溶剂中，搅拌均匀；
6.步骤2)：以聚丙烯熔喷布为基底，将步骤1)配制的溶液倒入喷瓶中，调节喷涂压力，对熔喷布表面喷涂一段时间，喷涂完成后将熔喷布放入真空干燥箱干燥；
7.步骤3)：将步骤2)得到的熔喷布放入去离子水中浸泡一段时间，然后在烘箱中干燥。
8.作为优选，上述步骤1)中的全氟硅烷选自全氟癸基三氯硅烷、全氟辛基三氯硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷中的一种；全氟酯选自全氟辛基磷酸酯、全氟十二烷基丙烯酸酯、全氟癸酸甲酯中的一种。
9.作为优选，上述步骤1)中的氯硅烷选自二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、辛基三氯硅烷或十八烷基三氯硅烷；烷氧基硅烷选自三甲氧基苯基硅烷、正十二烷基乙氧基硅烷或正辛基三乙氧基硅烷；酯类选自钛酸丁酯、钛酸正丙酯或硅酸乙酯。
10.作为优选，上述步骤1)中的烷烃类溶剂为环己烷、正己烷、正辛烷中的一种。
11.作为优选，上述步骤1)中的全氟硅烷或全氟酯的浓度在5
‑
50mg/ml之间。
12.作为优选，上述步骤1)中的全氟硅烷或全氟酯中的一种与氯硅烷、烷氧基硅烷及酯类中的一种的质量比为1：0.01
‑
2。
13.作为优选，上述步骤1)中的全氟硅烷或全氟酯中的一种与氯硅烷、烷氧基硅烷及
酯类中的两种的质量比为1：0.01
‑
2：0.01
‑
2。
14.作为优选，上述步骤2)中的喷涂压力为0.1
‑
0.5mpa，喷涂时间为5
‑
60s。
15.作为优选，上述步骤2)中的真空干燥温度为50
‑
80℃，干燥时间为20
‑
50min。
16.作为优选，上述步骤3)中浸泡时间为1
‑
3h,烘箱内50
‑
70℃干燥20
‑
50min。
17.有益效果：现有的聚丙烯熔喷布本身具有较强的疏水性，对水的接触角可达141
°
，而低表面张力液体(如二碘甲烷、环己烷)容易在其表面铺展。本发明喷涂的混合物在水解后对熔喷布纤维进行包裹，能够提高纤维的稳定性，且其中含有的碳氟基团能够降低熔喷布的表面自由能，从而使熔喷布具有疏水疏油性。本发明中改性后的熔喷布对水的接触角仍可保持在140
°
以上，对二碘甲烷的接触角最高可达130
°
以上，对环己烷的接触角最高可达120
°
以上，其疏油性大幅度提升，具备一定的稳定性，且改性前后其透气性变化不大。作为口罩中过滤的核心部分，改性熔喷布具备的双疏性可排斥低表面张力液体，从而起到防护作用并延长其使用时间。
附图说明
18.以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明
19.图1为实施例1的接触角测试图，(a)改性后熔喷布水接触角144.90
°
，(b)改性后熔喷布二碘甲烷接触角128.10
°
，(c)改性后熔喷布环己烷接触角118.61
°
。
具体实施方式
20.以下实例给出改性后熔喷布的双疏性能。然而，这些实例仅仅提供部分说明而不是限定此发明。
21.实施例1、2
22.配制10mg/ml全氟癸基三氯硅烷的正辛烷溶液，并加入钛酸丁酯，全氟癸基三氯硅烷与钛酸丁酯的质量比为1：0.1，搅拌均匀。以市场上在售的聚丙烯熔喷布为基底，将上述配制的溶液倒入喷瓶中，调节喷涂压力为0.2mpa，对熔喷布表面进行喷涂5s、10s，喷涂完成后将熔喷布放入60℃真空干燥箱干燥30min。然后将干燥后的改性熔喷布放入去离子水中浸泡1h，最后在60℃烘箱中干燥30min。
23.接触角测试：将干燥的熔喷布样品裁剪成一定大小，用双面胶固定在载玻片上。采用接触角测量仪(oca15ec，德国dataphysics)测量水、二碘甲烷和环己烷液滴在熔喷布表面稳定30s后的静态接触角，实验中控制测试液滴体积大约为5.0μl，数据由仪器自带软件处理得到。在聚丙烯熔喷布表面测得30s后的水接触角为141
°
左右，二碘甲烷和环己烷液滴均铺展，接触角为0
°
。
24.以下为实施例1、2的接触角测试结果：
25.喷涂时间(s)水(
°
)二碘甲烷(
°
)环己烷(
°
)5144.90128.14118.6110147.57131.17114.63
26.图1为实施例1的水、二碘甲烷和环己烷的接触角。
27.透气性测试：将熔喷布裁剪成一定大小，放入自制的气体渗透测试装置中，使用氮气作为测试气体，通过熔喷布两侧压差和流量计读数计算渗透速率，每张熔喷布测三次，取
平均值。测得改性前熔喷布的渗透速率为859.62m3/(m2·
h
·
kpa)，测得实施例1、2的改性后熔喷布渗透速率分别为855.81m3/(m2·
h
·
kpa)、845.9m3/(m2·
h
·
kpa)。
28.实施例3
‑729.配制10mg/ml全氟癸基三氯硅烷的正辛烷溶液，并加入辛基三氯硅烷，全氟癸基三氯硅烷与辛基三氯硅烷的质量比为1：0.1，搅拌均匀。以市场上在售的聚丙烯熔喷布为基底，将上述配制的溶液倒入喷瓶中，调节喷涂压力为0.2mpa，对熔喷布表面进行喷涂5
‑
25s，喷涂完成后将熔喷布放入60℃真空干燥箱干燥20
‑
50min。然后将干燥后的改性熔喷布放入去离子水中浸泡1
‑
2h，最后在60℃烘箱中干燥30min。接触角测试方法同实施例1、2。
30.以下为实施例3
‑
7的接触角测试结果：
31.喷涂时间(s)水(
°
)二碘甲烷(
°
)环己烷(
°
)5140.75125.40113.0810144.62123.88127.0315140.59122.81101.7820139.92122.5095.6725142.79123.09102.53
32.实施例8
‑
13
33.配制20mg/ml全氟癸基三氯硅烷的正辛烷溶液，并加入二甲基二氯硅烷和辛基三氯硅烷，全氟癸基三氯硅烷与苯基三氯硅烷、辛基三氯硅烷的质量比为1：0.1：0.1，搅拌均匀。以市场上在售的聚丙烯熔喷布为基底，将上述配制的溶液倒入喷瓶中，调节喷涂压力为0.2mpa，对熔喷布表面进行喷涂5
‑
30s，喷涂完成后将熔喷布放入60℃真空干燥箱干燥20
‑
50min。然后将干燥后的改性熔喷布放入去离子水中浸泡1
‑
2h，最后在60℃烘箱中干燥30min。接触角测试方法同实施例1、2。
34.以下为实施例8
‑
13的接触角测试结果：
[0035][0036]