一种核孔膜纱、核孔膜纱窗及核孔膜纱的制备方法

摘要

本发明公开了一种核孔膜纱、核孔膜纱窗及核孔膜纱的制备方法，其中核孔膜纱包括核孔膜层和支撑所述核孔膜层的基底层，本发明提供的核孔膜纱将核孔膜层和基底层复合在一起，从而得到了机械强度高、使用寿命长、空气过滤效果好且可卷曲的核孔膜纱，该核孔膜纱可阻挡室外大气污染物进入室内，同时使室内污染物在换气时流至室外，大大减低室内污染物浓度，而且使用方便，便于运输及工业化应用。

说明书

技术领域

本发明涉及空气过滤领域，特别涉及一种核孔膜纱、核孔膜纱窗及核 孔膜纱的制备方法。

背景技术

空气与人类的生存息息相关，它直接参与人体的气体代谢、物质代谢 和体温调节等过程。一个人每天呼吸的空气约为1万多升，折合质量约为 12.9kg，约为每天所需食物和饮水量的10倍。洁净空气是人赖以生存的必 要条件之一，一个人在五个星期内不吃饭或5天内不喝水，尚能维持生命， 但超过5分钟不呼吸空气，便会死亡。

然而随着现代工业和交通的迅猛发展，烟尘和汽车尾气等的排放量， 超越了大气的自净界限，接踵而至的是一个十分严峻的问题——大气污染。 近年来，国际上一些室内环境专家提醒人们，在经历了工业革命带来的“煤 烟型污染”和“光化学烟雾型污染”后，现代人正进入以“室内空气污染” 为标志的第三次污染时期。由于人们长期在室内工作，同时各国却普遍采 取建筑节能措施，减少空调换气次数，以致有些人出现头疼、咽喉不适、 咳嗽、平衡感觉失调、倦怠、红斑、皮肤干燥等综合症状，这种病理反应 被称作“病态建筑综合症”或“办公室综合征”。

室内空气污染物主要来自于室外空气中的侵入污染物和室内建筑及装 潢材料、现代办公设备和人体自身所产生的污染物，悬浮在空气中的固态 粒子或液态小滴物质统称为气溶胶，气溶胶是大气不可或缺的组成部分， 无论是室外污染物还是室内污染物，均以气溶胶形式存在于空气中。室外 空气中的污染物是通过房屋的门、窗进入到室内的，它主要来源于燃料燃 烧、工业生产和交通运输，所产生的对人体有害的污染物是PM2.5、SO₂、 NO₂和CO等。综上所述，室内空气中包含大量危害人体健康的气溶胶污 染物，它们同时来自于室外和室内，主要包括可吸入颗粒物、各种有害气 体及细菌和病毒。人体通过呼吸作用将污染物吸入体内，结果引发呼吸道 疾病、癌症等。如何采取有效措施，降低室内污染源的发生，从而提高人 的生存质量，是在当前大面积空气污染无法在短期内根治的背景下急需解 决的重要问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种能起到降低室内污染物浓度并 同时完成室内外换气功能的核孔膜纱、核孔膜纱窗及核孔膜纱的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明首先提供了一种核孔膜纱，其包括核孔 膜层和支撑所述核孔膜层的基底层。

优选地，所述核孔膜层上微孔的形状为单锥孔或双锥孔。

优选地，所述核孔膜层的厚度为5μm～50μm。

优选地，所述核孔膜层上的微孔的孔径为0.1μm～10μm，所述核孔膜 层上的微孔的密度为1×10⁵/cm²～3.0×10⁸/cm²。

优选地，所述核孔膜层的材质为聚酯或聚碳酸酯或聚丙烯或聚乙烯。

优选地，所述核孔膜层具有透明区和非透明区，所述透明区上涂覆有 热熔胶或透明树脂。

优选地，所述基底层为塑料纱网。

优选地，所述基底层为塑料薄膜；所述塑料薄膜上设置有镂空区和非 镂空区，所述非镂空区和所述核孔膜层间设置有胶层。

更优选地，所述塑料薄膜的厚度为20μm～3000μm，所述胶层的厚度 为1μm～10μm。

更优选地，所述胶层的材质为热熔胶或不干胶或热粘合树脂。

本发明还提供了一种核孔膜纱窗，其包括上述任一项中所述的核孔膜 纱。

优选地，所述核孔膜纱窗为隐形纱窗。

本发明还提供了一种制备核孔膜纱的方法，其包括：热复合核孔膜和 基底层，得到核孔膜纱。

优选地，所述核孔膜通过如下方法制备：

用能量为5MeV/u～25MeV/u的重原子核在大气中辐照原料膜后，再用 蚀刻液在60℃～90℃下蚀刻辐照后的原料膜5min～50min，其中所述原料 膜为聚酯或聚碳酸酯或聚丙烯或聚乙烯，所述蚀刻液为2mol/l～8mol/l的 氢氧化钾或氢氧化钠溶液和重量百分比为5%～10%的次氯酸钠溶液的混 合液。

优选地，所述核孔膜还经过印刷图案处理。

优选地，所述基底层为塑料纱网，所述热复合的温度为60℃～100℃。

优选地，所述基底层为塑料薄膜，所述热复合的温度为80℃～130℃； 在将所述核孔膜和所述塑料薄膜热复合前，对所述塑料薄膜作如下处理： 在塑料薄膜上涂覆热熔胶或不干胶或热粘合树脂，局部镂空塑料薄膜。

本发明提供的核孔膜纱，其将核孔膜层和基底层复合在一起，从而得 到了机械强度高、使用寿命长、空气过滤效果好且可卷曲的核孔膜纱，该 核孔膜纱可阻挡室外大气污染物进入室内，同时使室内污染物在换气时流 至室外，大大减低室内污染物浓度，而且使用方便，便于运输及工业化应 用；本发明提供的核孔膜纱窗结构简单，可将可卷曲的核孔膜纱与现有的 纱窗有机结合在一起，使用方便，美观性好。

本发明提供的制备核孔膜纱的方法，将塑料薄膜或塑料纱网与核孔膜 结合在一起，避免了核孔膜机械强度低、易破损的缺陷，所述方法步骤简 单，所用原料便宜易得，易于实现工业化生产。

附图说明

图1为本发明核孔膜纱的结构示意图；

图2为本发明核孔膜纱的实施例的结构示意图；

图3为本发明核孔膜纱的另一实施例的结构示意图；

图4为图3的立体结构示意图；

图5为本发明核孔膜纱窗的实施例的工作示意图。

图中标示如下：

核孔膜层-1，基底层-2，塑料纱网-21，塑料薄膜-22，镂空区-221，非 镂空区-222，胶层-3。

具体实施方式

为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具 体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明 还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不 违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例 的限制。

如表1所示，为空气中主要气溶胶颗粒物的尺寸，其单位为微米（μm）， 由该表可看出，空气中的气溶胶颗粒物尺寸范围广，种类多。

表1

0.001～1.0 氡及其子体       0.01～0.1 病毒       0.01～10 厨房油烟 烟草烟雾     0.01～100 金属尘及烟       0.1～10 木材燃烧 碳灰 空气清新剂 细菌 0.1～100 烟道灰 煤气燃烧 汽车尾气 水泥尘 1.0～10 喷发胶       1.0～100 煤灰 石棉 孢子   1.0～1000 面粉灰       10～100 花粉       10～1000 飞灰       ～1000 降尘      

如图1所示，本发明提供的核孔膜纱包括核孔膜层1和支撑所述核孔膜层 1的基底层2，基底层2的存在有效提高了核孔膜层1的机械强度，核孔膜层 1上的微孔不但能透气传质，而且微孔孔壁和膜表面具有扑捉收集气体中颗粒 物的特性，因此本发明的核孔膜纱不但能完成室内外空气交换，增加室内新鲜 空气，而且能阻挡室外污染物进入室内，将室内污染物通过核孔膜层1的微孔 流到室外。

在本发明的一个优选实施方案中，所述核孔膜层1上微孔的形状为单 锥孔或双锥孔。

在本发明的一个优选实施方案中，所述核孔膜层1的厚度为5μm～ 50μm，更优选地，厚度为10μm～30μm。

在本发明的一个优选实施方案中，所述核孔膜层1上的微孔的孔径为 0.1μm～10μm，所述核孔膜层1上的微孔的密度为1×10⁵/cm²～3.0×10⁸/cm²， 更优选地，微孔的密度为1×10⁵/cm²～1.5×10⁷/cm²，本领域技术人员可根据 具体的空气条件来选择合适的核孔膜层1上的微孔的孔径，根据所需的换 气量来选择合适的核孔膜层1上的微孔的密度。

如表2所示，为当核孔膜层1上的微孔孔径不同时，核孔膜纱的气溶 胶颗粒的收集效率和空气中气溶胶粒径的关系表。

表2

以微孔孔径为8.0μm的核孔膜层为例，其扑捉收集粒子效率与粒子大 小有关，对粒径为10nm至300nm粒子收集效率仅为20%，对小于10nm 粒子，粒径越小收集效率越高，当粒子小至1nm，收集效率高达到90%。 对300nm以上粒子，粒径越大，收集效率越高，当粒子大至1微米，收集 效率达70%，粒子大至2.5微米时，收集效率可达90%。与表1相结合， 室外空气中90%以上的降尘、飞灰、花粉可被核孔膜阻挡在外；70%以上 的煤灰、水泥尘、汽车尾气、煤气燃烧、烟道灰、细菌、碳灰、金属尘及 烟可被核孔膜层阻挡在外；而室内病毒绝大部分可透过核孔膜层的微孔随 空气流动由室内流到室外；对于室内的细菌、厨房油烟、烟草烟雾和氡及 其子体，一部分可透过核孔膜层的微孔到达室外，其它部分将被核孔膜层 的表面和微孔孔壁扑捉。

在本发明的一个优选实施方案中，所述核孔膜层1的材质为聚酯或聚 碳酸酯或聚丙烯或聚乙烯。

在本发明的一个优选实施方案中，所述核孔膜层1具有透明区和非透 明区，所述透明区上涂覆有热熔胶或透明树脂，核孔膜层1上的微孔被胶 覆盖，呈现透明的效果，其中热熔胶可为丙烯酸酯等常见的热熔胶，本发 明并不对此做进一步的限定；而核孔膜层1上未被热熔胶覆盖的微孔区域， 由于光的散射而形成乳白色区域，即非透明区，可呈现类似亚光玻璃的效 果。在实际应用中，可根据核孔膜层1需要的透气面积和图案选择具体的 透明区形状，而且透明区上涂覆的热熔胶或透明树脂还可以有效提高核孔 膜层1的机械强度。

在本发明的一个实施例中，所述基底层2为塑料纱网21。如图2所示， 核孔膜层1和塑料纱网21复合在一起可自由卷曲，方便使用及运输。

在本发明的另一个实施例中，如图3所示，所述基底层2为塑料薄膜 22，所述塑料薄膜22可为聚酯薄膜（PET）或聚氯乙烯（PVC）或聚乙烯 （PE）或聚丙烯（PP）或PETG等常见的薄膜；所述塑料薄膜22上设置 有镂空区221和非镂空区222，所述非镂空区222和所述核孔膜层1间设 置有胶层3。塑料薄膜22上的镂空区221用于核孔膜层1的微孔通气，本 领域技术人员可容易知道，所述镂空区221的形状大小可根据实际需求灵 活选择，可为连续规则图形，如矩阵排列的圆孔（如图4所示）；或非连 续形状，如与核孔膜层1的非透明区相对应。

在图3所示的实施例中，塑料薄膜22宽于核孔膜层1，因此胶层3优 选地可位于核孔膜层1的宽度方向上的两边，塑料薄膜22与核孔膜层1的 可透气微孔相对应处设置有镂空区221。

进一步地，所述塑料薄膜22的厚度优选为20μm～3000μm，更优选地， 厚度为30μm～300μm，所述胶层3的厚度优选为1μm～10μm。在本发明的 一个具体实施方案中，所述胶层3的材质为热熔胶或不干胶或热粘合树脂， 其中热粘合树脂优选为PE或PETG等。

本发明进一步地公开了一种制备核孔膜纱的方法，其包括：热复合核 孔膜和基底层，得到核孔膜纱，所述基底层能起到支撑所述核孔膜的作用。

上述公开的方法中所使用的核孔膜可采用本领域常用的方式得到，优 选地，采用下述方法制备：

用能量为5MeV/u～25MeV/u的重原子核在大气中辐照原料膜后，再用 蚀刻液在60℃～90℃下蚀刻辐照后的原料膜5min～50min，其中所述原料 膜为聚酯或聚碳酸酯或聚丙烯或聚乙烯，所述蚀刻液为2mol/l～8mol/l的 氢氧化钾或氢氧化钠溶液和重量百分比为5%～10%的次氯酸钠溶液的混 合液。

在本发明方法的一个优选实施方案中，所述核孔膜还可经过印刷图案 处理，其具体可采用如下方法：

根据需要的开孔面积、图案以及机械强度，制备印刷版；用凹版印刷 机在核孔膜上印刷热熔胶或透明树脂，在核孔膜上有胶的区域，微孔被胶 覆盖，形成透明区域；而未被胶覆盖的微孔区域，由于光的散射而成乳白 色区域，呈现类似亚光玻璃的效果。

在本发明方法的一个优选实施方案中，所述基底层为塑料纱网，热复 合核孔膜和塑料纱网，即得到核孔膜纱，所述热复合可采用本领域熟知的 方式实现，如使用热覆膜机。热复合的温度优选为60℃～100℃，以在达 到将核孔膜和塑料纱网复合的同时，不损伤核孔膜上的微孔。当基底层2 为塑料纱网21时，本发明提供的核孔膜纱可采用本方法制备。

在本发明方法的一个优选实施方案中，所述基底层为塑料薄膜，所述 热复合的温度为80℃～130℃，以在达到将核孔膜和塑料纱网复合的同时， 不损伤核孔膜上的微孔。在将所述核孔膜和所述塑料薄膜热复合前，对所 述塑料薄膜作如下处理：在塑料薄膜上涂覆热熔胶或不干胶或热粘合树脂， 局部镂空塑料薄膜。当基底层2为塑料薄膜22时，本发明提供的核孔膜纱 可采用本方法制备。

本发明还公开了一种核孔膜纱窗，其包括本发明中所公开的核孔膜纱。 本领域技术人员容易知道，将本发明中所公开的核孔膜纱与公知的纱窗采 用常用的方法结合，即可获得使用方便，可阻挡室外大气污染物进入室内， 同时使室内污染物在换气时流至室外的核孔膜纱窗。在具体应用中，核孔 膜纱窗可由纱窗框和核孔膜纱结合而成，或使用核孔膜纱替代现有纱窗的 部分纱网；为了使用方便，所述核孔膜纱窗优选为隐形纱窗，这样在实际 应用中可将核孔膜纱窗整体卷曲。

如图5所示，空气中的粉层可被核孔膜纱窗上的核孔膜纱阻挡在室外， 而室内的病菌、病毒等可通过核孔膜纱的核孔膜层上的微孔随空气流动流 至室外，室内外的空气可自由流通达到换气的效果。

虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不被限定于上述实 施例，而只受所附权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行 修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。