本发明涉及高分子材料领域，具体涉及到一种五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片。
背景技术：
随着城市空气污染的加剧，雾霾天气逐渐增多，空气污染不仅能通过物理、化学、生物的侵蚀作用对周围物体产生破坏性的影响，而且污染气体经人的呼吸系统、皮肤表皮等部位对我们的呼吸道系统、神经系统、免疫能力、皮肤等产生严重的毒害作用。为此，人们常选用防护口罩对吸入的空气进行过滤和净化。传统使用的口罩都是采用纱布制成的，不符合医用卫生防护国家标准。
常规的防护口罩一般采用聚丙烯、聚乙烯等材料，通过sm熔喷工艺制备得到的单层或多层对称结构，主要通过无纺布形成的孔隙来达到过滤空气中的微小颗粒和微生物的作用。然而由于聚乙烯、聚丙烯等材料在熔喷过程中的熔体强度小，虽然可以通过调节静电力大小来调节非织造布纤维的直径，但是当制备超细纤维或纳米级的纤维时，其连续性、稳定性和均匀性都会受到一定阻碍，导致其过滤性能受到影响。此外，由于聚乙烯、聚丙烯等作为材质制备得到的非织造布的力学性能有待提高，其每一层纤维之间，以及层间的结合力弱，经过水洗、紫外杀菌等操作时，其微孔结构容易被破坏，过滤性能受到极大的影响，从而不能多次重复使用，甚至只能作为一次性产品使用。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片，其由聚酰胺酸溶液经过静电纺丝制备得到；所述聚酰胺酸溶液的制备原料包括a组分和b组分；所述a组分为芳香二酐；所述b组分为联嘧啶二胺和/或芳香二胺。
作为一种优选的技术方案，所述芳香二胺选自二苯醚二胺、三苯二醚二胺、双酚a型二胺、对苯二胺、间苯二胺、苯并咪唑联苯二胺、联苯二胺、5,5’-双(4-氨基苯氧基)-2,2’-联嘧啶、2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷中的一种或多种。
作为一种优选的技术方案，所述芳香二酐选自均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、联苯二酐、二苯醚二酐、二苯酮二酐、三苯二醚二酐中、双-(3,4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷的一种或多种；优选的，所述芳香二酐为3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐或双-(3,4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷。
作为一种优选的技术方案，所述五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片依次包括第一强力支撑层、第一功能支撑层、过滤功能层、第二功能支撑层、第二强力支撑层；所述过滤功能层的厚度为0.5～3.0μm；所述功能支撑层的厚度为5-10μm；所述强力支撑层的厚度为10～50μm。
作为一种优选的技术方案，所述过滤功能层的纤维直径0.05～0.5μm；所述功能支撑层的纤维直径0.5～1.0μm；所述强力支撑层的纤维直径为1～5μm。
本发明的第二个方面提供了如上所述的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、纺丝液的配制：将等摩尔量的a组分和b组分在有机溶剂中混合均匀后，机械搅拌，并在氮气保护不高于10℃下反应4～12小时，得到所述纺丝液；
步骤二、静电纺丝：五组静电纺丝头按顺序排在一条线上，挤出电纺，电纺所形成的聚酰胺酸纤维依次分层落在钢质传送带上形成纤维直径不同的五层复合结构的非织造布；
步骤三、热亚胺化：将上述五层复合结构的非织造布经传送带导入高温炉在200～400℃下亚胺化形成五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片。
作为一种优选的技术方案，所述纺丝液包括过滤功能层纺丝液，其绝对粘度0.6～1.4pa.s。
作为一种优选的技术方案，所述纺丝液包括功能支撑层纺丝液，其绝对粘度1.8～3.0pa.s。
本发明的第三个方面提供了如上所述的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片在医用防护领域中的应用。
有益效果：本发明中，在核心过滤功能层内外两侧通过对称设置超细纤维功能支撑层和较粗纤维强力支撑层，利用每一层的不同直径纤维相互搭接编织成三维网状结构，层层截留环境中的微粒和病菌。此外，由于最外的强力支撑层纤维较粗，强力大，孔径大，环境中的微粒碰撞在其表面后由于惯性和力的反作用而改变方向，沉降或粘附在最外层上，能够有效保护核心过滤功能层。而且由于最外层和次外层纤维直径相对较粗，所形成的三维网状结构较稳定，在经过水煮、水洗、高温烘烤、紫外辐射、或微波加热等重复使用要求的消毒处理加工时，容易除掉其中所截留的微粒，使其处理前后的孔隙率基本保持一致，不损失其过滤效率。得到的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片的热分解温度大于540℃，耐水蒸水煮；耐紫外辐射；高度绝缘；荷静电(静电压大于2000伏特)；孔隙率超过90％；功能层平均孔径约为0.2微米，85l/min空气流速下的压差约为低于210pa，对0.3微米以上粒径的颗粒的拦截率大于99.9％。并且将其置于150℃烘箱中烘烤2小时，取出后水煮45min，干燥，然后重复此操作50次模拟重复使用要求的消毒处理加工过程后，对0.3微米以上粒径的颗粒的拦截率依然大于95％。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
在本文中，诸如第一、第二、第三等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
本发明的第一方面提供了一种五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片，其由聚酰胺酸溶液经过静电纺丝制备得到；所述聚酰胺酸溶液的制备原料包括a组分和b组分；所述a组分为芳香二酐；所述b组分为联嘧啶二胺和/或芳香二胺。
聚酰亚胺大分子主链中有大量含氮五元杂环、苯环、醚键、羰基键以及酰胺键，其中的酰胺键尤为重要，而且芳环中的碳和氧以双键相连以及芳杂环的共轭效应，都有效地增强了结合能，当辐射线最用于聚酰亚胺纤维时，分子可吸收辐射远不足以打开分子链上的原子间共价键，正是由于这种分子结构的存在，使得聚酰亚胺纤维能够耐高辐射，耐高温、耐化学腐蚀，分子链不易断裂，具有较好的热稳定性和优良的机械力学性能，在原子能工业、空间环境、航空航天、国防建设、新型建筑、高速交通工具、海洋开发、体育器械、新能源、环境产业以及防护用具等领域具有良好的应用前景。
本发明中所述芳香二胺是指分子结构中含有苯环的二胺，可以为对称结构的二胺，也可以为非对称结构的二胺，包括但不限于分子结构中还含有咪唑、环烷烃、环氧烷等结构的二胺。需要说明的是，此芳香二胺不包括分子结构中含有咪唑结构的芳香二胺。
在一些实施方式中，所述芳香二胺选自二苯醚二胺、三苯二醚二胺、双酚a型二胺、对苯二胺、间苯二胺、苯并咪唑联苯二胺、联苯二胺、2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷中的一种或多种。
进一步地，所述芳香二胺为2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷。
本发明中所述芳香二酐是分子结构中含有苯环的四元酸，经过脱水得到的二酐，对其具体结构不做特殊限定，可以为对称的芳香族二酐，也可以为非对称的芳香二酐，在包含苯环结构外，还可以包含有机硅等成分。
在一些实施方式中，所述芳香二酐选自均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、联苯二酐、二苯醚二酐、二苯酮二酐、三苯二醚二酐中、双-(3,4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷的一种或多种。
进一步优选的，所述芳香二酐为3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐或双-(3,4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷。
所述双-(3,4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷具有如下结构：
申请人在完成本发明的过程中发现，通过选用特定结构的芳香二酐不仅可以有助于改善空气滤片的热稳定性，改善其耐水煮、高温烘烤等特性，从而增大其重复使用率。还可以增大其吸湿性，降低呼出的湿气带来的不舒服感，有效改善其使用舒适度。
在一些实施方式中，所述联嘧啶二胺为5,5’-双[p-(4-氨基苯氧基)苯氧基]联嘧啶和/或5,5’-双(4-氨基苯氧基)-2,2’-联嘧啶。
进一步优选的，所述联嘧啶二胺为5,5’-双(4-氨基苯氧基)-2,2’-联嘧啶。所述5,5’-双(4-氨基苯氧基)-2,2’-联嘧啶具有如下结构：
在一些实施方式中，所述五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片依次包括第一强力支撑层、第一功能支撑层、过滤功能层、第二功能支撑层、第二强力支撑层；所述过滤功能层的厚度为0.5～3.0μm；所述功能支撑层的厚度为5-10μm；所述强力支撑层的厚度为10～50μm。
进一步地，所述过滤功能层的纤维直径0.05～0.5μm；所述功能支撑层的纤维直径0.5～1.0μm；所述强力支撑层的纤维直径为1～5μm。
本发明的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片中，第一/五层(最外/内层)为较粗纤维强力支撑层，第二/四层为超细纤维功能支撑层，第三层，即五层对称结构的中间层，是聚酰亚胺纳米纤维构成的过滤核心功能层。本发明中将不同纤维尺寸的静电纺薄膜层按照特定直径尺寸的纤维层叠设置，将较粗纤维的强力支撑层作为滤片的内外两层，将超细纤维的功能支撑层作为次外层，然后在功能支撑层之间设置纳米纤维层，得到五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片。
本发明中，在核心过滤功能层内外两侧通过对称设置超细纤维功能支撑层和较粗纤维强力支撑层，利用每一层的不同直径纤维相互搭接编织成三维网状结构，层层截留环境中的微粒和病菌。此外，由于最外的强力支撑层纤维较粗，强力大，孔径大，环境中的微粒碰撞在其表面后由于惯性和力的反作用而改变方向，沉降或粘附在最外层上，能够有效保护核心过滤功能层。而且由于最外层和次外层纤维直径相对较粗，所形成的三维网状结构较稳定，在经过水煮、水洗、高温烘烤、紫外辐射、或微波加热等重复使用要求的消毒处理加工时，容易除掉其中所截留的微粒，使其处理前后的孔隙率基本保持一致，过滤效率不损失。此外，申请人通过合理选用聚酰胺酸制备单体，利用这些单体制备得到的聚酰亚胺结构中的大量刚性苯环结构，使制备得到的空气滤片具有较高的热稳定性、好的紫外辐射性能，以及高度的结缘性之外，还能使空气滤片具备好的吸湿性，避免佩戴过程中因呼出的湿热空气使面部一直处于湿热环境，从而引起的不舒适感。
本发明的第二个方面提供了如上所述的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、纺丝液的配制：将等摩尔量的a组分和b组分在有机溶剂中混合均匀后，机械搅拌，并在氮气保护不高于10℃下反应4～12小时，得到所述纺丝液；
步骤二、静电纺丝：五组静电纺丝头按顺序排在一条线上，挤出电纺，电纺所形成的聚酰胺酸纤维依次分层落在钢质传送带上形成纤维直径不同的五层复合结构的非织造布；
步骤三、热亚胺化：将上述五层复合结构的非织造布经传送带导入高温炉在200～400℃下亚胺化形成五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片。
本发明的纺丝液是将聚酰胺酸的制备单体溶解在有机溶剂中，并在氮气保护下低温反应得到的，通过其中的溶剂含量来控制纺丝液的浓度，得到不同浓度的纺丝液供空气滤片的不同层纺丝，从而控制静电纺丝得到的纤维直径。本发明中不同层的聚酰胺酸制备单体可以相同，也可以不同。
本发明中对溶解聚酰胺酸制备单体的有机溶剂不做特殊限定，包括但不限于n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、或1-甲基-2吡咯烷酮(nmp)等。
在一些实施方式中，所述纺丝液包括过滤功能层纺丝液，其绝对粘度为0.6～1.4pa.s。
进一步地，所述滤功能层纺丝液的质量浓度为6％。
在一些实施方式中，所述纺丝液包括功能支撑层纺丝液，其绝对粘度为1.8～3.0pa.s；进一步地，其绝对粘度为2.0pa.s
进一步地，所述功能支撑层纺丝液的质量浓度为12％。
在一些实施方式中，所述纺丝液包括强力支撑层纺丝液，其绝对粘度为3.0～8.0pa.s。
进一步地，所述强力支撑层纺丝液的质量浓度为20％。
进一步地，所述的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、纺丝液的配制：将等摩尔量的a组分和b组分在有机溶剂中混合均匀后，机械搅拌，并在氮气保护不高于10℃下反应4～12小时，得到所述纺丝液；
步骤二、五组静电纺丝头按顺序排在一条线上，第一组三头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度20％左右，绝对粘度3.0～8.0pa.s；第二组两头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度12％左右，绝对粘度1.8～3.0pa.s；第三组一头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度6％左右，绝对粘度0.6～1.4pa.s；第四组两头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度12％左右，绝对粘度1.8～3.0pa.s；第五组三头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度20％左右，绝对粘度3.0～8.0pa.s；
步骤三、电纺所形成的聚酰胺酸超细纤维或纳米纤维依次分五层落在钢质传送带上形成纤维直径不同的五层复合结构的非织造布，经传送带导入高温炉在200-400℃下亚胺化形成聚酰亚胺超级空气滤片，滤片的平面尺寸为120*150-200*250cm2。
本发明的第三个方面提供了如上所述的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片在医用防护领域中的应用。
实施例
实施例1：提供了一种五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片，其包括五层复合结构，依次为第一强力支撑层、第一功能支撑层、过滤功能层、第二功能支撑层、第二强力支撑层；其中第一强力支撑层和第二强力支撑层的制备原料、层厚度、纤维直径均相同；第一功能支撑层和第二功能支撑层的制备原料、层厚度、纤维直径均相同。所述过滤功能层的厚度为1.8μm，其纤维直径为0.08μm；所述功能支撑层的厚度为8μm，其直径为0.7μm；所述强力支撑层的厚度为30μm，其直径为2.5μm。
上述五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、纺丝液的配制：将等摩尔量的a组分和b组分在n,n-二甲基甲酰胺中混合均匀后，机械搅拌，并在氮气保护5℃下反应8小时，得到所述纺丝液；
步骤二、五组静电纺丝头按顺序排在一条线上，第一组三头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度20％左右，绝对粘度4.8pa.s；第二组两头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度12％左右，绝对粘度2.0pa.s；第三组一头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度6％左右，绝对粘度0.8pa.s；第四组两头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度12％左右，绝对粘度2.0pa.s；第五组三头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度20％左右，绝对粘度4.8pa.s；
步骤三、电纺所形成的聚酰胺酸超细纤维或纳米纤维依次分五层落在钢质传送带上形成纤维直径不同的五层复合结构的非织造布，经传送带导入高温炉在380℃下亚胺化形成聚酰亚胺超级空气滤片，滤片的平面尺寸为160*220cm2。其中所述a组分为双-(3,4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷，所述b组分为5,5’-双(4-氨基苯氧基)-2,2’-联嘧啶。
本实施例中的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片的热分解温度约为556℃，耐水蒸水煮；耐紫外辐射；高度绝缘；荷静电(静电压大于2000伏特)；孔隙率约94％；功能层平均孔径约为0.2微米，85l/min空气流速下的压差约为209pa，对0.3微米以上粒径的颗粒的拦截率大于99.9％。并且将其置于150℃烘箱中烘烤2小时，取出后水煮45min，干燥，然后重复此操作50次模拟重复使用过程后，对0.3微米以上粒径的颗粒的拦截率依然大于98.0％。而且，将其安装在医用防护罩上，使用过的8人都认为有显著的吸湿效果，佩戴舒适度高。
实施例2：提供了一种五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片，其包括五层复合结构，依次为第一强力支撑层、第一功能支撑层、过滤功能层、第二功能支撑层、第二强力支撑层；其中第一强力支撑层和第二强力支撑层的制备原料、层厚度、纤维直径均相同；第一功能支撑层和第二功能支撑层的制备原料、层厚度、纤维直径均相同。所述过滤功能层的厚度为1.8μm，其纤维直径为0.08μm；所述功能支撑层的厚度为8μm，其直径为0.7μm；所述强力支撑层的厚度为30μm，其直径为2.5μm。
上述五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、纺丝液的配制：将等摩尔量的a组分和b组分在n,n-二甲基甲酰胺中混合均匀后，机械搅拌，并在氮气保护5℃下反应8小时，得到所述纺丝液；
步骤二、五组静电纺丝头按顺序排在一条线上，第一组三头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度20％左右；第二组两头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度12％左右；第三组一头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度6％左右；第四组两头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度12％左右；第五组三头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度20％左右；
步骤三、电纺所形成的聚酰胺酸超细纤维或纳米纤维依次分五层落在钢质传送带上形成纤维直径不同的五层复合结构的非织造布，经传送带导入高温炉在380℃下亚胺化形成聚酰亚胺超级空气滤片，滤片的平面尺寸为160*220cm2。其中所述a组分为双-(3,4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷，所述b组分为2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷。
本实施例中的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片耐水蒸水煮；耐紫外辐射；高度绝缘；荷静电(静电压大于2000伏特)；在85l/min空气流速下的压差约为218pa，对0.3微米以上粒径的颗粒的拦截率大于99.9％。并且将其置于150℃烘箱中烘烤2小时，取出后水煮45min，干燥，然后重复此操作50次模拟重复使用过程后，对0.3微米以上粒径的颗粒的拦截率约为94.5％。而且，将其安装在医用防护罩上，使用过的5人都认为有显著的吸湿效果，佩戴舒适度高。
实施例3：提供了一种五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片，其包括五层复合结构，依次为第一强力支撑层、第一功能支撑层、过滤功能层、第二功能支撑层、第二强力支撑层；其中第一强力支撑层和第二强力支撑层的制备原料、层厚度、纤维直径均相同；第一功能支撑层和第二功能支撑层的制备原料、层厚度、纤维直径均相同。所述过滤功能层的厚度为1.8μm，其纤维直径为0.08μm；所述功能支撑层的厚度为8μm，其直径为0.7μm；所述强力支撑层的厚度为30μm，其直径为2.5μm。
上述五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、纺丝液的配制：将等摩尔量的a组分和b组分在n,n-二甲基甲酰胺中混合均匀后，机械搅拌，并在氮气保护5℃下反应8小时，得到所述纺丝液；
步骤二、五组静电纺丝头按顺序排在一条线上，第一组三头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度20％左右；第二组两头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度12％左右；第三组一头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度6％左右；第四组两头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度12％左右；第五组三头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度20％左右；
步骤三、电纺所形成的聚酰胺酸超细纤维或纳米纤维依次分五层落在钢质传送带上形成纤维直径不同的五层复合结构的非织造布，经传送带导入高温炉在380℃下亚胺化形成聚酰亚胺超级空气滤片，滤片的平面尺寸为160*220cm2。其中所述a组分为3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐，所述b组分为联苯二胺。
本实施例中的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片高度绝缘；荷静电(静电压大于2000伏特)；在85l/min空气流速下的压差约为221pa，对0.3微米以上粒径的颗粒的拦截率大于99.9％。并且将其置于150℃烘箱中烘烤2小时，取出后水煮45min，干燥，然后重复此操作50次模拟重复使用过程后，对0.3微米以上粒径的颗粒的拦截率为90％。而且，将其安装在医用防护罩上，使用过的5人不认为有显著的吸湿效果，佩戴舒适度高。
实施例4：提供了一种五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片，其包括三层复合结构，依次为第一强力支撑层、第一功能支撑层和过滤功能层；其中，所述过滤功能层的厚度为1.8μm，其纤维直径为0.08μm；所述功能支撑层的厚度为8μm，其直径为0.7μm；所述强力支撑层的厚度为30μm，其直径为2.5μm。
上述五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、纺丝液的配制：将等摩尔量的a组分和b组分在n,n-二甲基甲酰胺中混合均匀后，机械搅拌，并在氮气保护5℃下反应8小时，得到所述纺丝液；
步骤二、三组静电纺丝头按顺序排在一条线上，第一组三头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度20％左右；第二组两头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度12％左右；第三组一头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度6％左右；
步骤三、电纺所形成的聚酰胺酸超细纤维或纳米纤维依次分三层落在钢质传送带上形成纤维直径不同的三层复合结构的非织造布，经传送带导入高温炉在380℃下亚胺化形成聚酰亚胺超级空气滤片，滤片的平面尺寸为160*220cm2。其中所述a组分为双-(3,4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷，所述b组分为5,5’-双(4-氨基苯氧基)-2,2’-联嘧啶。
本实施例中的三层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片高度绝缘；荷静电(静电压大于2000伏特)；在85l/min空气流速下的压差约为195pa，对0.3微米以上粒径的颗粒的拦截率大于99.8％。并且将其置于150℃烘箱中烘烤2小时，取出后水煮45min，干燥，然后重复此操作50次模拟重复使用过程后，对0.3微米以上粒径的颗粒的拦截率依然大于84.0％。
实施例5：提供了一种五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片，其包括三层复合结构，依次为第一功能支撑层、过滤功能层、第二功能支撑层；其中第一功能支撑层和第二功能支撑层的制备原料、层厚度、纤维直径均相同。所述过滤功能层的厚度为1.8μm，其纤维直径为0.08μm；所述功能支撑层的厚度为8μm，其直径为0.7μm。
上述五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、纺丝液的配制：将等摩尔量的a组分和b组分在n,n-二甲基甲酰胺中混合均匀后，机械搅拌，并在氮气保护5℃下反应8小时，得到所述纺丝液；
步骤二、三组静电纺丝头按顺序排在一条线上，第一组两头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度12％左右；第二组一头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度6％左右；第三组两头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度12％左右；
步骤三、电纺所形成的聚酰胺酸超细纤维或纳米纤维依次分三层落在钢质传送带上形成纤维直径不同的三层复合结构的非织造布，经传送带导入高温炉在380℃下亚胺化形成聚酰亚胺超级空气滤片，滤片的平面尺寸为160*220cm2。其中所述a组分为双-(3,4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷，所述b组分为5,5’-双(4-氨基苯氧基)-2,2’-联嘧啶。
本实施例中的三层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片在85l/min空气流速下的压差约为201pa，对0.3微米以上粒径的颗粒的拦截率大于99.8％。并且将其置于150℃烘箱中烘烤2小时，取出后水煮45min，干燥，然后重复此操作50次模拟重复使用过程后，对0.3微米以上粒径的颗粒的拦截率约为81.5％。
实施例6：提供了一种五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片，其包括三层复合结构，依次为第一强力支撑层、过滤功能层、第二强力支撑层；其中第一强力支撑层和第二强力支撑层的制备原料、层厚度、纤维直径均相同。所述过滤功能层的厚度为1.8μm，其纤维直径为0.08μm；所述强力支撑层的厚度为30μm，其直径为2.5μm。
上述五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、纺丝液的配制：将等摩尔量的a组分和b组分在n,n-二甲基甲酰胺中混合均匀后，机械搅拌，并在氮气保护5℃下反应8小时，得到所述纺丝液；
步骤二、五组静电纺丝头按顺序排在一条线上，第一组三头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度20％左右；第二组一头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度6％左右；第五组三头，聚酰胺酸纺丝液的质量浓度20％左右；
步骤三、电纺所形成的聚酰胺酸超细纤维或纳米纤维依次分三层落在钢质传送带上形成纤维直径不同的三层复合结构的非织造布，经传送带导入高温炉在380℃下亚胺化形成聚酰亚胺超级空气滤片，滤片的平面尺寸为160*220cm2。其中所述a组分为双-(3,4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷，所述b组分为5,5’-双(4-氨基苯氧基)-2,2’-联嘧啶。
本实施例中的三层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片在85l/min空气流速下的压差约为184pa，对0.3微米以上粒径的颗粒的拦截率大于99.9％。并且将其置于150℃烘箱中烘烤2小时，取出后水煮45min，干燥，然后重复此操作50次模拟重复使用过程后，对0.3微米以上粒径的颗粒的拦截率约为86.0％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
1.一种五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片，其特征在于，其由聚酰胺酸溶液经过静电纺丝制备得到；所述聚酰胺酸溶液的制备原料包括a组分和b组分；所述a组分为芳香二酐；所述b组分为芳香二胺和/或联嘧啶二胺。
2.如权利要求1所述的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片，其特征在于，所述芳香二胺选自二苯醚二胺、三苯二醚二胺、双酚a型二胺、对苯二胺、间苯二胺、苯并咪唑联苯二胺、联苯二胺、2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片，其特征在于，所述芳香二酐选自均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、联苯二酐、二苯醚二酐、三苯二醚二酐中、双-(3,4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷的一种或多种；优选的，所述芳香二酐为3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐或双-(3,4-苯二甲酸酐)二甲基硅烷。
4.如权利要求1所述的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片，其特征在于，所述联嘧啶二胺为5,5’-双[p-(4-氨基苯氧基)苯氧基]联嘧啶和/或5,5’-双(4-氨基苯氧基)-2,2’-联嘧啶。
5.如权利要求1～4任意一项所述的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片，其特征在于，所述五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片依次包括第一强力支撑层、第一功能支撑层、过滤功能层、第二功能支撑层、第二强力支撑层；所述过滤功能层的厚度为0.5～3.0μm；所述功能支撑层的厚度为5-10μm；所述强力支撑层的厚度为10～50μm。
6.如权利要求5所述的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片，其特征在于，所述过滤功能层的纤维直径0.05～0.5μm；所述功能支撑层的纤维直径0.5～1.0μm；所述强力支撑层的纤维直径为1～5μm。
7.如权利要求1～6任意一项所述的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、纺丝液的配制：将等摩尔量的a组分和b组分在有机溶剂中混合均匀后，机械搅拌，并在氮气保护不高于10℃下反应4～12小时，得到所述纺丝液；
步骤二、静电纺丝：五组静电纺丝头按顺序排在一条线上，挤出电纺，电纺所形成的聚酰胺酸纤维依次分层落在钢质传送带上形成纤维直径不同的五层复合结构的非织造布；
步骤三、热亚胺化：将上述五层复合结构的非织造布经传送带导入高温炉在200～400℃下亚胺化形成五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片。
8.如权利要求7所述的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片的制备方法，其特征在于，所述纺丝液包括过滤功能层纺丝液，其绝对粘度0.6～1.4pa.s。
9.如权利要求7所述的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片的制备方法，其特征在于，所述纺丝液包括功能支撑层纺丝液，其绝对粘度1.8～3.0pa.s。
10.如权利要求1～6任意一项所述的五层对称聚酰亚胺纳米纤维高效耐用空气滤片在医用防护领域中的应用。
技术总结