【技术实现步骤摘要】
高效低阻微纳米纤维微观梯度结构过滤材料及其制备方法
本专利技术涉及空气过滤领域,具体涉及一种具有良好过滤效果的梯度复合结构过滤介质材料及其制备工艺。
技术介绍
空气是人类赖以生存的必要条件,由于生产和人类各种活动的影响,特别是工业废气的大量任意排放,空气中含有过量的粉尘及有害气体而遭到不同程度的污染。这几年来,PM2.5引起了社会的广泛关注,粉尘对呼吸道和眼睛等器官会造成很大危害。根据“绿色GDP核算报告”,仅北京一个城市,每年因环境污染造成的损失就高达116亿多元,其中大气污染对北京市造成的经济损失最严重,高达95.2亿元,占总污染造成损失的81.75%,由此可看出,环境污染对经济和社会的影响非常大,特别是大气污染更应值得关注。目前市场上的纤维空气过滤材料主要有玻璃纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、活性炭纤维等,但该类纤维空气过滤材料大部分是直通结构,仅对0.3μm以上的颗粒有较高的过滤效率,对亚微米颗粒以及较小粒子难以实现有效过滤。对于传统空气过滤材料,其使用周期短过滤阻力大,已无法完全满足人们对高效过滤材料的要求。随着纳米科技的发展,纳米材料由于具有独特且优异的性能越来越广泛地代替了传统材料,在分离、传感器及生物医学等领域应用。材料的微纳米多级结构赋予了其新颖的性质和特殊功能。与传统无纺布纤维相比,具有微纳米多级结构的静电纺纤维材料,不仅具有纤维直径和膜孔径小、孔隙率高,而且因为多级结构的引入,大幅度提高了纤维的比表面积和孔体积,增强了纤维膜的吸附和容尘体积,有效的提高材料的过滤效率。以静电纺纳米纤维膜为夹层的复合结构过滤材料,更适合过滤细小微粒,将纳米 ...
【技术保护点】
1.高效低阻微纳米纤维微观梯度结构过滤材料,其特征在于,包括纳米精细过滤层(A)、微米支撑初级过滤层(B)和保护面层(C);微米支撑初级过滤层和纳米精细过滤层交互叠加,设置在两层保护面层之间;所述纳米精细过滤层由平面基体纤维层(D)和锥体结构(E)组成,其中锥体结构(E)的尖端与网格基体纤维层(D)间的纤维形成沿尖端向平面基体纤维层(D)的取向结构,锥体结构(E)的锥角为10~70°,锥体尖端的间距为2~20mm;多个锥体结构(E)在平面基体纤维层(D)均布形成网格状结构;所述的微米支撑初级过滤层(B)由具有卷曲结构的微米纤维层组成;所述纳米精细过滤层具有网格状结构;所述的纳米精细过滤层表面带电或不带电;微米支撑过滤层带电或不带电。
【技术特征摘要】
1.高效低阻微纳米纤维微观梯度结构过滤材料,其特征在于,包括纳米精细过滤层(A)、微米支撑初级过滤层(B)和保护面层(C);微米支撑初级过滤层和纳米精细过滤层交互叠加,设置在两层保护面层之间;所述纳米精细过滤层由平面基体纤维层(D)和锥体结构(E)组成,其中锥体结构(E)的尖端与网格基体纤维层(D)间的纤维形成沿尖端向平面基体纤维层(D)的取向结构,锥体结构(E)的锥角为10~70°,锥体尖端的间距为2~20mm;多个锥体结构(E)在平面基体纤维层(D)均布形成网格状结构;所述的微米支撑初级过滤层(B)由具有卷曲结构的微米纤维层组成;所述纳米精细过滤层具有网格状结构;所述的纳米精细过滤层表面带电或不带电;微米支撑过滤层带电或不带电。2.根据权利要求1所述的高效低阻微纳米纤维微观梯度结构过滤材料,其特征在于,所述纳米精细过滤层中纳米纤维的直径为10~1000nm,克重为0.5~20g/m2;所述微米支撑初级过滤层的纤维材料的直径为1~100μm,克重为10~200g/m2。3.根据权利要求1所述的高效低阻微纳米纤维微观梯度结构过滤材料,其特征在于,所述微米支撑初级过滤层的纤维材料通过针刺、水刺、纺粘、熔喷或缝编获得的无纺布结构。4.根据权利要求1所述的高效低阻微纳米纤维微观梯度结构过滤材料,其特征在于,所述微米纤维层的纤维与水平面呈10-50°角,所述微米纤维层的纤维具有Z型、S型、螺旋或波浪卷曲结构;所述微米纤维层的纤维为短纤维时,自身具有卷曲结构;所述微米纤维层的纤维为长丝时,通过复合纺丝工艺获得卷曲结构;所述复合纺丝工艺所获得的复合纤维包括皮芯、偏芯或并列型结构。5.根据权利要求1所述的高效低阻微纳米纤维微观梯度结构过滤材料,其特征在于,所述微米支撑初级过滤层的材质包括聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚氨酯弹性纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇缩醛纤维、聚乳酸纤维、醋酯纤维、纤维素纤维、聚己内酯纤维、皮芯结构纤维、天然纤维或无机纤维;所述皮芯结构纤维包括PP/PE、PET/PE、PA/PE、PET/PA、PET/coPET纤维,其中PE、PA或coPET为皮层;所述天然纤维包括棉、木棉、黄麻、大麻、苎麻、罗布麻、椰壳纤维、菠萝纤维、竹原纤维或秸秆纤维;所述无机纤维包括玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维或玄武岩纤维。6.根据权利要求1所述的高效低阻微纳米纤维微观梯度结构过滤材料,其特征在于,所述保护面层的材质包括聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚酰胺纤维或纤维素再生纤维。7....
【专利技术属性】
技术研发人员:严玉蓉,张鹏,朱锐钿,赵耀明,邓玲利,邹飞,杨苏邯,张文韬,
申请(专利权)人:华南理工大学,广州纤维产品检测研究院,
类型:发明
国别省市:广东,44
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