一种用于室内净化空气的过滤材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及净化空气的过滤材料领域，具体涉及一种用于室内净化空气的过滤材料及制备方法。本发明专利技术的用于室内净化空气的过滤材料由如下方法制备得到：将聚酰胺酸溶解后陈放12～15h，得到聚酰胺溶液；将金属‑有机骨架材料分散于三乙醇胺中，得到金属‑有机骨架材料分散液；在所述聚酰胺酸溶液中加入所述金属‑有机骨架材料分散液，混匀之后冷冻干燥，热亚胺化获得聚酰亚胺复合气凝胶；将聚酰亚胺复合气凝胶分散于聚丙烯晴溶液形成纺丝液，纺丝，织布形成透明滤布；其中，所述聚酰胺酸溶解的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、硫氰酸钠或氯化锌。采用本发明专利技术的材料不但过滤效果很好，能将PM2.5颗粒彻底阻隔过滤，而且空气阻力很低。

A filter material and preparation method for indoor air purification

The invention relates to the field of filtering material for purifying air, in particular to a filter material for indoor air purification and a preparation method. The present invention for indoor air purification filter material prepared by the following method: the polyamic acid dissolved after Chen Fang 12 ~ 15h, obtained polyamide solution; metal organic framework material dispersed in triethanolamine, metal organic framework material dispersion; the addition of the metal organic framework material dispersion in the the polyamic acid solution, mixing after freeze drying, thermal imidization obtained polyimide composite aerogel; polyimide composite aerogel dispersion is formed in polyacrylonitrile spinning solution, solution spinning, weaving to form a transparent filter cloth; wherein, the polyamic acid solvent for two methyl formamide, two dimethyl sulfoxide, sodium thiocyanate or zinc chloride. The material used in this invention not only has good filtration effect, but also can completely block and filter PM2.5 particles, and the air resistance is very low.

【技术实现步骤摘要】
一种用于室内净化空气的过滤材料及制备方法
本专利技术涉及净化空气的过滤材料领域，具体涉及一种用于室内净化空气的过滤材料及制备方法。
技术介绍
PM2.5细颗粒物是指环境空气动力学直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物，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更大，PM2.5细颗粒物在空气中的含量越高，空气污染就越严重。由于PM2.5细颗粒物细小，因此很难去除，并且由于PM2.5细颗粒物无处不在，细颗粒物对人体健康的危害很大，因为直径越小，进入呼吸道的部位越深。10μm直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，2μm以下的可深入到细支气管和肺泡。细颗粒物进入人体到肺泡后，直接影响肺的通气功能，使机体容易处在缺氧状态。已经有大量流行病学证据表明，PM2.5有急性与慢性健康效应。急性健康效应体现在高PM2.5暴露增加患急性呼吸道疾病与心脑血管疾病的风险，慢性毒性体现在PM2.5可能诱发肺癌、COPD（慢性阻塞型肺炎）、心脑血管疾病等慢性疾病，也有研究表明对细颗粒物的暴露会影响人的免疫系统、神经系统等。而现有技术难以有效将PM2.5细颗粒物过滤，现有技术中主要通过空气净化器或带口罩等方式应对空气污染，然而在室内，通过空气净化器换气过滤只能将大颗粒污染物除去。通常情况下，口罩也只能拦截粒径在10微米以上的较大颗粒物，并且口罩也有诸多的不方便。此外，粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物也难以过滤，而且极易悬浮在空气中。将PM2.5细颗粒物快速聚集成大颗粒，可以有效消除雾霾的影响。而现有技术难以有效将PM2.5细颗粒物过滤，因此开发有高效过滤材料成为实现消除雾霾的有效途径。申请号为CN201610375070.4的专利申请公开了一种可循环利用、高效低阻、抗菌防雾霾的空气过滤材料。所述空气过滤材料包括基材层和过滤层，所述过滤层为负载抗菌剂的纳米纤维层，所述过滤层通过原位生长法制得，以非织造布为基材层。本专利技术所述空气过滤材料对PM2.5会产生逐级截留阻隔，能够高效地拦截PM2.5微小气溶胶粒子，对于2.5μm的颗粒的过滤效率可以达到100％，对于尺寸为0.5μm和0.3μm的颗粒的过滤效率可以达到99％，空气阻力为37Pa，克重为22.89g/m2；本专利技术所述空气过滤材料操作简便易行，充分吸附烟雾后，可以通过水洗除去其上吸附的烟雾粒子，实现多次重复利用。然而其需要负载大量的银离子，成本较高。申请号为CN201710440242.6的专利技术专利申请涉及空气过滤领域，公开了一种空气过滤材料，其技术要点是：由以下按照重量份的原料组成：细菌纤维素纤维50-100份、氧化锌2-10份、活性炭2-10份、磷酸二氢钾3-5份，玻化微珠30-50份、聚丙烯酸钠2-10份、氧化硅铝粉2-10份、四氧呋喃3-5份。包括按照重量份的原料组成:竹纤维10-20份、木质纤维10-20份和异丙醇3-5份。解决了现有过滤材料多使用无纺棉进行过滤，过滤效果一般，在现在PM2.5经常超标的情况下，原有的过滤材料很难发挥用处的问题。然而其过滤和清除PM2.5的效果有限，过滤后的空气仍然不能满足世界卫生组织的要求。申请号为CN201611025459.2的专利申请公开了一种空气过滤材料，包括依次复合的支撑保护层、吸附分解层和静电吸附层，所述吸附分解层包括高锰酸钾和活性炭。本专利技术中空气过滤材料可以对空气中的PM2.5等粉尘物和甲醛等有害气体形成有效的过滤和清除。然而其过滤和清除PM2.5的效果也是非常有限的。
技术实现思路
针对以上缺陷，本专利技术的第一个目的是提供一种对PM2.5颗粒的过滤效果好的用于室内净化空气的过滤材料，该材料透明，适用于家居窗户、空调等过滤净化空气的装置中。为了解决上述技术问题，本专利技术所述的一种用于室内净化空气的过滤材料由如下方法制备得到：（1）将聚酰胺酸溶解后陈放12～15h，得到聚酰胺酸溶液；（2）将金属-有机骨架材料分散于三乙醇胺中，得到金属-有机骨架材料分散液；（3）在所述聚酰胺酸溶液中加入所述金属-有机骨架材料分散液，混匀之后冷冻干燥，热亚胺化获得聚酰亚胺复合气凝胶；（4）将聚酰亚胺复合气凝胶分散于聚丙烯晴溶液形成纺丝液，纺丝，织布形成透明滤布；其中，步骤（1）所述聚酰胺酸溶解的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、硫氰酸钠或氯化锌。聚酰胺酸可以采用市售的，也可以合成，例如将芳香族二胺溶于非质子极性溶剂，然后加入均苯四酸二酐，在氮气的保护下完成低温缩聚得到聚酰胺酸。金属-有机骨架材料（MOFs）是由金属离子或金属簇组成的无机金属中心与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。是一种有机-无机杂化材料，也称配位聚合物，它既不同于无机多孔材料，也不同于一般的有机配合物。兼有无机材料的刚性和有机材料的柔性特征。所述热亚胺化可以采用现有的常规热亚胺化工艺，例如，直接将温度升至300摄氏度保持1小时即完成热亚胺化或者采用程序升温法，在100摄氏度下热处理1小时,200摄氏度下热处理1小时,然后再在300摄氏度下热处理0.5小时即完成热亚胺化。步骤（4）所述的纺丝可以为现有的常规纺丝方法，例如静电纺丝和气纺丝，所述纺丝的设备可以采用相应的市售设备。所述的纺丝的方法优选采用静电纺丝，因为具有纳米结构的金属-有机骨架材料颗粒容易团聚，从而影响金属-有机骨架材料的分散性和利用率，而静电纺丝得到的纤维材料可作为模板而起到均匀分散作用，同时也可发挥聚合物载体的柔韧性和易操作性，还可以利用金属-有机骨架材料和聚酰亚胺微纳米尺寸的表面复合产生较强的协同效应，提高对空气净化的效能。次外，静电纺丝还具有制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点。金属-有机骨架材料均匀的分布在聚酰胺酸中，制备得到的透明过滤材料中金属-有机骨架材料与聚酰亚胺相互作用，使空气中的大颗粒被拦截，小颗粒催化凝聚，空气能从多孔中透过，如果聚酰亚胺过量，则大量的小颗粒物不能被拦截，起不到过滤PM2.5的作用，如果金属-有机骨架材料过量，则材料的强度变差，过滤性能也很差，本专利技术的专利技术人经过大量的实验发现，当聚酰胺酸与所述金属-有机骨架材料的质量比为10～17：2～3时，得到的过滤材料强度好，过滤效果也好，空气阻力低，因此作为优选的技术方案，所述聚酰胺酸与所述金属-有机骨架材料的质量比为10～17：2～3。金属-有机骨架材料中的金属，对PM2.5小颗粒物中的有害物质具有一定的催化作用，经过试验发现金属-有机骨架材料的金属为Cu2+，Zn2+,V3+或Fe3+时，空气的过滤性能好，同时，空气中的有害物质能被有效的吸附催化分解，因此作为优选的技术方案，所述金属-有机骨架材料的金属为Cu2+，Zn2+,V3+或Fe3+。步骤（1）中所述的聚酰胺酸溶解在与溶剂中可采用加热、搅拌、超声等常规的方式促进聚酰胺酸的溶解。聚酰胺酸过量，溶剂过少，则聚酰胺酸溶解不充分，不利于后续的热亚胺化，得到的过滤材料不均匀，且性能很差；如果聚酰胺酸过少，溶剂过多，则冷冻干燥步骤耗费时间长，并且浪费溶剂，经过大量实验发现当聚酰胺酸与溶剂的质量比为20～27：8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于室内净化空气的过滤材料，其特征在于，所述用于室内净化空气的过滤材料由如下方法制备得到：（1）将聚酰胺酸溶解后陈放12～15h，得到聚酰胺酸溶液；（2）将金属‑有机骨架材料分散于三乙醇胺中，得到金属‑有机骨架材料分散液；（3）在所述聚酰胺酸溶液中加入所述金属‑有机骨架材料分散液，混匀之后冷冻干燥，热亚胺化获得聚酰亚胺复合气凝胶；（4）将聚酰亚胺复合气凝胶分散于聚丙烯晴溶液形成纺丝液，纺丝，织布形成透明滤布；其中，步骤（1）所述聚酰胺酸溶解的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、硫氰酸钠或氯化锌。

【技术特征摘要】
1.一种用于室内净化空气的过滤材料，其特征在于，所述用于室内净化空气的过滤材料由如下方法制备得到：（1）将聚酰胺酸溶解后陈放12～15h，得到聚酰胺酸溶液；（2）将金属-有机骨架材料分散于三乙醇胺中，得到金属-有机骨架材料分散液；（3）在所述聚酰胺酸溶液中加入所述金属-有机骨架材料分散液，混匀之后冷冻干燥，热亚胺化获得聚酰亚胺复合气凝胶；（4）将聚酰亚胺复合气凝胶分散于聚丙烯晴溶液形成纺丝液，纺丝，织布形成透明滤布；其中，步骤（1）所述聚酰胺酸溶解的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、硫氰酸钠或氯化锌。2.根据权利要求1所述的一种用于室内净化空气的过滤材料，其特征在于，所述聚酰胺酸与所述金属-有机骨架材料的质量比为10～17：2～3。3.根据权利要求1或2所述的一种用于室内净化空气的过滤材料，其特征在于，所述金属-有机骨架材料的金属为Cu2+，Zn2+,V3+或Fe3+。4.根据权利要求1或2所述的一种用于室内净化空气的过滤材料，其特征在于，所述聚酰胺酸与溶剂的质量比为20～27：85～103。5.根据权利要求1或2所述的一种用于室内净化空气的过滤材料，其特征在于，所述金属-有机骨架材料与三乙醇胺的质量比为1～7：40～100。6.如权利要求1—5任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，曾军堂，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51