一种用于空气净化的碳纤维多层过滤结构及其组件制造技术

本发明专利技术涉及空气过滤技术领域，尤其涉及一种用于空气净化的碳纤维多层过滤结构及其组件。所述过滤结构包括：活性碳纤维网状过滤层，贴覆在所述活性碳纤维网状过滤层上的热塑性纤维网状过滤层，贴覆在所述纳米热塑性纤维网状过滤层上的碳纤维毡过滤层。本发明专利技术通过三种不同表面和孔隙特性的碳纤维纤维织物进行组合配置设计，其中第一层碳纤维毡采用其发达孔隙结构进行较大颗粒物阻隔；第二层热塑性纤维网状过滤层通过其纤维发达的超细孔隙结构实现对空气中的细微颗粒的吸附过滤；而第三层活性碳纤维网通过其表面孔隙和表面吸附特性完成对有害气体分子和微尘颗粒的吸附去除，显著优化了对空气的过滤效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于空气净化的碳纤维多层过滤结构及其组件
本专利技术涉及空气过滤
，尤其涉及一种用于空气净化的碳纤维多层过滤结构及其组件。
技术介绍
本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。随着社会经济的高速发展和工业化、交通运输等行业发展的速度日益加快，空气污染问题日益严峻，空气中的各种尺寸的颗粒物、有害气体以及各种有害有毒的细菌、病毒等微生物颗粒不断增多，严重威胁着人们的身体健康，为了保证人们生活质量和健康状况，空气净化装置成为目前大众生活的必备产品，而对其空气过滤材料也提出了更高的要求。目前在空气净化装置中应用较多的空气过滤材料为各种有机纤维的多孔介质材料或活性炭颗粒介质材料，在各类空气过滤材料中，这些介质材料以无纺布织物为主要应用产品，其生产工艺简单、成本较低、过滤性能较好，得到广泛应用。然而，本专利技术人发现：传统的无纺布的功效单一，制备无纺布材料的材质也主要为有机纤维，难以对空气中的不同类型的固态颗粒和有害物质以及微生物形成较好的过滤效果，随着空气质量的不断下降，已逐渐不能满足人们的要求。
技术实现思路
针对上述的问题，本专利技术提供一种用于空气净化的碳纤维多层过滤结构及其组件。本专利技术利用碳纤维毡过滤层、热塑性纤维网状过滤层、活性碳纤维网状过滤层形成多功能的过滤材料，相对于传统的有机纤维的多孔介质材料或活性炭颗粒介质材料为空气过滤材料，显著优化了过滤效果。为实现上述专利技术目的，本专利技术公开如下的技术方案。本专利技术的第一方面，公开一种用于空气净化的碳纤维多层过滤结构，包括：活性碳纤维网状过滤层，贴覆在所述活性碳纤维网状过滤层上的热塑性纤维网状过滤层，贴覆在所述纳米热塑性纤维网状过滤层上的碳纤维毡过滤层。进一步地，所述活性碳纤维网状过滤层的材质为短切活性碳纤维，可选地，其厚度在1～5mm范围内，体密度控制在0.08～0.6g/cm3之间，单丝直径控制在4～10微米范围内，活性碳纤维的总比表面积在1000～2500m2/g，单丝表面的平均孔径在1.0～4.0nm。将所述短切活性碳纤维针刺成毡网状结构，即得活性碳纤维网状过滤层。可选地，所述短切活性碳纤维包括T300、T700、T800、T1000等中的一种。进一步地，所述热塑性纤维网状过滤层的单丝纤维直径控制在300～1500nm范围内。可选地，所述热塑性纤维网状过滤层的材质包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、对苯二甲酸乙二醇酯、对苯二甲酸丁二醇酯等中的任意一种，所述单丝纤维可采用现有的熔喷工艺制成。进一步地，所述热塑性纤维网状过滤层的体密度控制在0.05～0.1g/cm3，单层网状过滤层厚度在0.5～1mm范围内，总厚度控制在5～10mm范围内，该过滤层单丝纤维的比表面积在0.01～0.1m2/g范围内。进一步地，所述碳纤维毡过滤层的厚度在1～5mm范围内，过滤层克重在100～350g/m2范围内灵活设计，碳纤维毡的体密度控制在0.05～0.2g/cm3，碳纤维毡的碳纤维单丝直径控制在3～20微米范围内，单丝抗拉强度控制在0.5～1.2GPa，单丝拉伸模量大于30GPa，其总比表面积在500～1000m2/g。可选地，所述碳纤维毡过滤层的纤维包括T300、T700、T800、T1000等中的一种。本专利技术的第二方面，公开一种用于空气净化的碳纤维多层过滤组件，包括所述用于空气净化的碳纤维多层过滤结构和框架结构，所述框架结构将用于空气净化的碳纤维多层过滤结构的边缘封装后形成整体，即为用于空气净化的碳纤维多层过滤组件，空气依次通过碳纤维毡过滤层、热塑性纤维网状过滤层、活性碳纤维网状过滤层得到过滤。进一步地，所述框架结构包括金属铝合金网或碳纤维复合材料框架。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：通过三种不同表面和孔隙特性的碳纤维纤维织物进行组合配置设计，其中第一层碳纤维毡采用其发达孔隙结构进行较大颗粒物阻隔；第二层热塑性纤维网状过滤层通过其纤维发达的超细孔隙结构实现对空气中的细微颗粒的吸附过滤；而第三层活性碳纤维网通过其表面孔隙和表面吸附特性完成对有害气体分子和微尘颗粒的吸附去除，使得本专利技术的过滤结构不仅具备过滤大、小颗粒物的功能，还具备了去除空气中有害气体的作用，从而显著优化了对空气的过滤效果。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术实施例中碳纤维多层过滤结构的结构示意图，图中标记分别为：1-活性碳纤维网状过滤层、2-热塑性纤维网状过滤层、3-碳纤维毡过滤层。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。为了方便叙述，本专利技术中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。术语解释部分:本专利技术中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术的具体含义。正如前文所述，传统的无纺布的功效单一，制备无纺布材料的材质也主要为有机纤维，难以对空气中的不同类型的固态颗粒和有害物质以及微生物形成较好的过滤效果。因此，本专利技术提出了用于空气净化的碳纤维多层过滤结构及其组件；现结合说明书附图和具体实施例对本专利技术进一步说明。第一实施例一种用于空气净化的碳纤维多层过滤结构，参考图1，从上到下依次包括碳纤维毡过滤层3、热塑性纤维网状过滤层2、活性碳纤维网状过滤层1，过滤时空气从上到下依次通过上述各过滤层得到净化，其中：所述碳纤维毡过滤层3的厚度为1mm、体密度为0.05g/cm3，其材质为T300碳纤维，该过滤层的克重为100g/m2，碳纤维毡过滤层中的碳纤维单丝直径为3微米，单丝抗拉强度为0.5GPa，拉伸模量为30GPa，碳纤维毡过滤层的总比表面积为500m2/g。所述热塑性纤维网状过滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于空气净化的碳纤维多层过滤结构，其特征在于，包括：/n活性碳纤维网状过滤层；/n热塑性纤维网状过滤层，其贴覆在所述活性碳纤维网状过滤层上；以及/n碳纤维毡过滤层，其贴覆在所述纳米热塑性纤维网状过滤层上。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于空气净化的碳纤维多层过滤结构，其特征在于，包括：
活性碳纤维网状过滤层；
热塑性纤维网状过滤层，其贴覆在所述活性碳纤维网状过滤层上；以及
碳纤维毡过滤层，其贴覆在所述纳米热塑性纤维网状过滤层上。


2.如权利要求1所述的用于空气净化的碳纤维多层过滤结构，其特征在于，所述活性碳纤维网状过滤层的材质为短切活性碳纤维；
优选地，所述活性碳纤维网状过滤层的厚度为1～5mm，体密度为0.08～0.6g/cm3，单丝直径为4～10微米，活性碳纤维的总比表面积为1000～2500m2/g，单丝表面的平均孔径为1.0～4.0nm。


3.如权利要求2所述的用于空气净化的碳纤维多层过滤结构，其特征在于，所述短切活性碳纤维包括T300、T700、T800、T1000中的一种。


4.如权利要求1所述的用于空气净化的碳纤维多层过滤结构，其特征在于，所述热塑性纤维网状过滤层的单丝纤维为300～1500nm。


5.如权利要求1所述的用于空气净化的碳纤维多层过滤结构，其特征在于，所述热塑性纤维网状过滤层的材质包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、对苯二甲酸乙二醇酯、对苯二甲酸丁二醇酯中的任意一种。


6.如权利要求1所述的用于空气净化的碳纤维多层过...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱波，曹伟伟，乔琨，王永伟，赵圣尧，
申请(专利权)人：山东宽原新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37