一种完全可生物降解的过滤材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种完全可生物降解的过滤材料及其制备方法，(1)将纸浆添加驻留剂、驻极剂制成湿纸幅，纸幅定量为10～30g/m2；(2)将步骤(1)中所述湿纸幅水刺到水刺聚乳酸无纺布上，得到植物纤维

【技术实现步骤摘要】
一种完全可生物降解的过滤材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于新材料
，尤其涉及一种完全可生物降解的过滤材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]天然植物纤维是完全可生物降解材料，而且植物纤维自身也是一种多孔材料，具有较高的比表面积和较强的吸附性，因此以植物纤维为原料制备生物可降解性空气过滤材料具有很大的发展潜力。
[0003]但是植物纤维作为空气过滤材料具有纤维短，断裂强度低，遇水后极易破损而失去防护效果、不可驻极等不足；而聚乳酸酸纤维由于具有比植物纤维较大的长径比，由其制备的无纺布具有比植物纤维纸基材料较强的物理强度，同时具有一定的可驻极性，遇水后材料具有很好的结构稳定性，可以很好的弥补植物纤维纸基作为过滤材料的不足。虽然聚乳酸纤维也具有可生物降解性，但是其自然降解周期相较于植物纤维要长；且聚乳酸的流动性能较差，其熔喷纤维较粗，过滤性能相对较差。
[0004]中国专利文件CN111155356A(202010013651.X)公开了一种降温过滤材料，通过将植物纤维分散液与PLA纤维分散液混合均匀后进行抄造，然后进行压光，得到降温过滤材料。但是，该过滤材料结构致密，过滤阻力极大，且将两种纤维材料简单混合后抄造所得过滤材料仅能过滤烟气中的大颗粒物质，作为空气过滤材料其过滤性能仍然较低。
[0005]另外，将植物纤维和聚乳酸纤维混合制备植物纤维-聚乳酸过滤材料，面临着聚乳酸纤维难以分散的问题，不仅会导致形成的基材匀度极差，还会影响过滤基材的驻极效果，这些都会影响材料的过滤性能。/>
技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种完全可生物降解的过滤材料及其制备方法。本专利技术使用天然植物纤维水刺聚乳酸无纺布获得完全可生物降解的过滤基材，再经过亲肤处理、驻级处理，赋予其良好的穿戴的舒适性与较高的过滤效率，克服了天然植物纤维和聚乳酸材料两者结合使用过程中存在的驻极效果差、过滤效率低的缺陷。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种完全可生物降解的过滤材料，其特征在于，
[0009]定量为20g/m2～60g/m2；过滤效率为85％～99％；呼吸阻力为80Pa～200Pa；驻极后表面电位为1400V～1500V；横向抗张强度为0.2kN/m～0.3kN/m；纵向抗张强度1.0kN/m～3.0kN/m；紧度为0.2g/cm3～0.5g/cm3。
[0010]优选的，定量为30～40g/m2；过滤效率≥90％；呼吸阻力为80～160Pa；驻极后表面电位为1400～1500V；横向抗张强度为0.2～0.3kN/m；纵向抗张强度2.0～3.0kN/m；紧度为0.4～0.5g/cm3。
[0011]优选的，上述过滤材料由天然植物纤维通过水刺加工水刺到聚乳酸无纺布上得到
的。其中，植物纤维和聚乳酸无纺布的质量比为2:1～3。优选为20:13。
[0012]本专利技术还提供上述可生物降解的过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013](1)将纸浆添加驻留助滤剂、驻极剂制成湿纸幅，纸幅定量为10～30g/m2；
[0014](2)将步骤(1)中所述湿纸幅水刺到水刺聚乳酸无纺布上，得到植物纤维-聚乳酸无纺布过滤基材；
[0015](3)将步骤(2)中所述的过滤基材进行亲肤处理，使过滤材料具有良好的穿戴舒适性；
[0016](4)将经亲肤处理得到的过滤基材经干燥处理后，进行驻极处理，使过滤材料表面具有较高的静电电位，得到具有高过滤效率的可完全生物降解的过滤材料。
[0017]优选的，步骤(1)中所述纸浆包括制浆造纸领域易获得的针叶木浆、阔叶木浆、麦草浆、棉浆、棉短绒浆、竹浆及以天然纤维为原料通过物理和化学方法制得的纸浆纤维素，进一步优选为棉短绒浆。
[0018]优选的，步骤(1)中，纸浆经粘状打浆、上浆系统，使用斜网纸机制备湿纸幅；进一步优选的，上浆系统中，上浆浓度为0.5％～1.5％，优选的上浆浓度为1％。
[0019]优选的，步骤(1)中所述驻留剂为阳离子聚丙酰胺，用量为纸浆绝干质量的2％，驻极剂为无机驻极剂，主要为电气石粉、氮化硅等，添加量为纸浆绝干质量的10％～30％，优选的为20％。纸幅定量优选为20g/m2。
[0020]优选的，步骤(2)中所述水刺聚乳酸无纺布为市售产品或者市售聚乳酸无纺布经过预处理得到。
[0021]进一步优选的，步骤(2)中所述的市售聚乳酸无纺布进行预处理的工艺如下：
[0022]商品聚乳酸无纺布的定量为8～15g/m2，优选的为13g/m2；
[0023]预水刺遍数为1～4次，优选的为1次；
[0024]预水刺水压为20～80bar，优选的为50bar；
[0025]水针板与纤网之间的距离为0～30mm，优选的为5mm。
[0026]对聚乳酸无纺布进行预水刺处理可使蓬松的无纺布压实，排除基材中的空气，可以加强后续水刺过程中，基材对水针能量的吸收，加强水刺过程中纤维的缠结。
[0027]优选的，步骤(2)中湿纸幅水刺到水刺聚乳酸无纺布上，其条件为：
[0028]水刺水压为10-50bar，优选的为30bar；
[0029]水针板与纤网之间的距离为0-30mm，优选的为20mm。
[0030]优选的，步骤(3)中所述的亲肤处理使用浸或者喷涂手感剂的方式进行，使用的手感剂为线性聚二甲基硅氧烷溶液。手感剂的使用量为纸浆绝干质量的为2～5％，优选的为3％。
[0031]优选的，步骤(4)中驻极条件如下：
[0032]驻极距离为1～10cm，优选的为4cm；
[0033]驻极电压为10～50kV，优选的为30kV；
[0034]驻极温度为30～100℃，优选的为40℃；
[0035]驻极时间为1～10min，优选的为3min。
[0036]本专利技术通过采用植物纤维基湿纸幅水刺到聚乳酸无纺布，结合亲肤处理与驻极处
理制备一种可完全生物降解的过滤材料。解决了制备口罩等所需过滤材料不可生物降解导致的环境问题，以及植物纤维作为过滤材料过滤效率低、强度低等问题。
[0037]本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
[0038]本专利技术以天然植物纤维与聚乳酸纤维无纺布为基材制备出完全可生物降解的过滤材料，且具有优异的穿戴舒适性、良好的机械使用性以及良好的驻极稳定性。满足过滤材料性能需求的同时，避免了由于一次性口罩的大量使用导致的医疗废物的大量产生，对环境造成的极大危害以及可能造成的二次污染问题。树立绿色生产和环保减碳的理念，推动口罩产业的可持续发展。
[0039]通过水刺工艺将湿纸幅水刺到预水刺处理的无纺布上，与直接将纸浆和聚乳酸混合制备植物纤维-聚乳酸过滤材料相比，具有以下优势：首先，纸浆纤维与聚乳酸纤维混合抄纸，面临着聚乳酸纤维难以分散的问题，不仅会导致形成的基材匀度极差，还会限制聚乳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种完全可生物降解的过滤材料，其特征在于，定量为20g/m2～60g/m2；过滤效率为85％～99％；呼吸阻力为80Pa～200Pa；驻极后表面电位为1400～1500V；横向抗张强度为0.2kN/m～0.3kN/m；纵向抗张强度1.0kN/m～3.0kN/m；紧度为0.2g/cm3～0.5g/cm3。2.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述过滤材料是天然植物纤维通过水刺加工水刺到聚乳酸无纺布上得到的；其中，植物纤维和聚乳酸无纺布的质量比为2:1～3。3.权利要求1～2所述可生物降解的过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将纸浆添加驻留助滤剂、驻极剂制成湿纸幅，纸幅定量为10～30g/m2；(2)将步骤(1)中所述湿纸幅水刺到水刺聚乳酸无纺布上，得到植物纤维-聚乳酸无纺布过滤基材；(3)将步骤(2)中所述的过滤基材进行亲肤处理，使过滤材料具有良好的穿戴舒适性；(4)将经亲肤处理得到的过滤基材经干燥后，进行驻极处理，使过滤材料表面具有较高的静电电位，得到具有高过滤效率的可完全生物降解的过滤材料。4.据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述纸浆包括制浆造纸领域易获得的针叶木浆、阔叶木浆、麦草浆、棉浆、棉短绒浆、竹浆及以天然纤维为原料通过物理和化学方法制得的纸浆纤维素。5.据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，纸浆经粘状打浆、上浆系统，使用斜网纸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李霞，赵传山，陈立栋，丁其军，
申请(专利权)人：舒昕科技有限公司，
类型：发明
国别省市：