一种蓬松纳米滤材及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种蓬松纳米滤材，由基材、基材粘结层、纳米纤维过滤层、纳米纤维容尘层、无纺布粘结层和无纺布层经热压复合而得到的，其中，所述纳米纤维过滤层中纳米纤维的直径为100～200nm，孔径为500～3000nm；所述纳米纤维容尘层中纳米纤维的直径为500～900nm，孔径为8～20μm。本发明专利技术还提供了所述的蓬松纳米滤材的制备方法以及应用。本发明专利技术提供的蓬松纳米滤材的制备方法，能在传统的滤材表面复合上致密的静电纺丝纳米纤维过滤层和蓬松的静电纺丝纳米纤维容尘层，一体成型，且普遍适用于各种高分子纳米纤维材料。高分子纳米纤维材料。高分子纳米纤维材料。

【技术实现步骤摘要】
一种蓬松纳米滤材及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及微纳米过滤
，具体涉及一种蓬松纳米滤材及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]静电纺丝纳米纤维因其自身的纤维直径细、孔径小、孔隙率高的特点而具有很高的过滤效率和透气量，被广泛应用在空气过滤、液体过滤领域。单层纳米纤维具有匀度好、生产设备和工艺技术成熟、产品品质容易掌控、应用范围广等特点。但是，单层纳米纤维复合滤材结构较为单一，在过滤效率和纳污容量方面很难达到一个好的平衡点。实践证明，传统的单层纳米纤维复合过滤材料不能同时满足高的过滤效率和长的使用寿命。而多层纳米纤维复合过滤介质，既能满足高的过滤效率，又能满足长的使用寿命。因此，可以预期多层纳米纤维复合滤材在很多领域将会逐渐取代单层纳米纤维复合滤材，具有很好的市场前景。但是，现在静电纺丝工艺所制备的纳米纤维膜比较致密，虽然能有效的提升材料的过滤性能，但是却缺少容尘量，这是限制静电纺丝纳米纤维膜在过滤领域应用的一个关键痛点。蓬松的纳米纤维膜将会因其优异的性能扩展纳米纤维在过滤领域的应用方向。
[0003]在目前制备纳米纤维复合滤材的技术中，如申请号为201910442603.X、202010278243.7、202110159357.4等专利申请中公开的技术，实现了纳米纤维复合滤材的制备，但都有一定的局限性。
[0004]申请号为201910442603.X的中国专利技术专利所公布的一种纳米纤维符合过滤纸的生产工艺中，使用静电纺丝工艺直接将TPU纳米纤维复合在传统滤纸上实现的纳米纤维复合滤材的制备。其中纳米纤维膜是致密的，与其复合形成的滤材容尘量低，使用寿命短。申请号为202010278243.7的中国专利技术专利所公布的一种纳米复合燃油滤材及其制备方法中，使用的是基材，静电纺丝纳米纤维层和熔喷纤维层形成的三明治结构的复合滤材。其中纳米纤维层作为过滤层而蓬松的熔喷纤维层作为容尘层。但是熔喷纤维层因为纤维直径粗，作为容尘层具有较高的克重和较厚的厚度，另外由于其与纳米纤维过滤层所用的材质不一样，因此静电纺丝纳米纤维层和熔喷纤维层的复合强度差。申请号为202110159357.4的中国专利技术专利所公布的一种耐水洗口罩核心纤维滤材及其制备方法中，通过改变纺丝的环境湿度来实现在致密的静电纺丝纳米纤维过滤层上附着上一层蓬松的纳米纤维容尘层。但是其是通过改变环境湿度来实现的蓬松静电纺丝纳米纤维的制备，不具有普遍性，尤其是对于疏水性高分子材料和疏水性溶剂作为静电纺丝原液的工艺，因其对于湿度的不敏感性，将很难得到蓬松的纳米纤维。而大多液体过滤材料要求纤维具有较高的疏水性。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种蓬松纳米滤材的制备方法，能在传统的滤材表面复合上致密的静电纺丝纳米纤维过滤层和蓬松的静电纺丝纳米纤维容尘层，一体成型，且普遍适用于各种高分子纳米纤维材料。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种蓬松纳米滤材，由基材、基材粘结层、纳米纤维过滤层、纳米纤维容尘层、无纺布粘结层和无纺布层经热压复合而得到的，其中，所述纳米纤维过滤层中纳米纤维的直径为100～200nm，孔径为500～3000nm；所述纳米纤维容尘层中纳米纤维的直径为500～900nm，孔径为8～20μm。
[0008]本专利技术中，基材粘结层作用是将纳米纤维过滤层和基材经过热压后复合在一起；无纺布粘结层作用是将蓬松纳米纤维容尘层和无纺布经过热压后复合在一起。进一步地，所述基材粘结层和无纺布粘结层是热塑性聚氨酯溶液经静电喷雾后形成粘结纳米颗粒沉积于基材或纳米纤维容尘层上而形成的。
[0009]进一步地，所述基材粘结层和无纺布粘结层的克重为0.05g/m2～0.1g/m2。
[0010]进一步地，所述基材为木浆纤维、棉浆纤维或合成纤维滤材。
[0011]进一步地，所述无纺布为丙纶、涤纶、腈纶、氯纶或锦纶材质。
[0012]进一步地，所述纳米纤维过滤层和纳米纤维容尘层的材质选自聚偏氟乙烯、尼龙6、聚丙烯腈、聚苯乙烯中的至少一种。
[0013]进一步地，所述纳米纤维过滤层的厚度为1～5μm，克重为0.1～1g/m2；所述纳米纤维容尘层的厚度为20～100μm，克重为8～20g/m2。
[0014]第二方面，本专利技术提供了一种蓬松纳米滤材的制备方法，包括以下步骤：
[0015]S1.提供一基材，将粘结层静电喷雾溶液经过静电喷雾后形成的粘结纳米颗粒，所述粘结纳米颗粒沉积在所述基材的表面上形成基材粘结层；
[0016]S2.将过滤层静电纺丝溶液经过静电纺丝后形成过滤层纳米纤维，所述过滤层纳米纤维沉积在所述基材粘结层的表面上形成纳米纤维过滤层；
[0017]S3.将容尘层静电纺丝溶液经过静电纺丝后形成容尘层纳米纤维，所述容尘层纳米纤维沉积在所述纳米纤维过滤层的表面上形成纳米纤维容尘层；
[0018]S4.将粘结层静电喷雾溶液经过静电喷雾后形成的粘结纳米颗粒，所述粘结纳米颗粒沉积在所述纳米纤维容尘层的表面上形成无纺布粘结层；
[0019]S5.将无纺布覆盖在所述无纺布粘结层上，形成复合滤材；
[0020]S6.将所述复合滤材经过热压复合后，形成所述蓬松纳米滤材。
[0021]进一步地，粘结层静电喷雾溶液是将热塑性聚氨酯(TPU)溶解在N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中形成的，其中TPU的浓度为3％～6％，DMF的浓度为94％～97％。
[0022]进一步地，粘结纳米颗粒是将粘结层静电喷雾溶液在静电喷雾发射极电压为80kV，静电喷雾发射接收板电压为0kV，静电喷雾发射极与静电喷雾发射接收板之间的距离为20～30cm条件下静电喷雾形成的；粘结纳米颗粒的直径为500～800nm。
[0023]进一步地，基材粘结层和无纺布粘结层是在基材静电喷雾设备和无纺布静电喷雾设备的一侧使用纳米颗粒所用高压气枪喷出纳米颗粒所用高速气流分别横向吹过基材静电喷雾设备和无纺布静电喷雾设备空中的带有正电荷的粘结纳米颗粒，并在带有
‑
10kV高压电的接收板的吸引下，使带有正电荷的基材粘结纳米颗粒分别沉积在基材静电喷雾设备另一侧的基材表面上和无纺布静电喷雾设备另一侧的纳米纤维容尘层表面上形成的。基材位于接收板和基材静电喷雾发射极之间，距离接收板的距离为3cm；基材粘结层和无纺布粘结层的克重为0.05g/m2～0.1g/m2；基材可以是传统的木浆纤维、棉浆纤维或合成纤维滤材；
无纺布可以是传统的丙纶、涤纶、腈纶、氯纶、锦纶材质。
[0024]进一步地，纳米颗粒所用高压气枪喷出的纳米颗粒所用高速气流为温度为23
±
2℃，湿度为30
±
5％，气压为0.1～0.3MPa的空气。
[0025]进一步地，过滤层静电纺丝溶液和容尘层静电纺丝溶液的溶质是高分子聚偏氟乙烯(PVDF)、尼龙6(PA6)、聚丙烯腈(PAN本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蓬松纳米滤材，其特征在于，由基材、基材粘结层、纳米纤维过滤层、纳米纤维容尘层、无纺布粘结层和无纺布层经热压复合而得到的，其中，所述纳米纤维过滤层中纳米纤维的直径为100～200nm，孔径为500～3000nm；所述纳米纤维容尘层中纳米纤维的直径为500～900nm，孔径为8～20μm。2.根据权利要求1所述的一种蓬松纳米滤材，其特征在于，所述基材粘结层和无纺布粘结层是热塑性聚氨酯溶液经静电喷雾后形成粘结纳米颗粒沉积于基材或纳米纤维容尘层上而形成的。3.根据权利要求1所述的一种蓬松纳米滤材，其特征在于，所述基材粘结层和无纺布粘结层的克重为0.05g/m2～0.1g/m2；所述基材为木浆纤维、棉浆纤维或合成纤维滤材；所述无纺布为丙纶、涤纶、腈纶、氯纶或锦纶材质。4.根据权利要求1所述的一种蓬松纳米滤材，其特征在于，所述纳米纤维过滤层和纳米纤维容尘层的材质选自聚偏氟乙烯、尼龙6、聚丙烯腈、聚苯乙烯中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种蓬松纳米滤材，其特征在于，所述纳米纤维过滤层的厚度为1～5μm，克重为0.1～1g/m2；所述纳米纤维容尘层的厚度为20～100μm，克重为8～20g/m2。6.根据权利要求1～5任一项所述的一种蓬松纳米滤材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.提供一基材，将粘结层静电喷雾溶液经过静电喷雾后形成的粘结纳米颗粒，所述粘结纳米颗粒沉积在所述基材的表面上形成基材粘结层；S2.将过滤层静电纺丝溶液经过静电纺丝后形成过滤层纳米纤维，所述过滤层纳米纤维沉积在所述基材粘结层的表面上形成纳米纤维过滤层；S3.将容尘层静电纺丝溶液经过静电纺丝后形成容尘层纳米纤维，所述容尘层纳米纤维沉积在所述纳米纤维过滤层的表面上形成纳米纤维容尘层；S4.将粘结层静电喷雾溶液经过静电喷雾后形成的粘结纳米颗粒，所述粘结纳米颗粒沉积在所述纳米纤维容尘层的表面上形成无纺布粘结层；S5.将无纺布覆盖在所述无纺布粘结层上，形成复合滤材；S6.将所述复合滤材经过热压复合后，形成所述蓬松纳米滤材。7.根据权利要求6所述的一种蓬松纳米滤材的制备方法，其特征在于，步骤S1和S4中，所述粘结层静电喷雾溶液是将热塑性聚氨酯溶解在N,N
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二甲基甲酰胺溶剂中形成的，其中TPU的浓度为3％～6％，N,N
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二甲基甲酰胺的浓度为94％～97％；步骤S2和S3中，所述过滤层静电纺丝溶液和容尘层静电纺丝溶液的溶质选自聚偏氟乙烯、尼龙6、聚丙烯腈、聚苯乙烯中的至少一种，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪爱霞，董祥，
申请(专利权)人：昆承新材料科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：