本發(fā)明公開(kāi)了一種低阻復(fù)合空氣過(guò)濾材料的制備方法，屬于過(guò)濾材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

過(guò)濾材料由來(lái)已久，材質(zhì)包括真絲、粗麻、玻璃纖維、非織造布、陶瓷、多孔金屬材料、復(fù)合濾料等，這些材料雖具有一定的過(guò)濾效果，但存在過(guò)濾效率低、透氣透濕性能差等缺點(diǎn)，已不能滿足人們對(duì)高潔凈環(huán)境的要求，加上近年來(lái)環(huán)境污染嚴(yán)重，物理、生物、化學(xué)污染日益嚴(yán)重，普通過(guò)濾材料不具備隔絕病毒等微小生物的能力，且產(chǎn)品笨重、透氣透濕性能差，逐漸瀕臨淘汰。非織造布駐極材料通過(guò)加入帶電粒子使其具備靜電攔截效應(yīng)滿足了高效低阻要求，但其對(duì)顆粒物選擇識(shí)別度高，僅對(duì)帶電粒子具備高過(guò)濾效率，且耐溶劑、洗滌和放置性能差，具有一定的應(yīng)用限制。

采用復(fù)合膜方式制備高過(guò)濾效率、低過(guò)濾阻力納米纖維膜的方法，包括采用層層紡方式，如在PET微米靜電紡纖維膜表面紡一層PA6納米纖維，紡不同密集度復(fù)合膜；靜電紡纖維-非織造布復(fù)合法，研究分別采用三種非織造布為基布納米單層、微米單層和納米/微米多層復(fù)合材料的過(guò)濾性能；靜電紡纖維-織物復(fù)合法，研究PA6納米纖維膜沉積在尼龍/棉織物制備的復(fù)合膜過(guò)濾性能，研究表明靜電紡纖維-織物復(fù)合法過(guò)濾效率可達(dá) 99%，過(guò)濾阻力約為300～500Pa。

目前關(guān)于納米纖維膜產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)已有大量研究，但存在著性能缺陷，如直徑分布范圍大、強(qiáng)力低、過(guò)濾阻力大等，使產(chǎn)品性能變差、應(yīng)用范圍變窄，因此納米纖維過(guò)濾膜產(chǎn)品并未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。具有高過(guò)濾效率的納米膜是納米纖維的應(yīng)用領(lǐng)域之一，如何運(yùn)用已研發(fā)的產(chǎn)業(yè)化儀器研制出高效低阻、性能優(yōu)異的納米產(chǎn)品成為研究熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)目前過(guò)濾材料過(guò)濾效率低、透氣透濕性能差、強(qiáng)力低、過(guò)濾阻力大等，使產(chǎn)品性能變差、應(yīng)用范圍變窄的缺陷，提供了一種低阻復(fù)合空氣過(guò)濾材料的制備方法。本發(fā)明先利用竹纖維和漢麻纖維混合后進(jìn)行開(kāi)松，開(kāi)松后用梳理機(jī)梳理成竹纖維/漢麻纖維網(wǎng)，再放入針刺機(jī)中，針刺固結(jié)，得復(fù)合纖維材料，將其安裝至紡絲裝置的接收板表面，并紡絲聚丙烯腈溶液在復(fù)合纖維材料表面，將復(fù)合纖維兩面都紡絲后放入明膠和羧甲基殼聚糖制備的混合液中浸泡，浸泡后取出、熱軋、干燥，即可制備得到低阻復(fù)合空氣過(guò)濾材料，本發(fā)明制備得到的過(guò)濾材料，過(guò)濾效率高，過(guò)濾阻力小，過(guò)濾材料的孔徑大小和孔徑分布均勻，透氣透濕性能好。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）分別稱取10～15g竹纖維和8～10g漢麻纖維，分別用雙輥開(kāi)松機(jī)開(kāi)松后混合得混合纖維，將混合纖維再進(jìn)行開(kāi)松，將開(kāi)松后的混合纖維喂入梳理機(jī)中混合梳理成網(wǎng)，得竹纖維/漢麻纖維網(wǎng)后輸入針刺機(jī)中，在植針密度為1000～1200枚/m和機(jī)速為150～200r/min條件下針刺固結(jié)，得復(fù)合纖維材料；

（2）稱取20～30g聚丙烯腈加入到120～150mL由二氯甲烷和六氟異丙醇按體積比6:1混合的混合溶劑中，攪拌混合至固體完全溶解，制備得聚丙烯腈溶液，并裝入紡絲裝置的注射器中，將針頭與高壓發(fā)生器的正極相連，將上述復(fù)合纖維材料裝于接收裝置上，接收裝置與針頭的距離為15～18cm，紡絲電壓為25～30kV，紡絲液流量為0.5～0.7mL/min，紡絲液直接紡絲在復(fù)合纖維材料表面，紡絲5～6h，紡絲結(jié)束后，換復(fù)合纖維材料的另一面，繼續(xù)紡絲5～6h，紡絲后得過(guò)濾材料，備用；

（3）稱取20～30g明膠放入500mL燒瓶中，加入200～220mL去離子水，攪拌15～20min后靜置6～8h，靜置后加入10～15g羧甲基殼聚糖，在120～150r/min轉(zhuǎn)速條件下攪拌混合2～4h，混合后得混合液；

（4）將步驟（2）備用的過(guò)濾材料浸泡在上述混合液中，浸泡3～5h后取出，將浸泡后過(guò)濾材料在150～160℃條件下熱軋?zhí)幚?0～15min，熱軋?zhí)幚砗蠓湃牒嫦渲校?0～70℃條件下干燥8～10h，干燥后即可得到低阻復(fù)合空氣過(guò)濾材料。

本發(fā)明制備得到的空氣過(guò)濾材料的過(guò)濾阻力為360pa以下，透氣性為340～450L·m^-2·s^-1，透濕性為6.0～9.6m²·Pa/w，過(guò)濾材料過(guò)濾效率對(duì)于PM1～PM3等級(jí)微塵阻擋率大于99.95%。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明制備得到的過(guò)濾材料孔徑分布窄，孔徑大小均勻；

（2）本發(fā)明制備得到的過(guò)濾材料過(guò)濾效率高，對(duì)于PM1～PM3等級(jí)微塵阻擋率大于99.95%，過(guò)濾阻力低，力學(xué)強(qiáng)力高；

（3）本發(fā)明過(guò)濾材料的孔隙率高、透氣透濕性好，透氣性為340～450L·m^-2·s^-1，透濕性為6.0～9.6m²·Pa/w。

具體實(shí)施方式

分別稱取10～15g竹纖維和8～10g漢麻纖維，分別用雙輥開(kāi)松機(jī)開(kāi)松后混合，將混合纖維再進(jìn)行開(kāi)松，將開(kāi)松后的混合纖維喂入梳理機(jī)中混合梳理成網(wǎng)，將竹纖維/漢麻纖維網(wǎng)輸入針刺機(jī)中，在植針密度為1000～1200枚/m和機(jī)速為150～200r/min的條件下針刺固結(jié)，得復(fù)合纖維材料；稱取20～30g聚丙烯腈加入到120～150mL由二氯甲烷和六氟異丙醇按體積比6:1混合的混合溶劑中，攪拌混合至固體完全溶解，制備得聚丙烯腈溶液，并裝入紡絲裝置的注射器中，將針頭與高壓發(fā)生器的正極相連，將上述復(fù)合纖維材料裝于接收裝置上，接收裝置與針頭的距離為15～18cm，紡絲電壓為25～30kV，紡絲液流量為0.5～0.7mL/min，紡絲液直接紡絲在復(fù)合纖維材料表面，紡絲5～6h，紡絲結(jié)束后，換復(fù)合纖維材料的另一面，繼續(xù)紡絲5～6h，紡絲后得過(guò)濾材料，備用；稱取20～30g明膠放入500mL燒瓶中，加入200～220mL去離子水，攪拌15～20min后靜置6～8h，靜置后加入10～15g羧甲基殼聚糖，在120～150r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合2～4h，混合后得混合液；將備用的過(guò)濾材料浸泡在上述混合液中，浸泡3～5h后取出，將浸泡后過(guò)濾材料在150～160℃條件下熱軋?zhí)幚?0～15min，熱軋?zhí)幚砗蠓湃牒嫦渲?，?0～70℃條件下干燥8～10h，干燥后即可得到低阻復(fù)合空氣過(guò)濾材料。實(shí)例1

分別稱取10g竹纖維和8g漢麻纖維，分別用雙輥開(kāi)松機(jī)開(kāi)松后混合，將混合纖維再進(jìn)行開(kāi)松，將開(kāi)松后的混合纖維喂入梳理機(jī)中混合梳理成網(wǎng)，將竹纖維/漢麻纖維網(wǎng)輸入針刺機(jī)中，在植針密度為1000枚/m和機(jī)速為150r/min的條件下針刺固結(jié)，得復(fù)合纖維材料；稱取20g聚丙烯腈加入到120mL由二氯甲烷和六氟異丙醇按體積比6:1混合的混合溶劑中，攪拌混合至固體完全溶解，制備得聚丙烯腈溶液，并裝入紡絲裝置的注射器中，將針頭與高壓發(fā)生器的正極相連，將上述復(fù)合纖維材料裝于接收裝置上，接收裝置與針頭的距離為15cm，紡絲電壓為25kV，紡絲液流量為0.5mL/min，紡絲液直接紡絲在復(fù)合纖維材料表面，紡絲5h，紡絲結(jié)束后，換復(fù)合纖維材料的另一面，繼續(xù)紡絲5h，紡絲后得過(guò)濾材料，備用；稱取20g明膠放入500mL燒瓶中，加入200mL去離子水，攪拌15min后靜置6h，靜置后加入10g羧甲基殼聚糖，在120r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合2h，混合后得混合液；將備用的過(guò)濾材料浸泡在上述混合液中，浸泡3h后取出，將浸泡后過(guò)濾材料在150℃條件下熱軋?zhí)幚?0min，熱軋?zhí)幚砗蠓湃牒嫦渲校?0℃條件下干燥8h，干燥后即可得到低阻復(fù)合空氣過(guò)濾材料。

本發(fā)明制備得到的空氣過(guò)濾材料的過(guò)濾阻力為350pa，透氣性為340L·m^-2·s^-1，透濕性為6.0m²·Pa/w，過(guò)濾材料過(guò)濾效率對(duì)于PM1等級(jí)微塵阻擋率99.96%。

實(shí)例2

分別稱取13g竹纖維和9g漢麻纖維，分別用雙輥開(kāi)松機(jī)開(kāi)松后混合，將混合纖維再進(jìn)行開(kāi)松，將開(kāi)松后的混合纖維喂入梳理機(jī)中混合梳理成網(wǎng)，將竹纖維/漢麻纖維網(wǎng)輸入針刺機(jī)中，在植針密度為1100枚/m和機(jī)速為175r/min的條件下針刺固結(jié)，得復(fù)合纖維材料；稱取25g聚丙烯腈加入到135mL由二氯甲烷和六氟異丙醇按體積比6:1混合的混合溶劑中，攪拌混合至固體完全溶解，制備得聚丙烯腈溶液，并裝入紡絲裝置的注射器中，將針頭與高壓發(fā)生器的正極相連，將上述復(fù)合纖維材料裝于接收裝置上，接收裝置與針頭的距離為16cm，紡絲電壓為27kV，紡絲液流量為0.6mL/min，紡絲液直接紡絲在復(fù)合纖維材料表面，紡絲5.5h，紡絲結(jié)束后，換復(fù)合纖維材料的另一面，繼續(xù)紡絲5.5h，紡絲后得過(guò)濾材料，備用；稱取25g明膠放入500mL燒瓶中，加入210mL去離子水，攪拌17min后靜置7h，靜置后加入13g羧甲基殼聚糖，在135r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合3h，混合后得混合液；將備用的過(guò)濾材料浸泡在上述混合液中，浸泡4h后取出，將浸泡后過(guò)濾材料在155℃條件下熱軋?zhí)幚?3min，熱軋?zhí)幚砗蠓湃牒嫦渲?，?5℃條件下干燥9h，干燥后即可得到低阻復(fù)合空氣過(guò)濾材料。

本發(fā)明制備得到的空氣過(guò)濾材料的過(guò)濾阻力為320pa，透氣性為400L·m^-2·s^-1，透濕性為8.2m²·Pa/w，過(guò)濾材料過(guò)濾效率對(duì)于PM2.5等級(jí)微塵阻擋率大于99.98%。

實(shí)例3

分別稱取15g竹纖維和10g漢麻纖維，分別用雙輥開(kāi)松機(jī)開(kāi)松后混合，將混合纖維再進(jìn)行開(kāi)松，將開(kāi)松后的混合纖維喂入梳理機(jī)中混合梳理成網(wǎng)，將竹纖維/漢麻纖維網(wǎng)輸入針刺機(jī)中，在植針密度為1200枚/m和機(jī)速為200r/min的條件下針刺固結(jié)，得復(fù)合纖維材料；稱取30g聚丙烯腈加入到150mL由二氯甲烷和六氟異丙醇按體積比6:1混合的混合溶劑中，攪拌混合至固體完全溶解，制備得聚丙烯腈溶液，并裝入紡絲裝置的注射器中，將針頭與高壓發(fā)生器的正極相連，將上述復(fù)合纖維材料裝于接收裝置上，接收裝置與針頭的距離為18cm，紡絲電壓為30kV，紡絲液流量為0.7mL/min，紡絲液直接紡絲在復(fù)合纖維材料表面，紡絲6h，紡絲結(jié)束后，換復(fù)合纖維材料的另一面，繼續(xù)紡絲6h，紡絲后得過(guò)濾材料，備用；稱取30g明膠放入500mL燒瓶中，加入220mL去離子水，攪拌20min后靜置8h，靜置后加入15g羧甲基殼聚糖，在150r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合4h，混合后得混合液；將備用的過(guò)濾材料浸泡在上述混合液中，浸泡5h后取出，將浸泡后過(guò)濾材料在160℃條件下熱軋?zhí)幚?5min，熱軋?zhí)幚砗蠓湃牒嫦渲校?0℃條件下干燥10h，干燥后即可得到低阻復(fù)合空氣過(guò)濾材料。

本發(fā)明制備得到的空氣過(guò)濾材料的過(guò)濾阻力為320pa，透氣性為450L·m^-2·s^-1，透濕性為9.6m²·Pa/w，過(guò)濾材料過(guò)濾效率對(duì)于PM3等級(jí)微塵阻擋率99.99%。