[发明专利]一种有效过滤PM2.5的滤材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种过滤材料及其应用，尤其涉及一种可有效过滤PM2.5的滤材及其制备方法。

背景技术

近些年来我国经济发展迅速，人们生活水平显著提高。但经济发展的同时，也带来了严峻的环境问题。能源燃烧、工业生产、汽车尾气排放等排放的残留物、尤其是PM_2.5对人的呼吸健康影响巨大。PM_2.5是指动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物 ，可直接进入肺泡，进入血液循环，到达全身各处。随着对大气颗粒物的深入研究，人们逐渐认识到PM_2.5对空气环境污染和人体健康危害的严重性。2012年2月29日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，同意发布新修订的《环境空气质量标准》，把PM_2.5写入国标，纳入各省市强制监测范畴。

室内活动防止PM_2.5的有效方法通常是选择安装室内空气过滤装置，室外活动防止PM_2.5最简单的办法就是戴口罩，而这两种装置都涉及到了能有效过滤PM_2.5的空气过滤材料。空气过滤材料主要考虑过滤效率和过滤压降两项性能指标，对于一般过滤材料而言，这两项性能往往是互相矛盾的，过滤效率越高，过滤压降越大。目前比较普遍的空气过滤材料为无纺布，因其孔径较大，过滤压降小，对10μm以上的粒子具有良好的过滤效果，但对粒径小于3μm的颗粒物过滤效率大幅下降，因此用其制备的过滤装置和口罩对PM_2.5的截留率效果亦达不到理想状态。

例如中国实用新型专利（CN104096537A）介绍的一种含活性炭的空气过滤材料，该材料由上下两层无纺布层及其中间夹持活性炭层构成，虽然制备简单，但是对于PM_2.5这种微小颗粒来说，防尘效果并不显著。又如中国实用新型专利（CN202951353U）介绍了一种阶梯过滤的多层复合空气过滤材料，包括第一层无纺布、第二层无纺布、第三层无纺布、玻璃纤维层、第四层无纺布，其对不同粒径的颗粒起到良好的过滤效果，却存在过滤压降大的缺点，并不适用于日常生活的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种同时兼备对PM_2.5的高截留率和低压降低能耗的优良性能，耐磨性能强，使用寿命长，且具有良好的通气性的有效过滤PM2.5的滤材及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种有效过滤PM2.5的滤材，以聚偏氟乙烯（PVDF）为有效过滤层材料，在相分离法制备过程中复合在下部支撑层材料上，并经过电晕放电驻极处理，获得孔径大小为0.3-5μm的有效过滤PM2.5的滤材。

所述的滤材孔径范围优选为0.5-3.5μm。

一种有效过滤PM2.5的滤材的制备方法，具体包括以下步骤：将聚偏氟乙烯（PVDF）和溶剂及添加剂共混搅拌溶解，得到均一透明的溶液；再将溶液涂布于支撑体上，涂布厚度控制为0.1-1.0mm，然后浸入固化液中固化；待其自然干燥后，对其给予电晕放电驻极处理，得到孔径大小为0.3-5μm的有效过滤PM2.5的滤材。

所述的溶液中聚偏氟乙烯的质量浓度为10-20%、溶剂的质量浓度为50-80%以及添加剂的质量浓度为1-30%，所述的固化液为水和所述的溶剂两者按比例组成的混合液，所述的混合液中溶剂的体积浓度范围为0-60%。

所述的溶剂为N,N-二甲基乙酰胺或N,N-二甲基甲酰胺，所述的添加剂成分为乙醇、异丙醇、聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙二醇，甘油和水中的至少一种，其中任一种添加剂成分在所述的溶液中的质量浓度为0-20%。

所述的混合液中溶剂的体积浓度优选为0-30%。

所述的电晕放电处理采用的工作频率为 10KHz-15 KHz，放电电压为10-15kV，处理时间5-60s。

所述的支撑体为无纺布或织造布，所述的支撑体的制备材料包括聚酯、丙纶、晴纶、锦纶、维纶或氨纶。

所述的溶液的涂布厚度优选控制为0.3-0.5mm。

所述的滤材孔径范围优选为0.5-3.5μm。