[发明专利]一种复合结构过滤毡及其制备方法和应用

说明书

本发明属于过滤材料技术领域，公开了一种复合结构过滤毡及其制备方法和应用。所述复合结构过滤毡由过滤功能层和包覆在过滤功能层上、下表面的保护层构成，其中过滤功能层由具有三维卷曲结构纤维的再生纤维层和静电纺丝纳米纤维层复合而成。本发明的复合结构过滤毡采用具有三维卷曲结构纤维的可再生微米级纤维提供蓬松的滤材骨架结构，同时利用依附于该微米纤维的二级静电纺丝纳米纤维提供更高纤维比表面积，所得过滤材料具有过滤效率高、阻力低、绿色环保的优点。

技术领域

本发明属于过滤材料技术领域，具体涉及一种复合结构过滤毡及其制备方法和应用。

背景技术

空气是人类赖以生存的必要条件，由于生产和人类各种活动的影响，特别是工业废气的大量任意排放，空气中含有过量的粉尘及有害气体而遭到不同程度的污染。这几年来，PM2.5引起了社会的广泛关注，粉尘对呼吸道和眼睛等器官会造成很大危害。根据“绿色GDP核算报告”表明，仅北京一个城市，每年因环境污染造成的损失就高达116亿多元，其中大气污染对北京市造成的经济损失最严重，高达95.2亿元，占总污染造成损失的81.75％，由此可看出，环境污染对经济和社会的影响非常大，特别是大气污染更应值得关注。

目前市场上的纤维空气过滤材料主要有玻璃纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、活性炭纤维等，但滤料大部分是直通结构，仅对0.3μm以上的颗粒有较高的过滤效率，对亚微米颗粒以及较小粒子难以实现有效过滤。对于传统空气过滤材料，其使用周期短过滤阻力大，已无法完全满足人们对高效过滤材料的要求。静电纺丝技术是一种简便高效的制造亚微米至纳米纤维的新型加工技术，其制备的纤维膜具有高孔隙率和大比表面积，广泛应用于空气过滤、防护服、传感器、创伤包敷、组织工程支架和膜分离材料领域。静电纺纳米纤维由于独特的优势，对于颗粒过滤的直接拦截效应和惯性冲击效应更为显著，从而提高滤材的过滤效率。

研究表明以纤维过滤介质为基底，纤维表面生长碳纳米管形成具有梯度结构的碳纳米空气过滤材料，由于过滤材料中梯度结构的存在使滤材具有过滤效率高，过滤阻力低等特点。以微珠/纳米纤维组合的具有梯度结构的复合空气过滤材料，非织造布做基材和保护层，点状热轧复合得到三明治结构过滤材料对1μm以下颗粒的过滤效率达到99％以上，阻力压降小于120Pa。但现有过滤材料仍存在对空气的过滤效率低、使用周期短和造成二次污染的缺陷。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种复合结构过滤毡。

本发明的另一目的在于提供上述复合结构过滤毡的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述复合结构过滤毡在空气过滤中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种复合结构过滤毡，由过滤功能层和包覆在过滤功能层上、下表面的保护层构成，其中过滤功能层由具有三维卷曲结构纤维的再生纤维层和静电纺丝纳米纤维层复合而成。

所述再生纤维层和纳米纤维层复合的方式为再生纤维层与纳米纤维层层叠复合，或再生纤维单纤维上杂植纳米纤维层复合得到。

优选地，所述再生纤维层单层的克重为10～50g/m²；纳米纤维层单层的克重为0.1～3g/m²。

优选地，所述过滤功能层的克重为50～400g/m²。

优选地，所述具有三维卷曲结构纤维的卷曲结构包括Z型、螺旋形、波浪形等卷曲结构；卷曲数为1～15个/25mm，纤维直径为5～50μm；所述静电纺丝纳米纤维的纤维直径为60～1000nm。

优选地，所述保护层的材料为纺粘非织造布、热风非织造布、纺粘/熔喷复合非织造布；材质为普通聚丙烯、茂金属聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃共聚物中的至少一种；保护层的克重为15～40g/m²。