[发明专利]用于从气体物流过滤颗粒材料的过滤介质

说明书

本发明公开了一种用于从气体物流过滤颗粒材料的过滤介质，所述过滤介质，包括支撑层和过滤层的复合结构，所述支撑层为聚丙烯无纺布，所述过滤层是用静电纺丝法得到的纳米纤维层。本发明过滤介质，使用静电纺丝工艺制备复合纳米材料过滤层，对空气中的颗粒物具有良好的吸附能力，过滤粉尘、颗粒物效率高，过滤阻力小，本发明的过滤介质具有良好的力学性能，断裂强度高，抗拉伸能力强，柔韧性好，还具有良好的抑菌杀菌性能。

技术领域

本发明涉及一种过滤空气用过滤介质。

背景技术

当前，城市化和工业化的发展造成的环境污染问题日益加重，我国很多城市经常出现长时间低能见度雾霾天气，严重影响人们日常工作与生活，人们强烈呼吁改善自身生活的状况。研究表明，对于空气动力学粒径小于10μm，特别是粒径小于2.5μm(PM2.5)的粒子不仅不易捕获，而且在大气中可长时间漂浮，能被吸入肺中，对人类呼吸道、心血管和中枢神经系统造成严重危害。目前传统过滤材料已不能满足对环境高洁净的要求，因此高精过滤产品的研发势在必行。

传统过滤材料虽对微米级以上的颗粒具有较高的过滤效率，却难以实现对亚微米级颗粒的有效过滤。静电纺丝技术发展快、应用广，采用静电纺丝技术生产的纳米纤维工艺可控性好、尺寸稳定性高，具有小孔径、高孔隙率、大比表面积、强吸附力、可再生性、环保等优势。目前静电纺参数(溶液浓度、溶液导电性、施加电压、接受距离)对纳米纤维直径的影响，附加电场对纤维取向的影响等方面研究已比较成熟，而关于静电纺纳米纤维的实际应用等，则鲜有规模化生产。主要是静电纺纳米膜产量低、机械性能弱，且目前纳米膜过滤产品很难达到高滤效低滤阻、轻薄透气，因此研发出过滤性能、机械性能优良的纳米膜成为亟待解决的问题。

本发明在制备含有PAN/PLA复合纳米纤维层的过滤空气用过滤介质，提高了过滤效率和品质因子，过滤阻力低，通过添加少量的无机粒子，提高了过滤层的抗拉伸性能和抗菌性能。

发明内容

静电纺丝的原理是使具有一定浓度的高分子溶液或是溶体在静电场力的作用下，悬挂在注射管针头口的溶液或溶体在静电场中受电场力的拉伸和牵引，形成泰勒锥，当电场力克服了液滴本身所受到的表面张力后，带电射流从泰勒锥尖喷射出来，不断被拉伸，迅速细化变长，最后经过溶剂的蒸发，射流的冷却固化，在纤维收集装置上得到纤维状无纺布。本发明所用静电纺丝装置型号为DXES-01，上海东翔纳米科技有限公司生产。本发明制备的PAN/PLA复合纳米纤维层是先用DXES-01静电纺丝装置在静电纺丝装置的接收滚筒表面形成一层PAN纳米纤维层，然后进行第二次纺丝，在接收滚筒表面的PAN纳米纤维层表面再形成一层PLA纳米纤维层，由此得到PAN/PLA复合纳米纤维层。

本发明提供了一种用于从气体物流过滤颗粒材料的过滤介质。本发明采用如下技术方案：

一种用于从气体物流过滤颗粒材料的过滤介质，包括支撑层和过滤层的复合结构，所述支撑层为聚丙烯无纺布，所述过滤层是用静电纺丝法得到的纳米纤维层。

优选地，所述过滤层的制备方法，包括以下步骤，所述份均为重量份：

(1)向10-15份二氯甲烷中加入10-15份三氟乙酸、1-5份甲酸，在温度为25-30℃、以500-800转/分的转速搅拌30-50分钟，加入1-5份PAN、0.05-0.5份CTs，继续搅拌5-10小时得到纺丝液A；

(2)将纺丝液A进行静电纺丝，用1-10支容量为10ml、内径为0.3-0.7mm的一次性注射器分别吸取纺丝液A 3-5ml，将一次性注射器并排放置在静电纺丝装置上，将溶液灌注速度设置为1-5ml/h(本发明中所述灌注速度是指每支注射器的灌注速度)，接收距离为15-25cm，电压为1-30KV，滑台移动速度为50-200cm/min，接收滚筒的直径为10-50cm、长为50-100cm，接收滚筒的转速为20-200转/分，待纺丝液全部耗尽，纺丝结束，通过静电纺丝在接收滚筒表面形成PAN纳米纤维层，取下接收滚筒表面的PAN纳米纤维层，即得所述过滤层。