[发明专利]一种复合纤维过滤材料及其制备方法

说明书

本申请涉及一种复合纤维过滤材料及其制备方法，属于过滤材料领域，所述复合纤维为皮芯型结构，通过溶液喷射纺丝制备得到，所述复合纤维的芯层纤维为第一种纤维，皮层纤维为第二种纤维，芯层纤维的直径为20‑160nm，皮层纤维的直径为100‑650nm，复合纤维的比表面积为200‑2000m²/g，所述第一种纤维和第二种纤维的种类不同。本申请采用的溶液喷射纺丝方法较传统的纺丝方法而言，生产成本更低，具有较高的生产效率，适宜连续化作业，且通过溶液喷射纺丝方法得到的复合纤维，对于烟尘具有良好的吸附和过滤作用，尤其对于PM10和PM2.5而言，具有较好的过滤、净化效果。

技术领域

本申请涉及过滤材料领域，具体涉及一种复合纤维过滤材料及其制备方法。

背景技术

随着工业化的发展，环境及空气的污染也进一步加剧，大气中直径≤10微米的可吸入颗粒物和直径≤2.5微米的可入肺颗粒物等这些颗粒物越来越多，而随着科学技术的发展，研究表明这些颗粒可附着细菌和病毒及重金属等，其对人类健康的危害已经被证实是极其严重的。特别是近年来大气中广泛存在的直径小于2.5微米的颗粒污染物(PM2.5)的危害已经引起世界范围的关注，其吸入体内后会直接进入支气管，引发包括哮喘、支气管炎、尘肺和心血管病等疾病。同时，电子、精密机械、冶金、宇航、核能、化工等工业以及医疗、制药、食品等行业的发展，对过滤材料的要求也越来越高，因此空气过滤材料在环境治理、工业生产以及日常生活中担任着日益重要的角色。

依据过滤理论，纤维直径尺寸的下降会提高过滤效率，当纤维的直径降到微纳米级(小于1000nm)时，其纤维网内体现出高比表面积和微小孔径的结构，这为高过滤效率和高性能提供了优势，因此纳米纤维的出现为空气过滤及净化提供了新的思路和方法，使高精度过滤得到实现。

目前，过滤材料多采用静电纺丝工艺制备而成，静电纺纳米纤维拥有高效过滤性能的优点，但同时也面临了一些问题和缺陷。首先，大多数工作仍需在实验室规模下的单针头纺丝设备上进行，其产量较低，进液速率一般为0.1-5ml／小时。其次，静电纺纳米纤维虽然具有高效过滤的显著特性，但同时研究表明静电纺纳米纤维膜结构较密实，在显著提高过滤效率时，伴随着压力降也会迅速增大，空气透过性减小，从而降低了产品的使用寿命，这在很大程度上限制了其作为高效过滤材料的广泛应用。

溶液喷纺技术是一种新型的制备微纳米纤维的方法，相较于传统的静电纺丝法，其无需电场环境，不需要高压设备或任何导电收集器，设备更加简单，可以更高的注射速度进行纺丝，易于操作，成本低廉，纺丝效率更高。聚合物的选择范围更加宽泛，不仅限于具有较高介电常数的聚合物，且采用的溶剂易于挥发且无毒性，更加绿色环保。其制备得到的微纳米纤维具有较广的商业价值，如应用于PM10、PM2.5的过滤、电学和光学器件等。

发明内容

为解决以上问题，本申请提出以下技术方案：

一种复合纤维过滤材料，所述复合纤维为皮芯型结构，通过溶液喷射纺丝制备得到，所述复合纤维的芯层纤维为第一种纤维，皮层纤维为第二种纤维，芯层纤维的直径为20-160nm，皮层纤维的直径为100-650nm，复合纤维的比表面积为200-2000m²/g，所述第一种纤维和第二种纤维的种类不同。

所述第一种纤维，其材料为：聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚环氧乙烷、聚乳酸、聚乙醇酸、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸二丁酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸间苯二酯、聚间苯二甲酸对苯二酯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯腈、聚丙烯腈-甲基丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯、聚芳酯、聚酯碳酸酯、尼龙、芳族聚酰胺、聚己酸内酯、胶原、聚羟基丁酸酯、聚乙酸乙烯酯、多肽、核酸、蛋白质中的至少一种。