[发明专利]一种纳米纤维、其制备方法及制成的复合滤材和应用

说明书

本发明涉及过滤介质技术领域，具体公开一种纳米纤维，通过高分子成纤材料、粘合剂和有机胺化合物共同作用，静电纺丝可制得具有优异的韧性和强度的纳米纤维。上述纳米纤维复合在基材上得到复合滤材，可用于气体或液体流体过滤，具有结合牢固、防水防油、反吹复原性好等特点。

技术领域

本发明涉及过滤介质技术领域，具体涉及一种纳米纤维、其制备方法以及该纳米纤维制成的复合滤材和应用。

背景技术

无纺布材料是一种重要的过滤材料，广泛应用于气体和液体过滤以及聚结分离。无纺布滤材的纤维直径对过滤性能影响重大。纳米纤维具有纤维直径小、比表面积大的特点，目前在过滤器材中已有广泛的应用。纳米纤维形成的滤材孔径小，过滤精度高，阻力低，因此在滤材领域一直保持着旺盛的市场需求，据相关统计，纳米纤维材料市场全球需求市值在240亿元以上。但是目前市面上的纳米纤维材料普遍存在缺陷，比如纳米纤维成型不好，存在大量节点，或大片不透气的膜，减小滤材使用面积，影响透气、容尘和效率等滤材性能。再比如粘结度不高，导致纳米纤维在过滤器制造过程中损失大，性能不稳定，或者滤材结构不理想，反吹复原性差，不能发挥纳米复合滤材的优势，又或者纳米和基材设计不匹配，导致纳米产品实际使用性能不好和使用寿命不长等问题。因此，好的纳米纤维滤材，在未来几年势必会成为刚性需求。

发明内容

针对现有纳米纤维性能方面存在缺陷等问题，本发明提供一种纳米纤维，其具有良好的纳米纤维结构，优异的防水性和防油性，过滤性能稳定，反吹复原性好。本发明还提供该纳米纤维的制备方法，以及其制成的滤材和应用。

为达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种纳米纤维，其原料包括以下质量含量的组分：

a)45-74％的高分子成纤材料，选自聚酰胺、聚卤乙烯、聚醋酸乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种；

b)25-50％的粘合剂，选自聚丙烯酸、聚羧酸、尿素甲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂中的至少一种；以及，

c)0.5-5％的有机胺化合物，选自脂肪族伯二胺、季铵碱、环脒碱和氨基硫醇类化合物中的至少一种。

本发明的纳米纤维中通过加入少量的脂肪族伯二胺、季铵碱、环脒碱或氨基硫醇类化合物等有机胺化合物，能提高选定的高分子成纤材料和粘合剂在溶剂中的溶解度，促进材料之间的交联，形成的纤维形态均一，外壁光滑，具有优异的韧性和强度，过滤效率高，孔径小，阻力低，容尘量高，使用寿命长，防水防油性好，且反吹时滤材表面的颗粒物容易去除，反吹复原性好。意外的是，上述有机胺化合物的加入还使纤维与基材之间的粘结度大大得到了提高，反吹时纤维不易脱落，提高了滤材的使用寿命。

可选地，所述聚卤乙烯为聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯聚合物、二氟乙烯-三氟乙烯聚合物或聚氯乙烯。

可选地，所述脂肪族伯二胺为己二胺；所述季铵碱为四正丁基氢氧化铵，所述环脒碱为1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯，所述氨基硫醇类化合物为二氨基二硫醇。

上述纳米纤维的制备方法为：将所述组分a)、b)和c)溶于溶剂中得到纺丝液，静电纺丝得到所述纳米纤维。

可选地，根据所选高分子成纤材料和粘结剂的溶解性所述溶剂为偶极非质子溶剂，优选二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺。所述溶剂的用量为原料总质量的70-90％。所选的溶剂和用量即能使高分子成纤材料和粘结剂充分溶解，又能使纺丝液具有适宜的粘度和导电率，保证成纤性和纤维结构良好。

可选地，所述静电纺丝的条件为：

所述纺丝液的粘度为200-2000cps，导电率30-300us/cm；所述静电纺丝的电压为20-80kV；所述纳米纤维的直径为30-300nm。