[发明专利]一种具有梯度结构的高效过滤材料及其生产方法

说明书

本发明公开了一种具有梯度结构的高效过滤材料，所述具有梯度结构的高效过滤材料是由四层梯度不同孔径的过滤层复合而成，所述第一层过滤层为粗混合针刺毡层、第二层过滤层为细混合针刺毡层、第三层过滤层为微细非织造布层、第四层过滤层为中空静电纺超细纤维层；第一层过滤层至第四层过滤层上的孔径呈梯度逐渐减小。本发明以环保为发明原则，以提高过滤材料效率、强力，增强复合材料连接性为发明目标；采用非织造针刺、湿法成网、热风、中空静电纺技术工艺，保证良好机械强力的同时，引入中空超细纤维层，制得的具有梯度结构的高效过滤材料过滤效果好，滤阻低，且机械性能优异，材料之间依靠自身粘合加固，连接性良好，高效过滤材料可循环再生。

技术领域

本发明涉及一种具有梯度结构的高效过滤材料，具体涉及一种具有梯度结构的高效过滤材料及其生产方法。

背景技术

随着中空气污染问题得到进一步重视，对于过滤材料的综合指标也有了更高的要求。传统中空气过滤材料的制作大多采用针刺无纺布，在其表面涂覆一层微孔膜，从而具有一定的中空气过滤效果，然而在多次使用后微孔膜与针刺无纺布间的材料连接性显著降低，且微孔膜产生破裂，综合性能较差。目前静电纺丝、熔喷非织造技术已经成熟，超细纤维达微米甚至纳米级，可完全替代微孔膜，具有更高的过滤效率。已有专利介绍静电纺丝高效过滤材料，但其将静电纺丝层置于两层基布之间，没有形成梯度效果，静电纺丝层极易遭受破坏。近年来虽中空气过滤研究诸多，但仍不够完善，如机织布、短纤维水刺非织造布及浸渍复合过滤材料，其成本较高，树脂浸渍后整体孔隙减小，过滤效率较低。另外也有海岛纤维网、普通纤维网、增强织物及普通纤维网梯度过滤材料，采用针刺或水刺对整体进行复合，结果造成材料过于紧密，梯度过滤效果不佳。

发明内容

发明目的：本发明针对目前中空气过滤材料存在问题，提供一种具有梯度结构的高效过滤材料及其生产方法，综合应用针刺、湿法成网、热风、中空静电纺工艺，将四个梯度不同孔径的过滤层复合制得新型高效过滤材料，其各层之间依靠自身材料粘合，引入中空超细纤维层，克重较小、机械性能良好、持久耐用安全环保、过滤效率和透气性优异，总过滤效率达99.99％以上。

技术方案：本发明所述的一种具有梯度结构的高效过滤材料，所述具有梯度结构的高效过滤材料是由四层梯度不同孔径的过滤层复合而成，第一层过滤层为粗混合针刺毡层、第二层过滤层为细混合针刺毡层、第三层过滤层为微细非织造布层、第四层过滤层为中空静电纺超细纤维层；第一层过滤层至第四层过滤层上的孔径呈梯度逐渐减小。

优选的，所述粗混合针刺毡层是由常规粗旦纤维和ES纤维混合制成的针刺毡，所述常规粗旦纤维的粗细为2.5-3D，长度为51mm，针刺毡克重100-150g/m²，经一次针刺工艺成型。

优选的，所述细混合针刺毡层是由常规细旦纤维和ES纤维混合制成的针刺毡，所述常规细旦纤维粗细为1.5-2D，长度为38mm，针刺毡克重60-80g/m²，经二次针刺工艺成型。

优选的，所述微细非织造布层是由常规微细旦纤维和ES纤维混合制成的非织造布层，所述常规微细旦纤维粗细为0.8-1.2D，长度为6-12mm，湿法非织造布克重30g/m²。

优选的，所述粗混合针刺毡层、细混合针刺毡层、微细非织造布层中的ES纤维为双组份低熔点热熔纤维，其芯层为熔点167℃的聚丙烯纤维，皮层为熔点130℃的聚乙烯纤维。

优选的，所述中空静电纺超细纤维层4克重为5-20g/m²，中空静电纺超细纤维层中的纤维原料与常规微细非织造布层中的常规微细旦纤维种类相同。

一种具有梯度结构的高效过滤材料的制备工艺，包括步骤如下：

（1）粗混合针刺毡层制备：将粗细为2.5-3D，长度为51mm的常规粗旦纤维与ES纤维按6:4混合经开松梳理后形成均匀纤网，喂入针刺机经过预针刺及一道针刺得到克重为100-150g/m²的粗混合针刺毡层；