[发明专利]一种纳米碳材料复合滤材及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种纳米碳材料复合滤材及其制备方法和用途，所述制备方法包括如下步骤：(1)将基体纤维进行开松、梳理、铺网处理，得到待针刺基体；(2)将纳米碳材料经过针刺处理注入步骤(1)所述待针刺基体，得到纳米碳材料复合滤材。本发明所述制备方法采用针刺处理的注入方式，在针刺加工形成非织布的同时，将纳米碳材料在基材纤维之间均匀分散，并在基体纤维的表面形成组装，进而制备得到均匀负载有纳米碳材料的复合滤材，且纳米碳材料负载质量分数为0.5％‑10％；此外，所述制备方法可以通过功能化调控纳米碳材料，进一步实现对纳米碳材料复合滤材的功能化设计，还具有操作简单、省时省力的优点。

技术领域

本发明涉及材料改性领域，尤其涉及一种纳米碳材料复合滤材及其制备方法和用途。

背景技术

纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子组成，也可以由异种原子(非碳原子)组成，甚至可以是纳米孔。碳纳米材料化学性质稳定、耐高温，具有超高比表面积和可功能化调控等特性，是一类理想的过滤吸附材料。

非织布，又称无纺布，是一种不需要纺纱织布而形成的织物，只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成，是一种具有柔软、透气和平面结构的新型纤维制品，其中，应用于过滤吸附功能的非织布称为非织滤材。

非织滤材具有三维的纤维网状结构，大量存在的微孔结构具有良好的渗透性，在相同的有效通过面积下，非织滤材的过滤效率远高于机织滤材，还具有纤网结构可控、可加工性好、过滤效率高、成本低等优点，是一类重要的过滤材料，在过滤行业的应用十分广泛。但是，非织滤材受纤维性质的制约，功能可设计性有限。因此，采用纳米碳材料对纤维表面进行改性，制备复合型功能滤材具有广泛应用前景。

由于纳米碳材料的表面能较高，凝聚形态以粉体和液相分散体系为主，易团聚，不适合单独作为过滤材料使用。目前，制备功能化非织滤材的方法一般是先制备非织滤材，再通过喷覆或浸渍的方式负载上功能材料，该类方法仅能保证对非织滤材的表层进行功能化处理，但是很难对非织滤材的纤维进行功能化处理，从而很难实现功能材料的均匀性负载修饰。

CN1539531A公开了一种灭菌抗病毒口罩及其制备方法，所述制备方法包括制备超双疏阻隔织物层、除菌消毒织物层、吸附抗菌织物层、超双疏阻织物隔层、接触保护层；将上述制备得到的五个功能织物层由外向里依次叠落缝合在一起后，再缝接上四个角带即得灭菌抗病毒口罩，其中所述除菌消毒织物层可以是将无机抗菌剂溶胶喷涂在织物上，经哄干，然后再喷涂纳米氧化钛或纳米氧化钛的复合物溶胶，经烘干后得到；所述吸附抗菌织物层可以是将抗菌功能成分喷涂在含有活性炭织物上，经滚压、哄干后得到。所述制备方法通过喷涂的方式负载上功能材料，仅能保证对非织滤材的表层进行功能化处理，很难对非织滤材的纤维进行功能化处理，从而很难实现功能材料的均匀性负载修饰。

CN108854261A公开了一种石墨烯高效空气净化器滤材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将HEPA滤棉置于无水乙醇中清洗10-20min，置于真空干燥箱中烘干，待用；制备氧化石墨烯溶液；将硝酸银水溶液和鞣酸水溶液先后滴加到氧化石墨烯溶液中，得到纳米银/石墨烯溶液；在纳米银/石墨烯溶液中加入乙二胺和氨水，充分搅拌均匀，得到混合溶液；将烘干后的HEPA滤棉浸渍于混合溶液中30-60min，然后烘干后再浸渍于二甲基硅氧烷溶液中4-7h，烘干后即可得到石墨烯高效空气净化器滤材。所述制备方法通过浸渍的方法负载上功能材料，不仅很难保证功能材料的均匀性负载修饰，还具有操作繁琐、耗时较长等缺点。

CN108786751A公开了一种石墨烯高效空气净化器滤材及制备方法，所述制备方法包括如下步骤：制备改性丝瓜络，制备石墨烯材料分散液，将改性丝瓜络浸入石墨烯分散液中，最终制备得到石墨烯滤材。所述制备方法通过将改性丝瓜络进入石墨烯分散液中，使得改性丝瓜络能够负载上石墨烯功能材料，但是负载过程涉及碱液加入、氩气保护气下的管式炉加热处理、透析和冻干处理等，操作繁琐、耗时较长，而且很难保证功能材料的均匀性负载修饰。