[发明专利]芳纶纳米空气过滤纸制备方法及芳纶纳米空气过滤纸

说明书

本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法及芳纶纳米空气过滤纸。制备空气过滤原纸；配制单壁碳纳米管分散液，在单壁碳纳米管分散液中加入粘合剂和水，搅拌后，制得纳米涂料；将纳米涂料涂布于空气过滤原纸表面，经干燥后得到芳纶纳米空气过滤纸。本发明的目的在于提供一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法及芳纶纳米空气过滤纸，通过芳纶纳米空气过滤纸制备方法以解决现有技术中存在的纳米级纤维在滤材中排列过于紧密，使得局部过滤阻力大大增加，单壁碳纳米管在滤纸中的无法均匀分布，限制了单壁碳纳米管在滤纸中的应用的技术问题。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法及芳纶纳米空气过滤纸。

背景技术

超细微粒是指粒径小于0.1μm的颗粒，其在空气中可吸附大量有毒气体、细菌、病毒等，被人体吸收可导致呼吸道感染及心血管疾病甚至死亡，此类颗粒物在人类生存环境的暴露，使得人们越来越重视空气质量问题，空气过滤产品已逐渐成为必需品。滤纸是在二战时期发明研制用于军事工业和电子工业，以植物纤维为原料，依靠植物纤维的三级网状结构对微粒的重力效应、扩散效应、静电效应、碰撞效应及筛率效应实现过滤。滤纸中纤维的直径越小，滤纸的孔径就越小，可过滤微粒的直径就越小，从而过滤效率提高，与微米级纤维相比，纳米级纤维的直径接近空气分子平均自由程，致使空气过滤接近分子流区域，有着更好的过滤性能。传统空气过滤纸由直径为微米级的天然纤维或合成纤维制成，滤纸孔径大、过滤精度低，把纳米级材料应用到空气过滤纸中，可以大大提高过滤纸过滤精度。碳纳米管是1991年被日本学者饭岛澄男发现的纳米纤维，其结构可以认为是由石墨烯层绕中心轴并按照一定螺旋角卷曲而成的一层(单壁碳纳米管)至数十层(多壁碳纳米管)的无缝管状物，其长径比高(可达1000)，比表面积大，具有高强度、可拉伸、密度低、导电、抗菌、耐高温及化学性能稳定等特点；单壁碳纳米管是目前人工合成的最细纤维(直径一般为0.6-2nm)，将其作为过滤纤维，空气过滤流动将处于分子流区域，将大大减小滤料结构造成的过滤阻力，提高滤纸的过滤精度。工业中被过滤的微细颗粒大多属于高温烟气，普通空气过滤纸耐热性差，达不到过滤要求，为解决这一缺陷，需在空气过滤纸中加入耐高温材料。芳香族聚酰胺纤维(芳纶)是一种质轻、高强高模、耐化学腐蚀的耐火材料，可应用于热空气、高温烟气的过滤；对位芳纶具有优异的热稳定性，其模量与碳化温度均高于间位芳纶，常用于增强防护型材料与保温隔热材料的原料，用于空气过滤纸中可提高滤纸的物理性能与耐高温性。

目前，将纳米级纤维与微米级纤维过滤介质结合的方法中，纳米级纤维在滤材中排列过于紧密，使得局部过滤阻力大大增加，单壁碳纳米管在滤纸中的无法均匀分布，限制了单壁碳纳米管在滤纸中的应用。

因此，针对上述问题本发明急需提供一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法及芳纶纳米空气过滤纸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法及芳纶纳米空气过滤纸，通过芳纶纳米空气过滤纸制备方法以解决现有技术中存在的纳米级纤维在滤材中排列过于紧密，使得局部过滤阻力大大增加，单壁碳纳米管在滤纸中的无法均匀分布，限制了单壁碳纳米管在滤纸中的应用的技术问题。

本发明提供的一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法，包括如下步骤：

制备空气过滤原纸；

配制单壁碳纳米管分散液，在单壁碳纳米管分散液中加入粘合剂和水，搅拌后，制得纳米涂料；

将纳米涂料涂布于空气过滤原纸表面，经干燥后得到芳纶纳米空气过滤纸。

进一步地，单壁碳纳米管分散液的配制过程：将分散剂加入到水中，配制成分散剂水溶液；将单壁碳纳米管加入到分散剂水溶液中，在冰水浴条件下，超声分散，制得单壁碳纳米管分散液。

进一步地，单壁碳纳米管分散液中壁碳纳米管质量分数为0.01-0.05％。