[发明专利]一种电活性空气过滤材料及其制备方法

说明书

本发明涉及空气过滤材料技术领域，特别涉及一种电活性空气过滤材料及其制备方法。其中空气过滤材料，包括高分子纤维过滤基材，在高分子纤维过滤基材的一表面上溅射有一层氧化材料，在高分子纤维过滤基材的另一表面溅射有一层还原材料。空气过滤材料的制备方法，包括如下步骤：(1)、将过滤基材置于干燥箱中干燥；(2)、将步骤(1)得到的过滤基材置于真空室，在过滤基材一面溅射一层氧化材料，即得到一面含有氧化材料层的过滤基材；(3)、将步骤(2)得到的过滤基材置于真空室，在过滤基材的另一面溅射一层还原材料，即得电活性空气过滤材料。本发明制备的空气过滤材料对细菌、病毒等具有过滤作用的同时又具有很强的杀菌、杀病毒和抗菌的功能。

技术领域

本发明涉及空气过滤材料技术领域，特别涉及一种电活性空气过滤材料及其制备方法。

背景技术

随着时代的进步，人们对环境质量的要求越来越高。但经济的快速发展加剧了环境的污染，空气中的粉尘颗粒、化学物质、有害微生物等对人类的健康产生了不良影响。因此，有效控制空气中的有害物质是有待解决的重大问题。空气过滤器和过滤材料的应用是净化空气的重要手段。普通的空气过滤材料对于细小微粒的去除不够彻底，而且过滤材料容易滋生有害微生物，存在二次污染的可能。

目前，纤维过滤材料主要是依靠布朗扩散、截留、惯性碰撞、重力沉降等机械阻挡作业来过滤空气中的微粒，由于纤维过滤材料纤维间的孔隙较大，而多数细菌、病毒微生物的大小都是微米级和亚微米级的，因此对于粒径小的粒子、细菌、病毒过滤效果并不理想。所以人们想通过电晕放电、摩擦起电、热极化、低能电子束轰击等驻极方法来制备驻极体空气过滤材料。虽然，制备的驻极体空气过滤材料具有高效、低阻、节能、抗菌等优点。但是，若起电过程不再继续，经过足够长的时间之后，物体上的电荷会因中和或泄漏而逐步自行消失，所以驻极体类过滤材料电荷易衰减，导致抗菌效果大大降低。

再就是，目前现有的抗菌空气过滤材料普遍存在制备复杂、抗菌杀毒效果欠佳等问题。例如，发明专利CN103446803A，以静电纺高分子纳米纤维毡作为载体材料，通过静电喷涂的方式负载有一定浓度的纳米抗菌剂，制得了一种抗菌空气过滤毡。众所周知，银可作为抗菌剂使用。该专利是将纳米银和过滤纤维材料进行复合，来提高空气过滤材料的抗菌效果。虽然静电纺丝能生产纳米级的纤维，但存在静电纺纳米纤维的强度较低以及产量低的缺点。又如，发明专利CN106039839A，其是通过将纳米纤维膜浸没在纳米银粒子溶液中原位生长的方法制得了一种抗菌防雾霾空气过滤材料。其在浸渍、喷涂等后整理方法中使用了化学溶剂，不仅在生产过程产生大量废水，而且整理过程易破坏过滤材料的本体结构，影响过滤性能，且制备工艺较为复杂。

专利CN 103381316 A，公开了一种具有杀菌抑菌作用的空气过滤网及制备方法，其包括过滤网上设有杀菌、抑菌镀膜金属，具体步骤如下：(1)、选择基体，基体选择海绵，无纺布、网纱、柔性可卷绕透气材料中的任意一种；(2)、对上述基体进行表面清洗，除污，表面粗化处理；(3)、氩气保护下真空磁控溅射镀膜；(4)、然后再在钝化溶液中浸泡，使其表面形成钝化膜，将基材清洗，烘干，再进行提高金属层的结合力真空淬火工序；(5)、将上述基材两层中间添加活性炭，制成过滤网。该专利通过在海绵、网纱等材料上利用真空溅射镀膜技术，在其表面溅射一种或多种具有杀菌抑菌作用的金属或多种金属的合金，来有效的抑制细菌、病毒、藻类和真菌。虽然其制备的空气过滤网具有一定的杀菌抑菌的作用，但是，还存在以下不足：第一，金属易在空气中发生化学反应，例如金属银，虽然银不与氧气发生反应，但是由于空气中存在少量的O₃，可将银氧化为AgO，表面变暗。同时，空气中有时会存在少量H₂S气体，易于银生产黑色AgS，表面也会变暗。所以，该专利仅依靠金属杀菌、抑菌的效果有限；第二，其仅通过物理过滤和金属杀菌、抑菌，并没有利用静电吸附，当杀菌作用的金属长时间暴露空气中时，由于金属易被空气氧化，导致杀菌、抑菌效果大大降低，所以存在抗菌杀毒效果欠佳的问题；第三，其需要先进行钝化处理，然后在两种基材中间添加活性炭，制成过滤网，制备工艺较为复杂。