[发明专利]一种基于弹性非织造布的复合过滤材料及其制备方法

说明书

本发明涉及过滤材料技术领域，特别涉及一种基于弹性非织造布的复合过滤材料及其制备方法，其中，复合过滤材料由经过预牵伸后的弹性非织造布层为基材，然后在基材表面复合一层静电纺的纳米纤维膜层构成，待弹性非织造布层回缩后，纳米纤维膜层在弹性非织造布层表面形成一层折叠状纳米纤维网结构，弹性非织造布层的预牵伸倍数为0.1‑10，得到的复合过滤材料的过滤效率≥95，气流阻力≤200Pa。本发明双层结构复合过滤材料可实现对空气中超细颗粒物的过滤，在低阻力的情况下达到高过滤效率、高使用寿命，透性好，不易破裂，与传统产品相比，具有明显的高性能优势，且制备方法简单，值得被广泛推广应用。

技术领域

本发明涉及过滤材料技术领域，特别涉及一种基于弹性非织造布的复合过滤材料及其制备方法。

背景技术

随着我国工业化进程的不断推进，环境污染问题日益突出，尤其是空气污染问题已经影响到人们的生活和健康。突出的环境问题使得人们对空气污染的防护意识日渐加强，空气净化器和颗粒物防护口罩的应用日益广泛，研究开发新型高效的空气过滤材料成为当今科研关注的热点。

纤维类材料因具有比表面积大、孔隙率高、吸附能力强、生产成本低等优势而被广泛应用于空气过滤中。然而，现有纤维空气过滤材料虽相对于其他材料而言具有以上优势，但自身的纤维直径、孔隙率等问题仍限制了其进一步发展。当前的纤维过滤材料仍然具有材料厚重、堆积结构单一、过滤效率和空气阻力难以同步优化等问题。

虽然目前有研究将纳米纤网与非织造材料进行复合，然而传统的非织造材料生产过程简单，生产成本较低，但是其结构本身有一定限制，机械强力相对织造材料较低，斜向剪切回复性较差。因而长时间加压使用会产生不可回复性变形，最终导致滤材破裂。

弹性非织造材料，是指该材料在一定的拉伸外力作用下，伸长率可以达到60以上，去除外力后，材料又能自行恢复原伸长的55％。与普通的非织造材料相比，弹性非织造材料有着自身优越的特殊功能，是非织造材料新原料、新工艺和新技术的产物。目前开发的过滤材料主要为针刺、水刺、纺粘等非织造布。静电纺超细纤网的结构紧密，比表面积相对较大，对细小颗粒物的过滤效率较高，因而静电纺丝技术逐渐在过滤领域得到关注。但是，静电纺超细纤网的机械强力相对较低，难以承受高流速气体通过时所产生的压力。

近年来，有人研究一种弹性无纺布，但是传统工艺制作的弹性无纺布，是在两层普通纺粘无纺布中间加上一层褶皱膜，以达到伸缩性目的。但是传统的生产工艺较为繁琐，成本较高，实用性方面较差，大批量生产不能满足市场需求。

专利CN 109621749 A，公开了一种双层覆膜非织造布空气过滤材料。其主要由四部分组成：聚四氟乙烯膜层、热风非织造布层、聚四氟乙烯膜层、聚酯非织造布层。聚酯非织造布层表面施加胶水与聚四氟乙烯膜贴合一起作为基层材料，并与热风非织造布层、聚四氟乙烯膜层经过拉伸牵引、压辊收卷，形成双层覆膜非织造布空气过滤材料。虽然该专利通过采用非织造布与纤维膜相结合的方式来提高过滤性能，且透气性也得到有效改善。但是，该专利是将聚酯非织造布层表面与聚四氟乙烯膜一对一进行贴合在一起的，实用的过滤面积相对较小，过滤性能相对较差。

专利CN 107497181 A，公开了一种熔喷纤维/纳米纤维/玻璃纤维复合过滤材料及其制备。所述的熔喷纤维/纳米纤维/玻璃纤维复合过滤材料，包括从下到上依次设置的玻璃纤维基材、纳米纤维层和熔喷纤维覆盖层，其中，所述的纳米纤维层的上表面设有利用溶剂静电喷雾技术形成的融接点，利用热粘合的复合方法借助于该融接点将熔喷纤维覆盖层粘结在纳米纤维层上。该专利虽然对0.01μm～10μm颗粒的过滤效率≥95％，阻力压降≤70Pa，但是，该过滤材料的柔性性能较差，拉伸时易破，不适用于对柔性要求高的技术领域。

因此，现在急需一种高弹性、高过滤效率，低阻力，高使用寿命的新型复合过滤材料。

发明内容