[发明专利]一种高效低阻对顶式圆台孔结构净化材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高效低阻对顶式圆台孔结构净化材料及其制备方法，净化材料由n层纤维膜复合而成，n≥2；第i层纤维膜上设有m个倒圆台孔，第i+1层纤维膜上设有m个圆台孔，第i层纤维膜上的m个倒圆台孔的小端与第i+1层纤维膜上的m个圆台孔的小端一一对应连接，i为区间[1,n]内所有的奇数；对于第k层纤维膜上的任一倒圆台孔或圆台孔而言，其都有与其相互连通的位于第k+1层纤维膜上圆台孔或倒圆台孔，k为区间[1,n‑1]内的任一数；制备方法为：首先制备n张纤维膜，然后涂覆抗菌抗病毒成分，接着打倒圆台孔，最后将n张纤维膜复合。本发明采用简单的方法制得了过滤效率高、空气阻力低、容尘量高的产品。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及一种高效低阻对顶式圆台孔结构净化材料及其制备方法。

背景技术

空气净化材料在个体防护和空间防护领域均具有无可替代的价值。优异的空气净化材料应具备高过滤效率、低空气阻力、高容尘量的特性，以满足人体佩戴口罩的舒适性，但现有滤材通常存在空气阻力大的缺点，这主要是由于现有滤材多为平面结构的熔喷静电驻极滤材和玻纤滤材，其无规堆积的平面纤维结构在遇到空气分子时会与空气分子发生撞击，阻碍空气分子的通过，从而对空气通过形成了较大的阻力，导致整体滤材阻力高。

因此，研究一种具备高过滤效率、低空气阻力、高容尘量的特性的空气净化材料及其制备方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的空气净化材料空气阻力大的问题，提供一种具备高过滤效率、低空气阻力、高容尘量的特性的空气净化材料及其制备方法，具体是提供一种高效低阻对顶式圆台孔结构净化材料及其制备方法，本发明采用内部含有对顶式圆台孔结构的纤维层级结构，使得大部分空气分子在遇到阻力时及时转向，从而降低空气分子与纤维结构接触撞击的数量，极大地提升空气分子的穿过能力，显著降低了空气阻力。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

一种高效低阻对顶式圆台孔结构净化材料，由n层纤维膜复合而成，n≥2；第i层纤维膜上设有m个中心轴垂直于纤维膜的倒圆台孔，第i+1层纤维膜上设有m个中心轴垂直于纤维膜的圆台孔，第i层纤维膜上的m个倒圆台孔的小端(即倒圆台孔直径较小的一端)与第i+1层纤维膜上的m个圆台孔的小端(即圆台孔直径较小的一端)一一对应连接(一个倒圆台孔的小端与一个圆台孔的小端连接后，该倒圆台孔与该圆台孔构成的整体即为对顶式圆台孔)，i为区间[1,n]内所有的奇数；对于第k层纤维膜上的任一倒圆台孔或圆台孔而言，其都有与其相互连通的位于第k+1层纤维膜上圆台孔或倒圆台孔，k为区间[1,n-1]内的任一数。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种高效低阻对顶式圆台孔结构净化材料，当n≥3时，第j层纤维膜上的圆台孔与第j+1层纤维膜上的倒圆台孔错位排列，j为区间[1,n]内的偶数，如此设计的目的是提高过滤效率，因为错位排列可以使颗粒物始终会撞击到纤维层上，避免直接从通孔穿过。

如上所述的一种高效低阻对顶式圆台孔结构净化材料，n的取值范围为5～30，可根据实际需要进行调节。

如上所述的一种高效低阻对顶式圆台孔结构净化材料，如图2所示，圆台孔或倒圆台孔的小端直径的取值范围为20～60μm(由于颗粒的尺寸(亚微米)远小于圆台孔或倒圆台孔的小端的尺寸，因而不会堵塞圆台孔或倒圆台孔的小端)，大端直径的取值范围为80～200μm，母线与大端端面的夹角的取值范围为20～70°；各层纤维膜上圆台孔或倒圆台孔的分布密度的取值范围为50～500个/m²；纤维膜的材质为聚丙烯、聚乙烯、聚酯或聚醚砜；不同层纤维膜的材质相同或不同。

如上所述的一种高效低阻对顶式圆台孔结构净化材料，同一层纤维膜上的圆台孔或倒圆台孔的尺寸相同，如此设计的目的是便于加工成型；不同层纤维膜上的圆台孔或倒圆台孔的尺寸相同，如此设计的目的是便于加工成型。