[發(fā)明專利]一種高效低阻型交錯(cuò)排列納米纖維復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610041568.7
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105536352B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王哲;潘志娟
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: B01D39/08
• 分類號: B01D39/08;B01D46/54
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 李陽

本發(fā)明公開了一種高效低阻型交錯(cuò)排列納米纖維復(fù)合材料及其制備方法，該高效低阻型納米纖維復(fù)合材料呈表面具有納米多孔的纖維與納米纖維交錯(cuò)式排列結(jié)構(gòu)，該復(fù)合材料對重量中值直徑為260nm的氯化鈉氣溶膠顆粒空氣過濾效率高達(dá)99.99％以上，并且過濾阻力低于140Pa，該制備方法為：在靜電紡絲過程中通過采用全自動橫移式滾筒接收裝置，將100～300nm左右的納米纖維與1.2～1.8μm的表面含有納米多孔的纖維進(jìn)行交錯(cuò)式復(fù)合，一步法制備得到高過濾效率低阻力的復(fù)合納米纖維過濾材料。該制備方法簡單，產(chǎn)量高，成本低廉，所制備出的交錯(cuò)式復(fù)合過濾材料對微細(xì)顆粒物具有較高的過濾效率和較低的過濾阻力，在個(gè)體防護(hù)、空氣凈化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空氣過濾材料及其制備方法，尤其涉及一種高效低阻型交錯(cuò)排列納米纖維復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，快速的都市化及工業(yè)化進(jìn)程導(dǎo)致了嚴(yán)重的空氣污染，不僅造成了巨大的財(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)也嚴(yán)重地影響了人們的身體健康和生活質(zhì)量，尤其是懸浮在空氣中粒徑小于2.5μm的粉塵顆粒(PM2.5)不僅是導(dǎo)致霧霾天氣的重要原因，同時(shí)也是導(dǎo)致呼吸道疾病和心血管疾病的主要因素之一，因此對其進(jìn)行有效防護(hù)已經(jīng)是迫在眉睫。常規(guī)非織造材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于過濾行業(yè)的不同領(lǐng)域，例如：玻璃纖維、聚丙烯纖維、熔噴纖維等在空氣凈化器、空調(diào)濾芯及防護(hù)口罩等方面得到了廣泛應(yīng)用。但由于常規(guī)非織造材料的纖維直徑較大，結(jié)構(gòu)單一，其對較小粒徑顆粒的過濾性能較差。因此需要更有效的空氣過濾材料來滿足微小顆粒的過濾與攔截。

靜電紡納米纖維膜具有重量輕、比表面積大、孔隙率高、內(nèi)部孔隙連通性好等優(yōu)點(diǎn)，其過濾效率較常規(guī)過濾材料大大提高。但是現(xiàn)有的納米纖維制備方法得到的納米纖維過濾材料在過濾過程中均會產(chǎn)生較高的過濾阻力，嚴(yán)重影響了過濾材料的過濾性能和使用壽命。因此，需要開發(fā)出高過濾效率、低過濾阻力的空氣過濾材料。

有鑒于上述的內(nèi)容，本設(shè)計(jì)人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種高效低阻型交錯(cuò)排列納米纖維復(fù)合材料及其制備方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高過濾效率，降低過濾阻力的高效低阻型交錯(cuò)排列納米纖維復(fù)合材料及其制備方法。

本發(fā)明提出的一種高效低阻型交錯(cuò)排列納米纖維復(fù)合材料，其特征在于：包括PLA-P纖維和PLA-N納米纖維或PA6納米纖維，所述PLA-P纖維的表面具有納米孔洞，所述PLA-P纖維與所述PLA-N納米纖維或PA6納米纖維呈交錯(cuò)式排列形成交錯(cuò)式復(fù)合結(jié)構(gòu)納米纖維膜，所述納米纖維膜中PLA-P纖維與PLA-N納米纖維或PA6納米纖維質(zhì)量比為3：1～10：1，所述納米纖維膜的孔隙率為82.15％～90.17％，平均孔徑為1.72μm～4.97μm。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述PLA-P纖維的直徑為1.2～1.8μm，所述PLA-P纖維的表面納米孔洞的覆蓋密度為10％～23％，所述納米孔洞的直徑為30～90nm，所述PLA-N納米纖維的直徑為148～300nm，所述PA6納米纖維的直徑為100～300nm。

本發(fā)明提出的一種高效低阻型交錯(cuò)排列納米纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟(1)：將固態(tài)狀的PLA溶解在二氯甲烷(DCM)與N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)的混合溶劑中，配制得到一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PLA溶液，作為多孔結(jié)構(gòu)PLA-P纖維的紡絲液；

步驟(2)：將一定濃度的溴化鋰(LiBr)加入到DCM與DMAC質(zhì)量配比為10:1的混合溶劑中，然后再將一定質(zhì)量的固體聚合物PLA溶解到混合溶劑中，制得含有一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PLA/LiBr溶液，作為PLA-N納米纖維的紡絲液；

步驟(3)：將一定質(zhì)量的PA6聚合物溶解到88％的甲酸中，配制得到一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PA6溶液，作為PA6納米纖維的紡絲液；