[發明專利]熔噴纖維/納米纖維/玻璃纖維復合過濾材料及其制備

有效

• 申請號: 201710634010.4
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107497181B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 丁彬;廖亞龍;趙興雷;李玉瑤;印霞;俞建勇
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B01D39/16
• 分類號: B01D39/16;B32B17/02;B32B7/12;B32B17/12;B32B27/02;B32B27/12;B32B33/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王婧

技術領域

本發明屬于納米纖維領域，涉及一種熔噴纖維/納米纖維/玻璃纖維復合過濾材料及其制備方法，特別是在納米纖維功能層的表面一定深度范圍內形成均勻的融接點，從而增強納米纖維層與熔噴纖維覆蓋保護層的結合牢度，再利用熱粘合的復合方法使玻璃纖維基材、納米纖維功能層和熔噴纖維覆蓋層形成具有一定花紋圖案的三層復合結構。

背景技術

納米纖維具有纖維直徑小、孔徑小、比表面積大、孔隙率高等結構特點，將其與熔噴纖維等材料相結合可制備出高效低阻空氣過濾復合材料。現有空氣過濾納米纖維復合材料在實際使用過程中納米纖維功能層易受外力作用產生結構的破損，從而導致過濾性能下降和使用壽命的縮減，因此常利用覆層加固的方式延長納米纖維功能層的使用壽命。

公開的制備空氣過濾復合材料的制備方法有：“一種紡粘和靜電紡復合濾紙制造方法”(CN201310036390.3)，采用靜電紡制得濾紙面層、紡粘法制得濾紙基底，在紡粘形成的基底纖層尚具有粘性時，立即在其上面鋪以制得的面層，同時進行熱軋，形成復合濾紙。“一種防霧霾納米窗紗及其制作方法”(CN201510605095.4)，復合步驟中在聚合物的骨架上涂覆有親水性聚乙烯醇粘合劑將兩層骨架進行粘合。“一種三層復合過濾紙及其制備方法”(CN201610280146.5)，利用膠黏劑實現了聚四氟乙烯纖維層、聚丙烯纖維層、超細玻璃纖維層的穩固粘合。“雙面復合玻璃纖維過濾紙”(CN87211872U)，利用粘結劑將玻璃纖維過濾層與兩側的天然桑皮纖維紙保護層粘合在一起。

上述方法雖均可實現不同層之間的牢固結合，但粘合劑會堵塞纖維層孔道結構，將納米材料直接涂覆在基材上，其耐磨性難以保證，使用壽命仍需提升，以上方法均會對核心納米纖維層的整體性能產生破壞性影響。為克服以上缺點，本發明提供一種熔噴纖維/納米纖維/玻璃纖維復合過濾材料及其制備方法。

發明內容

本發明的目的是克服現有納米纖維復合過濾材料復合過程中因外力作用導致納米纖維功能層結構破壞、性能下降的問題，提供一種熔噴纖維/納米纖維/玻璃纖維復合過濾材料及其制備方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種熔噴纖維/納米纖維/玻璃纖維復合過濾材料，其特征在于，包括從下到上依次設置的玻璃纖維基材、納米纖維層和熔噴纖維覆蓋層，其中，所述的納米纖維層的上表面設有利用溶劑靜電噴霧技術形成的融接點，利用熱粘合的復合方法借助于該融接點將熔噴纖維覆蓋層粘結在納米纖維層上。

本發明還提供了上述的熔噴纖維/納米纖維/玻璃纖維復合過濾材料的制備方法，其特征在于，包括：將納米纖維沉積在玻璃纖維基材上形成納米纖維層后，利用溶劑靜電噴霧技術在納米纖維層表面形成融接點，該融接點的深度遠小于纖維膜厚度、面積小于孔徑，從而不會對納米纖維層的原有結構造成影響，利用熱粘合的復合方法借助于該融接點將覆蓋層粘結在納米纖維層上，使玻璃纖維基材、納米纖維層和熔噴纖維覆蓋層形成具有一定花紋圖案的三層復合結構。

優選地，所述的溶劑靜電噴霧技術步驟包括：將溶劑灌注在固定在滑臺上的注射器中，通過同步調節滑臺往復速度和接收基板運動速度，使溶劑霧化而成的液滴以折線形式噴涂在納米纖維層表面，溶解表層納米纖維形成融接點，通過調節滑臺和的接收基板的運動速度控制融接點的分布密度；通過調節電壓的大小來控制納米纖維層表面融接點的大小和深度。

優選地，所述的溶劑為乙醇、甲酸、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺，丙酮、氯仿、甲酚、二甲基亞砜、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮、甲基乙基酮中等的一種或兩種以上的混合物。

優選地，所述的滑臺往復速度為10～100cm/min，滑臺運動總路程為20～200cm，接收基板運動速度為10～200cm/min，融接點分布密度為1～8個/cm²。

優選地，所述的靜電噴霧的電壓為10～100kV，融接點的形狀為圓形，直徑為1～10μm，深度為10～100μm。

優選地，所述的靜電噴霧的其他工藝參數為接收距離3～40cm，灌注速度0.1～10ml/h，溫度15～35℃，濕度15～90％。

優選地，所述的納米纖維層的厚度為100～900μm，納米纖維層與熔噴纖維覆蓋層的結合牢度為5～100MPa。

優選地，所述的玻璃纖維基材克重為10～1000g/m²，厚度為0.01～1mm。