[發(fā)明專利]一種可重復(fù)利用納米蛛網(wǎng)空氣過濾膜及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710743437.8
• 申請(qǐng)日: 2017-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN107362701B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉兆麟;王欣;張威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D71/56
• 分類號(hào): B01D71/56;B01D69/02;B01D69/12;B01D67/00;B01D53/22
• 代理公司: 石家莊輕拓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13128
• 代理人: 侯迎新

本發(fā)明涉及一種可重復(fù)利用納米蛛網(wǎng)空氣過濾膜及其制備方法，其為二維超細(xì)蛛網(wǎng)膜和一維納米纖維相互復(fù)合形成的多級(jí)結(jié)構(gòu)納米蛛網(wǎng)膜材料；制備方法為：將聚合物溶解于混合溶劑中，加入二價(jià)無機(jī)鹽，攪拌形成均質(zhì)紡絲溶液；用所得的紡絲溶液進(jìn)行靜電噴網(wǎng)，靜電噴射過程中以側(cè)向氣流對(duì)聚合物射流進(jìn)行噴吹并在紡絲區(qū)間內(nèi)形成相對(duì)濕度梯度場(chǎng)，促進(jìn)帶電小液滴的形成、射流的拉伸細(xì)化和溶劑的快速揮發(fā)與相分離；經(jīng)充分干燥后，得到可重復(fù)利用納米蛛網(wǎng)空氣過濾膜。本發(fā)明制備過程簡(jiǎn)單，濾膜的結(jié)構(gòu)可調(diào)控性強(qiáng)，蛛網(wǎng)覆蓋率為100%，對(duì)2.5μm顆粒物的過濾效率≥99%，阻力壓降≤120Pa，容塵量≥40g/m²，清灰后的殘留容塵量≤5g/m²，具有良好的可重復(fù)利用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空氣過濾材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可重復(fù)利用納米蛛網(wǎng)空氣過濾膜及其制備方法，特別是以不同高分子聚合物為原料，采用靜電噴網(wǎng)技術(shù)獲得的可重復(fù)利用納米蛛網(wǎng)空氣過濾膜及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的高速發(fā)展，空氣污染問題日益嚴(yán)峻，尤其是近年來我國(guó)大部分地區(qū)頻繁出現(xiàn)的霧霾污染，對(duì)人們的身體健康和生活環(huán)境造成了嚴(yán)重危害，采用纖維過濾材料加強(qiáng)對(duì)空氣中微細(xì)顆粒物的過濾是解決上述問題的有效途徑，然而現(xiàn)有的玻璃纖維、碳纖維氈墊、非織造布等過濾材料普遍存在過濾效率低、阻力壓降高、使用壽命短等問題，難以對(duì)微細(xì)顆粒物進(jìn)行持久、有效的防護(hù)。與上述空氣過濾材料相比，靜電紡納米纖維具有直徑小、比表面積大、結(jié)構(gòu)可控性強(qiáng)等特點(diǎn)，成為制備高性能濾膜的理想材料，在個(gè)體防護(hù)和室內(nèi)空氣凈化等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。公開的制備靜電紡納米纖維過濾材料的技術(shù)有一種納米纖維過濾材料及其制備方法（CN105040271A），一種過濾器用電紡絲基復(fù)合納米纖維材料的制備方法（CN101829454A），靜電紡聚乳酸納米纖維復(fù)合濾料的過濾性能研究（論文），靜電紡PAN納米纖維膜過濾性能研究（論文），靜電紡納米纖維/非織造布復(fù)合過濾材料的結(jié)構(gòu)性能與模擬（碩士論文）都是將單一直徑的靜電紡納米纖維直接沉積到接收基材上形成納米纖維過濾材料，并通過減小納米纖維直徑或增加納米纖維堆積量來提高其過濾效率，然而制備出的納米纖維濾膜卻存在阻力壓降大、使用壽命短、無法重復(fù)利用的問題。因此，開發(fā)可重復(fù)使用的高效低阻納米纖維過濾材料已經(jīng)成為空氣過濾領(lǐng)域迫切需要解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有空氣過濾材料存在的阻力壓降高、不能重復(fù)利用的不足，提供一種可重復(fù)利用的納米蛛網(wǎng)空氣過濾膜及其制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可重復(fù)利用納米蛛網(wǎng)空氣過濾膜，其關(guān)鍵技術(shù)在于：所述納米蛛網(wǎng)空氣過濾膜為二維超細(xì)蛛網(wǎng)膜和一維納米纖維相互復(fù)合形成的多級(jí)結(jié)構(gòu)納米蛛網(wǎng)膜材料。

所述二維超細(xì)蛛網(wǎng)膜具有類似蜘蛛網(wǎng)的網(wǎng)孔形態(tài)，網(wǎng)中纖維的平均直徑為5~50nm，蛛網(wǎng)覆蓋率為100%。

所述一維納米纖維具有均勻圓柱形態(tài)，纖維平均直徑為100～900nm，納米纖維之間隨機(jī)排列，形成具有三維曲孔空腔的網(wǎng)狀連通結(jié)構(gòu)。

所述空氣過濾膜的平均孔徑為0.2～2μm，孔隙率≥80%，對(duì)2.5μm顆粒物的過濾效率≥99%，阻力壓降≤120Pa，容塵量≥40g/m²。

所述空氣過濾膜中孔徑為0.2～2μm的蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)能夠通過物理攔截機(jī)制將2.5μm的顆粒物截留在其表面，經(jīng)機(jī)械振動(dòng)清灰后納米蛛網(wǎng)空氣過濾膜的殘留容塵量≤5g/m²。

本發(fā)明還提供了上述可重復(fù)利用納米蛛網(wǎng)空氣過濾膜的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

步驟（1），將高分子聚合物溶解于溶劑中，并加入二價(jià)無機(jī)鹽，用磁力攪拌器連續(xù)攪拌12~24h，得到均勻、穩(wěn)定的紡絲溶液；