[發明專利]一種高效過濾PM2．5的復合材料

在審

• 申請號: 201711000306.7
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107737489A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 婁輝清;閆新;王利娜;高秀麗;周蓉;張志豪;袁帥飛;孫中華;夏鑫;李杭
• 申請（專利權）人: 河南工程學院
• 主分類號: B01D39/14
• 分類號: B01D39/14
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司41125
• 代理人: 張紹琳,張真真

技術領域

本發明涉及復合過濾材料，具體涉及一種高效過濾PM2.5的復合材料。

背景技術

PM2.5又稱細顆粒物，是指環境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于2.5微米的顆粒物。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，面積大，活性強，易附帶有毒、有害物質(如重金屬、微生物等)，且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。據醫學調查表明，PM2.5對人體的心血管系統和呼吸系統能夠造成很大的威脅，同時會誘發多種病癥，如急性呼吸系統感染、哮喘、支氣管炎、心血管疾病，不良生殖以及癌癥。

隨著我國工業化和城市化進程加快，空氣污染問題日益突出，持續發生的大面積霧霾事件，目前，PM2.5已成為我國大氣主要污染物，對環境安全和人體健康造成了嚴重的威脅。隨著霧霾天氣在我國日益頻繁的出現，口罩，尤其是PM2.5防護口罩已經成為人們日常生活的必需品，PM2.5防護口罩市場規模由2011年的4.4億元發展到2015年的13.2億元。

目前市場上各種材質和結構用于防PM2.5的口罩種類繁多，防護水平參差不齊。根據國家權威檢測機構分析結果顯示，市場在售的防PM2.5口罩整體防護水平較低，過濾效率超過90％的剛過半，16.7％的口罩產品過濾效率低于40％；中國消費者協會公布的比較試驗結果表明市售防PM2.5口罩防護水平合格的僅為24.3％，無法讓使用者在霧霾天氣下得到有效防護。因此，發展高效、低成本PM2.5過濾材料是提高PM2.5防護口罩防護效果的關鍵之所在。本發明所提出的復合過濾材料，是一種高效過濾PM2.5的過濾材料，可以有效提高此類材料的對人體的安全防護效果。不同類型的市售防PM2.5口罩類型、材質、防護效果及優缺點等如下表所示。

從處理效果來看，普通紗布口罩、棉布口罩、活性炭口罩、一次性醫用口罩主要是多層紗布或無紡布簡單縫合而成，這些佩戴較為舒適，但對PM2.5的過濾效率較差，起不到防護效果；N95口罩和工業防塵口罩防護效果較好，但材質較為硬實，呼吸阻力較大，不適合長時間佩戴；納米薄膜口罩防護效果較好，且佩戴較為舒適，是新一代口罩的發展方向，但其材質加工工藝較為復雜，目前尚無法大規模普及生產，價格高昂。綜上所述，目前市售防PM2.5口罩從防護效果、佩戴舒適性及價格等方面尚不能完全滿足日常生活需要。因此，發展高效、低成本PM2.5過濾材料是提高PM2.5防護口罩防護效果的關鍵之所在。本發明所提出的復合過濾材料及，是一種高效過濾PM2.5的過濾材料，可以有效提高此類材料的對人體的安全防護效果。

發明內容

本發明提出了一種高效過濾PM2.5的復合材料，通過顆粒物與無紡布復合材料之間的機械攔截、物理化學吸附、靜電吸附、架橋作用等機制，實現了PM2.5顆粒在復合材料上的高效截留；各層之間采用黏合劑通過棋盤式粘結在一起，既能發揮各層無紡布的優勢又能降低呼吸阻力的協同作用，從而保證了透氣性，有效解決了現有口罩的過濾材料過濾效率低、容塵量小、阻力大的問題。

為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：一種高效過濾PM2.5的復合材料，包括表層、芯層和面層，所述表層、芯層和面層通過黏合劑依次黏合起來制成復合材料，所述黏合劑由羧甲基纖維素和明膠加入到水中溶解制成。

所述表層和面層為PP紡黏無紡布或PE/PP雙組份紡黏無紡布，芯層為PP熔噴無紡布。

使用時表層靠近空氣，內層靠近防護對象；本發明表層主要起保護芯層及第一重過濾作用，芯層主要起深層過濾作用，內層主要起更進一步過濾作用。

將黏合好的材料在40-50℃條件下真空干燥1-2h，得到復合材料。

所述PP紡黏無紡布的直徑為15～25μm，克重30-40g/m²，透氣率1000-1400mm/s；PE/PP紡黏無紡布的直徑為20～30μm，克重30-40g/m²，透氣率1800-2400mm/s，；PP熔噴無紡布的直徑為2～5μm，克重10-20g/m²，透氣率500-1000mm/s。

所述黏合劑中各組分的重量百分比為：羧甲基纖維素0.5-2.5％、明膠5-10％、水87.5-94.5％；依次將羧甲基纖維素、明膠加入到水中溶解，在溫度為60℃-80℃的條件下攪拌0.5h-1h，反應結束得到黏合劑。羧甲基纖維素加入到水中待溶解后，再加入明膠溶解。

所述表層、芯層和面層通過黏合劑進行黏合的方式為點黏合，布點方式采用棋盤式布點。