[發明專利]一種微/納米纖維復合過濾材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811296618.1
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109157915A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 錢曉明;劉永勝;錢幺;鄒馳;鄧輝
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01D39/14
• 分類號: B01D39/14;D04H1/72
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞

本發明公開了一種微/納米纖維復合過濾材料及其制備方法。該材料包括納米纖維和單層微米纖維網，其結構是單根或束狀納米纖維均勻分布在單層微米纖維網表面或均勻嵌入單層微米纖維網的纖維集合體間隙中。該方法包括以下步驟：制備靜電紡絲液；將微米級纖維制成單層微米纖維網，并輸送到帶有網孔的輸網簾上；采用靜電紡絲液開始靜電紡絲，從靜電紡絲噴頭中均勻地噴射出單根或束狀納米纖維到單層微米纖維網上，形成單層微/納米纖維復合網；將單層微/納米纖維復合網經交叉鋪網方式形成連續多層結構復合纖維網，再經過機械加固得到微/納米纖維復合過濾材料。該方法生產工藝簡單、可控性強及易于產業化。

技術領域

本發明涉及空氣過濾材料領域，具體是一種微/納米纖維復合過濾材料及其制備方法。

背景技術

隨著大氣環境污染日益嚴重，人們的健康和生活遭到了嚴重威脅。過濾材料作為一種防護措施，可有效地凈化大氣煙塵污染。目前，我國工業過濾領域應用最為廣泛的是紡織品過濾材料，其對粒徑尺寸在微米級及以上的顆粒物具有優異的過濾效果，然而對亞微米級以下的顆粒物過濾效果不佳，難以或無法滿足實際過濾需要，并存在過濾阻力大、透氣差、使用壽命短及容塵量小等缺點，因而，開發高效低阻過濾材料勢在必行。

納米纖維及其制品因纖維直徑極小、比表面積高、吸附能力強、過濾效率高等性能和結構優勢，尤其對微小顆粒的吸附與捕集是常規纖維無法比擬的，因而在過濾、生物工程、吸油材料、電池隔膜等領域得到廣泛應用。然而，納米纖維及其制品單獨應用時存在強力低、過濾阻力大及產量低等問題，限制了其大力應用。為了優化納米纖維的尺寸穩定性及過濾性能，國內外學者對納米纖維材料及其制品的結構進行了設計與優化。申請號201610784058.9和201510004903.1的文獻分別采用多層紡粘非織造布將納米纖維膜夾在中間層形成“三明治”夾層結構，此結構較好的保護了納米纖維膜，但由于形成致密的納米纖維膜，因此透氣性較差，用于氣體過濾中阻力大、成本高，且納米纖維膜易破損失去過濾作用。申請號200980148171.6的文獻提供了一種直接將納米纖維膜復合在非織造材料表面的生產方法，雖然提高了納米膜尺寸穩定性，但是所制備的復合材料存在易剝離、易破損、壓差大等缺陷，難以應用于氣體流速較高的過濾工況中。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種微/納米纖維復合過濾材料及其制備方法。

本發明解決所述材料技術問題的技術方案是，提供一種微/納米纖維復合過濾材料，其特征在于該材料包括納米纖維和單層微米纖維網，其結構是單根或束狀納米纖維均勻分布在單層微米纖維網表面或均勻嵌入單層微米纖維網的纖維集合體間隙中。

本發明解決所述方法技術問題的技術方案是，提供一種微/納米纖維復合過濾材料的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟1、制備質量濃度為5-40％的均勻的靜電紡絲液；

步驟2、將微米級纖維制成單層微米纖維網，并輸送到帶有網孔的輸網簾上；

步驟3、采用步驟1得到的靜電紡絲液，開始靜電紡絲，從靜電紡絲噴頭中均勻地噴射出單根或束狀納米纖維到步驟2得到的在輸網簾上輸送的單層微米纖維網上，形成單層微/納米纖維復合網；單孔注射量為0.8-50ml/h；紡絲電壓為15-50kV；輸網簾輸出速度小于60m/min；

步驟4、將步驟3得到的單層微/納米纖維復合網經交叉鋪網方式形成連續多層結構復合纖維網，再經過機械加固得到微/納米纖維復合過濾材料。

與現有技術相比，本發明有益效果在于：

(1)本發明首次將靜電紡絲制備的單根或束狀納米纖維在線均勻同步分布在已成型的單層蓬松的微米纖維網中，然后經交叉鋪網方式形成連續多層結構復合纖維網，再經過針刺或水刺工藝進行加固得到微/納米纖維復合過濾材料。