[發(fā)明專利]一種微/納米纖維氣凝膠復(fù)合濾料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911421836.8
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111013255A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧炳耀;李大偉;申瑩;劉慶生;劉慧中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D39/16
• 分類號(hào): B01D39/16;D01D5/00;D01G1/04
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

本發(fā)明公開(kāi)了一種微/納米纖維氣凝膠復(fù)合濾料的制備方法，屬于紡織材料領(lǐng)域。本發(fā)明的具體制備方法為：(1)微/納米纖維制備；(2)纖維剪切粉碎步驟(1)制備得到的微/納米纖維制備分散液；(3)將步驟(2)得到的纖維分散液浸漬基材凍干成型：將基材和纖維分散液采用真空抽濾法進(jìn)行抽濾，得到濕態(tài)復(fù)合材料；隨后將濕態(tài)復(fù)合材料進(jìn)行冷凍干燥制成氣凝膠材料；(4)將步驟(3)所述的氣凝膠復(fù)合濾料進(jìn)行加固，即可以得到所述的微/納米纖維氣凝膠復(fù)合濾料。本發(fā)明采用真空抽濾法制備微/納米纖維氣凝膠連續(xù)梯度結(jié)構(gòu)復(fù)合濾料，過(guò)濾效率高，適用于高溫?zé)煔膺^(guò)濾、油/水分、隔熱、吸音和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微/納米纖維氣凝膠復(fù)合濾料的制備方法，屬于紡織材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

工業(yè)煙塵的排放是產(chǎn)生霧霾的主要原因之一，特別是由此產(chǎn)生的細(xì)微顆粒物(PM2.5)，會(huì)增加人類呼吸系統(tǒng)類疾病的發(fā)生率。因此，研發(fā)控制工業(yè)爐窯中含塵煙氣排放量的高溫?zé)煔膺^(guò)濾材料并解決其關(guān)鍵技術(shù)，是我國(guó)環(huán)保領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。但高溫?zé)煔膺^(guò)濾對(duì)濾料的捕集效率和使用壽命要求較高，目前使用較多的是針刺、水刺或覆膜濾料。

如中國(guó)專利CN105220364A公開(kāi)了一種干濕兩種成網(wǎng)方式相結(jié)合水刺固結(jié)的非織造材料，是在干法成網(wǎng)基材上鋪設(shè)超短纖維面層，后經(jīng)水刺固結(jié)形成復(fù)合纖維網(wǎng)。該濾料的過(guò)濾性能確實(shí)良好，壓力降也減小，但對(duì)細(xì)小顆粒的捕集效率低。

又如中國(guó)專利CN105688512A公開(kāi)了一種水刺精密面層濾料，從迎塵面到凈氣面依此為精密面層、上層纖維網(wǎng)層、基材層、下層纖維網(wǎng)層。該濾料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、過(guò)濾精度高，但制備工藝繁雜。

再如中國(guó)專利CN108434863A公開(kāi)了一種耐腐蝕高克重水刺濾料，采用不同細(xì)度和長(zhǎng)度的聚苯硫醚纖維為原料制備水刺基材，再用PTFE乳液和成膜劑進(jìn)行表明涂覆。該濾料過(guò)濾精度高，但壓力降大，制備流程復(fù)雜。

納米纖維氣凝膠材料，具有獨(dú)特的多級(jí)網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，材料內(nèi)的大孔(10～30μm)通過(guò)三角粘結(jié)區(qū)互連，粘結(jié)區(qū)又由很多小孔(1～2μm)組成，材料呈現(xiàn)蜂窩狀的孔結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)賦予材料良好的透氣性，同時(shí)其壓縮回彈性和耐久性均優(yōu)于同體積密度的其他纖維氣凝膠材料。

如文獻(xiàn)(Robust polyimide nano/microfibre aerogels welded by solvent-vapour for environmental applications)公開(kāi)了一種微/納米復(fù)合氣凝膠濾料，該濾料是將非織造基材浸漬于納米纖維分散液中，通過(guò)超聲處理，后經(jīng)冷凍干燥、熏蒸加固而得。與納米纖維覆膜濾料相比，在同等過(guò)濾效率下，此濾料在一定程度上降低了過(guò)濾阻力。但是，超聲浸漬后，納米纖維主要隨機(jī)分布于基材的上下表面，僅有部分纖維嵌入基材內(nèi)部，且對(duì)0.5μm以下顆粒的過(guò)濾效率有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述至少一個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種微/納米纖維氣凝膠復(fù)合濾料的制備方法，所述復(fù)合濾料是采用多針頭靜電紡絲技術(shù)制備不同直徑的纖維，然后均質(zhì)剪切，冷凍成型，后經(jīng)熏蒸加固形成氣凝膠濾料，本發(fā)明最終得到的復(fù)合濾料捕集效率高、過(guò)濾阻力小。

而且本發(fā)明采用真空抽濾法制備微/納米纖維氣凝膠連續(xù)梯度結(jié)構(gòu)復(fù)合濾料，從迎塵面到凈氣面，微/納米纖維密度逐漸降低。該濾料在解決微/納米纖維氣凝膠強(qiáng)力低、易破損問(wèn)題的同時(shí)，提高了基材的過(guò)濾效率。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種微/納米纖維氣凝膠復(fù)合濾料的制備方法，包括以下步驟：

(1)微/納米纖維制備；

(2)纖維剪切粉碎步驟(1)制備得到的微/納米纖維制備分散液；

(3)將步驟(2)得到的纖維分散液浸漬基材凍干成型：將基材和纖維分散液采用真空抽濾法進(jìn)行抽濾，得到濕態(tài)復(fù)合材料；隨后將濕態(tài)復(fù)合材料進(jìn)行冷凍干燥制成氣凝膠材料；