[發(fā)明專利]一種駐極納米纖維過(guò)濾材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010129526.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111249805B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝建達(dá);邢家思
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門理工學(xué)院
• 主分類號(hào): B01D39/04
• 分類號(hào): B01D39/04;B01D39/16;D01D5/00
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35222
• 代理人: 楊唯

本發(fā)明提供了一種駐極納米纖維過(guò)濾材料及其制備方法，屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的駐極納米纖維過(guò)濾材料駐極性能不穩(wěn)定，導(dǎo)致對(duì)空氣中的細(xì)顆粒物過(guò)濾效率低的技術(shù)問(wèn)題。所述過(guò)濾材料是由紡絲液經(jīng)靜電紡絲制備而成，其中，所述紡絲液包括如下重量份的組分：聚合物5?30份；噻吩類偶極分子1?10份；以及溶劑60?94份；其中，所述噻吩類偶極分子為具有電子給體?π共軛體系?電子受體的偶極子結(jié)構(gòu)的化合物。本發(fā)明通過(guò)將噻吩類偶極分子與聚合物共同溶解，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備具有高PM_2.5過(guò)濾性能、低阻力壓降、且保持理想的性能穩(wěn)定性的空氣過(guò)濾材料，具有制備方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種駐極納米纖維過(guò)濾材料及其制備方法。

背景技術(shù)

空氣中的細(xì)顆粒物是指環(huán)境中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5微米的顆粒物，又稱細(xì)粒、細(xì)顆粒或PM 2.5，其粒徑小，在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，能夠?qū)θ梭w健康造成較大危害，易引發(fā)肺炎、肺功能下降等多種疾病。采用空氣過(guò)濾材料對(duì)空氣中的細(xì)微顆粒物進(jìn)行防護(hù)是一種行之有效的措施。

目前，傳統(tǒng)的空氣過(guò)濾材料主要包括熔噴纖維、玻璃纖維以及紡粘纖維。然而傳統(tǒng)的空氣過(guò)濾材料一般由微米級(jí)纖維構(gòu)成，其纖維直徑大，纖維之間孔徑大，比表面較小，因此過(guò)濾效率較低。而納米纖維過(guò)濾材料因其具有絲徑細(xì)、孔徑小以及比表面積大的特點(diǎn)，是新型過(guò)濾材料發(fā)展的趨勢(shì)。現(xiàn)有技術(shù)中的納米纖維可以通過(guò)拉伸、模板合成、相分離、自組裝和靜電紡絲等方式制備。其中，靜電紡絲納米纖維相比于傳統(tǒng)的過(guò)濾材料，在過(guò)濾領(lǐng)域具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。靜電紡是一種利用高壓電進(jìn)行紡絲的納米纖維制備技術(shù)，由于靜電紡絲纖維具備的特殊性能，能夠過(guò)濾1μm及以下的顆粒，從而拓寬了過(guò)濾的應(yīng)用范圍。為了進(jìn)一步提高過(guò)濾材料的過(guò)濾效果，通常對(duì)聚合物空氣過(guò)濾材料進(jìn)行駐極改性，例如中國(guó)專利CN104289042B提供一種熱極化的靜電紡納米纖維駐極過(guò)濾材料及其制備方法，通過(guò)“瞬間冷卻”及納米無(wú)機(jī)粒子使靜電紡納米纖維駐極。但是，上述專利中對(duì)于靜電紡絲納米纖維駐極過(guò)濾材料的制備方法是先將聚合物溶液進(jìn)行靜電紡絲形成靜電紡絲纖維，然后采用熱極化法獲得靜電紡絲纖維駐極過(guò)濾材料，如此的制備方法復(fù)雜，設(shè)備復(fù)雜且成本高，導(dǎo)致駐極性能不穩(wěn)定。而且該方法駐極產(chǎn)生的電荷在異丙醇等有機(jī)溶劑作用下容易消失，造成過(guò)濾效率大幅降低。另外，通過(guò)添加電氣石等無(wú)機(jī)納米粒子也可進(jìn)一步提高駐極效果。但無(wú)機(jī)粒子與聚合物基材相容性不好，易造成空氣過(guò)濾材料機(jī)械性能下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種駐極納米纖維過(guò)濾材料及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的駐極納米纖維過(guò)濾材料駐極性能不穩(wěn)定，導(dǎo)致對(duì)空氣中細(xì)顆粒物過(guò)濾效率低的技術(shù)問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種駐極納米纖維過(guò)濾材料，所述過(guò)濾材料是由紡絲液經(jīng)靜電紡絲制備而成，其中，所述紡絲液包括如下重量份的組分：

聚合物5-30份；

噻吩類偶極分子1-10份；

以及溶劑60-94份；

其中，所述噻吩類偶極分子為具有電子給體-π共軛體系-電子受體的偶極子結(jié)構(gòu)的化合物。即分子的一端為電子給體，另一端為電子受體。連接兩者的為π共軛體系。

根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述噻吩類偶極分子的電子給體選自含有氧原子、氮原子或硫原子的具有孤對(duì)電子的原子或基團(tuán)；所述噻吩類偶極分子的電子受體選自具有拉電子傾向的原子或基團(tuán)；所述π共軛體系為噻吩π共軛體系。

根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述電子給體選自羥基、烷氧基、胺基或巰基；所述電子受體選自硝基、醛基、氰基、磺酸基、羧基、酰基、三氟甲基、三氯甲基或三溴甲基。