[發明專利]一種蓬松納米濾材及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210663134.6
• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN115006917A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 汪愛霞;董祥
• 申請（專利權）人: 昆承新材料科技（江蘇）有限公司
• 主分類號: B01D39/14
• 分類號: B01D39/14;B01D39/16;B32B5/02;B32B27/36;B32B27/02;B32B37/06;B32B37/10
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 蘇張林

本發明公開了一種蓬松納米濾材，由基材、基材粘結層、納米纖維過濾層、納米纖維容塵層、無紡布粘結層和無紡布層經熱壓復合而得到的，其中，所述納米纖維過濾層中納米纖維的直徑為100～200nm，孔徑為500～3000nm；所述納米纖維容塵層中納米纖維的直徑為500～900nm，孔徑為8～20μm。本發明還提供了所述的蓬松納米濾材的制備方法以及應用。本發明提供的蓬松納米濾材的制備方法，能在傳統的濾材表面復合上致密的靜電紡絲納米纖維過濾層和蓬松的靜電紡絲納米纖維容塵層，一體成型，且普遍適用于各種高分子納米纖維材料。

技術領域

本發明涉及微納米過濾技術領域，具體涉及一種蓬松納米濾材及其制備方法與應用。

背景技術

靜電紡絲納米纖維因其自身的纖維直徑細、孔徑小、孔隙率高的特點而具有很高的過濾效率和透氣量，被廣泛應用在空氣過濾、液體過濾領域。單層納米纖維具有勻度好、生產設備和工藝技術成熟、產品品質容易掌控、應用范圍廣等特點。但是，單層納米纖維復合濾材結構較為單一，在過濾效率和納污容量方面很難達到一個好的平衡點。實踐證明，傳統的單層納米纖維復合過濾材料不能同時滿足高的過濾效率和長的使用壽命。而多層納米纖維復合過濾介質，既能滿足高的過濾效率，又能滿足長的使用壽命。因此，可以預期多層納米纖維復合濾材在很多領域將會逐漸取代單層納米纖維復合濾材，具有很好的市場前景。但是，現在靜電紡絲工藝所制備的納米纖維膜比較致密，雖然能有效的提升材料的過濾性能，但是卻缺少容塵量，這是限制靜電紡絲納米纖維膜在過濾領域應用的一個關鍵痛點。蓬松的納米纖維膜將會因其優異的性能擴展納米纖維在過濾領域的應用方向。

在目前制備納米纖維復合濾材的技術中，如申請號為201910442603.X、202010278243.7、202110159357.4等專利申請中公開的技術，實現了納米纖維復合濾材的制備，但都有一定的局限性。

申請號為201910442603.X的中國發明專利所公布的一種納米纖維符合過濾紙的生產工藝中，使用靜電紡絲工藝直接將TPU納米纖維復合在傳統濾紙上實現的納米纖維復合濾材的制備。其中納米纖維膜是致密的，與其復合形成的濾材容塵量低，使用壽命短。申請號為202010278243.7的中國發明專利所公布的一種納米復合燃油濾材及其制備方法中，使用的是基材，靜電紡絲納米纖維層和熔噴纖維層形成的三明治結構的復合濾材。其中納米纖維層作為過濾層而蓬松的熔噴纖維層作為容塵層。但是熔噴纖維層因為纖維直徑粗，作為容塵層具有較高的克重和較厚的厚度，另外由于其與納米纖維過濾層所用的材質不一樣，因此靜電紡絲納米纖維層和熔噴纖維層的復合強度差。申請號為202110159357.4的中國發明專利所公布的一種耐水洗口罩核心纖維濾材及其制備方法中，通過改變紡絲的環境濕度來實現在致密的靜電紡絲納米纖維過濾層上附著上一層蓬松的納米纖維容塵層。但是其是通過改變環境濕度來實現的蓬松靜電紡絲納米纖維的制備，不具有普遍性，尤其是對于疏水性高分子材料和疏水性溶劑作為靜電紡絲原液的工藝，因其對于濕度的不敏感性，將很難得到蓬松的納米纖維。而大多液體過濾材料要求纖維具有較高的疏水性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種蓬松納米濾材的制備方法，能在傳統的濾材表面復合上致密的靜電紡絲納米纖維過濾層和蓬松的靜電紡絲納米纖維容塵層，一體成型，且普遍適用于各種高分子納米纖維材料。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

第一方面，本發明提供了一種蓬松納米濾材，由基材、基材粘結層、納米纖維過濾層、納米纖維容塵層、無紡布粘結層和無紡布層經熱壓復合而得到的，其中，所述納米纖維過濾層中納米纖維的直徑為100～200nm，孔徑為500～3000nm；所述納米纖維容塵層中納米纖維的直徑為500～900nm，孔徑為8～20μm。

本發明中，基材粘結層作用是將納米纖維過濾層和基材經過熱壓后復合在一起；無紡布粘結層作用是將蓬松納米纖維容塵層和無紡布經過熱壓后復合在一起。進一步地，所述基材粘結層和無紡布粘結層是熱塑性聚氨酯溶液經靜電噴霧后形成粘結納米顆粒沉積于基材或納米纖維容塵層上而形成的。