[發明專利]一種納米纖維過濾材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211034591.5
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115475446A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 曾林濤;劉超;赫樂樂;陳漢
• 申請（專利權）人: 蘇州克勞絲納米科技有限公司
• 主分類號: B01D39/16
• 分類號: B01D39/16;B01D46/54;D01D5/00
• 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: 夏蘇娟

本發明屬于納米纖維材料領域，具體涉及一種納米纖維過濾材料及其制備方法。納米纖維過濾材料利用表面過濾機理，采用反向梯度結構，自迎風面至支撐層方向，纖維絲徑逐步增大，密度依次遞減，孔隙逐步擴大。既保證了表層的高精度過濾效率，又能降低整體材料的風阻，致密的表層孔隙結構還同時提高了材料的清灰能力，延長使用壽命。該材料包含三個結構層，多級過濾層、過渡層和支撐層，多級過濾層又至少包含2層過濾材料層，如第一過濾材料層、第二過濾材料層和第三過濾材料層等，每個過濾層的纖維直徑依次增大，孔隙率變大。過渡層采用粘合纖維，以提高過濾層與骨架層的附著粘合力，防止反吹時脫落，可用于焊接煙塵。

技術領域

本發明屬于納米纖維材料領域，具體涉及一種納米纖維過濾材料及其制備方法。

背景技術

在金屬材料高溫切割和焊接工藝中，如焊接、激光切割、等離子切割，材料在高溫電弧作用下熔化，高溫液體表面產生的蒸汽向四周擴散，經環境空氣氧化冷卻后形成固體顆粒物，這些細微的顆粒物懸浮在空氣中，形成超細煙塵。這些煙塵特點是：顆粒物粒徑極小，粒徑范圍一般在0.1到1微米，絕大多數顆粒物在0.5微米以下，而且顆粒物濃度較高，不易被攔截。

隨著工業的發展，焊接、打磨和切割等工藝在工業生產過程中成了必要的環節，而且工業使用量也非常巨大，但是隨著使用量的增大，焊接所產生的煙塵對人體，對大自然環境的危害卻沒有引起足夠的重視。

焊接所產生的煙塵成分非常復雜，已在煙塵中發現的元素多達20種以上，其中含量最多的是Fe、Ca、Na等，其次是Si、Al、Mn、Ti、Cu等。焊接煙塵中的主要有害物質為Fe₂O₃、SiO₂、MnO、HF等。

在焊接操作中經常會產生一些有毒的物質。如：乙醛、松香酸、異氰酸鹽、氮氧化物、硫化物和碳氫化合物等。并在空氣中飛揚。它通過呼吸道侵入到人的肝、肺、心血管及血液中。這些有毒物質正嚴重的吞噬人類的健康。導致許多職業病的出現。如：肺癌、哮喘、濕疹、支氣管炎、皮膚過敏、呼吸道感染等等，重則紊亂中樞神經，破壞消化系統，導致并發癥而衰竭死亡。

普通的過濾材料，如木漿濾紙或聚酯纖維過濾材料對焊接煙塵的過濾效率極低，煙塵會直接穿透過濾材料，攔截效率達不到排放要求。PTFE覆膜的聚酯材料雖然過濾精度較高，但阻力過高，運行能耗高，處理風量低。現有的納米纖維過濾材料精度偏低，超細粉塵容易滲透到過濾材料內部，造成氣流通道堵塞，阻力上升，清灰效果不理想。

發明內容

為了解決上述存在的技術問題，提供了一種納米纖維過濾材料，包括多級過濾層、支撐層、設于所述多級過濾層和支撐層之間的過渡層；

所述過渡層的材質為粘合纖維，支撐層的材質為聚酯纖維或木漿纖維；

所述多級過濾層由至少兩層過濾材料層組成，靠近所述過渡層的過濾材料層，其纖維直徑大于遠離過渡層的過濾材料層；所述過濾材料層的材質為聚酰胺纖維、聚丙烯腈纖維、聚偏二氟乙烯纖維、聚氨酯纖維、聚苯乙烯纖維和聚醚砜中的一種或多種；

所述支撐層的纖維直徑大于過渡層，所述過渡層的纖維直徑大于多級過濾層。

優選的，所述多級過濾層、支撐層和過渡層的厚度比為2-10：100-300：5-12。

優選的，所述粘合纖維由熱熔膠或固化劑與纖維原料混合制備得到；所述固化劑為含異氰酸酯基的組分或相對分子質量低的多元醇或多元胺。

進一步地，上述纖維原料為聚氨酯纖維，聚氨酯纖維和固化劑的質量比為10-40：1。

優選的，所述過渡層的纖維直徑為500-1500nm。

優選的，所述過渡層的纖維孔徑為3-20μm。

優選的，所述支撐層的纖維直徑為15-80μm。