一种除异味及有机气体空气过滤材料及其制备方法

1.本发明涉及过滤材料技术领域，具体为一种除异味及有机气体空气过滤材料及其制备方法。


背景技术：

2.常规滤料主要依靠布朗扩散、截留、惯性碰撞、重力沉降等物理机械阻挡作用来过滤空气中的微粒，因此对粒径较小的粒子过滤效果不理想。
3.空气品质与人体的健康有着密切的关系，其中尤以挥发性有机化合物等气态污染物对人体的危害最为严重，高效空气过滤材料的开发得到人们十分广泛的重视。
4.基于此，本发明设计了一种除异味及有机气体空气过滤材料及其制备方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种除异味及有机气体空气过滤材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种除异味及有机气体空气过滤材料，依次包括夹碳无纺布、纳米材料层和骨架层；
7.所述纳米材料层为高分子纳米纺丝材料、纳米级电气石颗粒和低熔点纳米材料混合而成。
8.优选的，所述夹碳无纺布采用克重为150-300g/m2，所述夹碳无纺布中的石墨碳为粒状且颗粒尺寸为100-8000目，纳米颗粒1-100000纳米。
9.优选的，所述高分子纳米纺丝材料溶质为pu/pan/pvdf中的一种，纳米级电气石颗粒占总溶液质量0.5-2％，低熔点纳米材料占总溶液质量比例4-8％，高分子纳米纺丝材料占总溶液质量8-12％。
10.优选的，所述高分子纳米纺丝材料溶质溶于二甲基甲酰胺或丙酮溶剂组成的溶液中。
11.优选的，所述低熔点纳米材料的溶质为eva，所述eva粉末分子量为1-100万分子量，将eva粉末溶解溶解到二甲基甲酰胺或丙酮溶剂中，制备成5-15％的纳米纺丝混合溶液。
12.一种除异味及有机气体空气过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
13.步骤一、将高分子纳米纺丝材料、纳米级电气石颗粒和低熔点纳米材料混合组成可纺丝溶液；
14.步骤二、在夹碳无纺布和骨架层上各静电纺丝一层纳米材料层；
15.步骤三、将夹碳无纺布的纳米材料层和骨架层的纳米材料层相贴复合；
16.步骤四、上述复合材料进行热烘复合。
17.优选的，步骤二的纺丝工艺为纺丝高度为10-16cm，纺丝正高电压：70-90kv，纺丝
负高压为-20
‑‑
5kv；纳米纺丝量0.05-1g/m2。
18.优选的，静电纺丝车速为5-15m/min，步骤四置于温度为60-100度的烘箱进行热烘复合。
19.现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能在保证制备超薄一次成型材料，既保证高效低阻过滤的同时，又赋予材料具备物理和化学除有机气体和异味气体效果，避免夹碳布吸收容易饱和，产生异味问题。
具体实施方式
20.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.一种除异味及有机气体空气过滤材料，依次包括夹碳无纺布、纳米材料层和骨架层；
22.纳米材料层为高分子纳米纺丝材料、纳米级电气石颗粒和低熔点纳米材料混合而成。
23.进一步的，夹碳无纺布采用克重为150-300g/m2，夹碳无纺布中的石墨碳为粒状且颗粒尺寸为100-8000目，纳米颗粒1-100000纳米。
24.进一步的，高分子纳米纺丝材料溶质为pu/pan/pvdf中的一种，纳米级电气石颗粒占总溶液质量0.5-2％，低熔点纳米材料占总溶液质量比例4-8％，高分子纳米纺丝材料占总溶液质量8-12％。
25.进一步的，高分子纳米纺丝材料溶质溶于二甲基甲酰胺或丙酮溶剂组成的溶液中。
26.进一步的，低熔点纳米材料的溶质为eva，eva粉末分子量为1-100万分子量，将eva粉末溶解溶解到二甲基甲酰胺或丙酮溶剂中，制备成5-15％的纳米纺丝混合溶液。
27.一种除异味及有机气体空气过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
28.步骤一、将高分子纳米纺丝材料、纳米级电气石颗粒和低熔点纳米材料混合组成可纺丝溶液；
29.步骤二、在夹碳无纺布和骨架层上各静电纺丝一层纳米材料层；
30.步骤三、将夹碳无纺布的纳米材料层和骨架层的纳米材料层相贴复合；
31.步骤四、上述复合材料进行热烘复合。
32.进一步的，步骤二的纺丝工艺为纺丝高度为10-16cm，纺丝正高电压：70-90kv，纺丝负高压为-20
‑‑
5kv；纳米纺丝量0.05-1g/m2。
33.进一步的，静电纺丝车速为5-15m/min，步骤四置于温度为60-100度的烘箱进行热烘复合。
34.本发明的一个实施例：
35.迎风向的第一层为夹碳无纺布，第二层为纳米材料层，第三层为低克重高强度骨架层；
36.纳米材料过滤层为高分子纳米纺丝材料 低熔点eva材料 纳米级电气石颗粒混合
而成。
37.夹碳无纺布克重150-300g/m2，夹碳无纺布中的石墨碳为粒状且颗粒尺寸为100-8000目，纳米颗粒1-100000纳米；骨架层采用骨架无纺布。
38.eva等低熔点纳米层 pu/pan/pvdf其中一种材料 电气石颗粒混合溶液纺成纳米材料层；
39.低熔点纳米层溶质采用eva，eva粉末分子量为1-100万分子量，将eva粉末溶解到四氢呋喃或二甲基甲酰胺溶剂中；
40.溶质pan溶于二甲基甲酰胺或丙酮的溶剂，制备成溶度为8-12％，纳米级电气石添加至上述纺丝溶液，添加量0.5-2％，eva材料加至混合溶液中。纺丝工艺为纺丝高度为10-15cm，纺丝正高电压：70-90kv，纺丝负高压为-20
‑‑
5kv，纳米纺丝量0.05-1g/m2。
41.分别在夹碳无纺布和骨架无纺布上分别静电纺丝一层纳米材料过滤层，采用静电纺丝工艺使其以纳米级别细度包覆在夹碳无纺布的夹碳层上；复合夹碳无纺布和骨架无纺布使得两层纳米材料过滤层相互贴合，将上述复合材料置于60-100度的烘箱进行热烘复合，其中静电纺丝车速为5-15m/min。
42.eva等低熔点材料以静电纺丝出细丝，有利于碳颗粒与纳米纤维丝充分结合，且提高结合力。同时克服传统涂胶，喷胶方式导致胶与碳颗粒包覆过多，导致碳纤维吸附能力下降。
43.通过将纳米级电气石材料加入可纺丝溶液中，电气石达到足够细度，与碳颗粒充分接触，同时纺丝溶液在表面形成一层薄膜。既提供过滤效率，同时增加电气石材料与有机气体或异味气体接触，使其充分分解有机气体或异味气体，减少传统夹碳布容易吸收饱和，存在异味情况。
44.采用以上实施例的实验结果：过滤效率达到h13，0.3um颗粒过滤率99.98％，阻力70-100pa，除tvoc效率60％/h，除异味60％/h。
45.实施例1：
46.纳米材料层依次包括低熔点纳米层、纳米材料层和低熔点纳米层。
47.1：夹碳无纺布克重250g/m2，夹碳无纺布中的石墨碳为粒状且颗粒尺寸为5000目，骨架层采用50g/m2骨架无纺布。
48.2：eva低熔点纳米层 pan 电气石颗粒溶液纺成纳米材料层；
49.将pan粉末溶解于二甲基甲酰胺溶液，再将电气石颗粒溶液加入其中，充分搅拌8-12h后，最后将eva低熔点材料加至上述混合溶液中，将充分搅拌4-8h，即可配成符合要求的纺丝溶液。混合溶液纺丝工艺为纺丝高度为13m，纺丝正高电压：75kv，纺丝负高压为-8kv，纳米纺丝量0.2g/m2。其中pu溶液溶度为10％，电气石溶液溶度为1％，eva溶液溶度为5％，上述溶度为16％混合溶液进行静电纺丝。
50.在骨架无纺布上静电纺丝纳米层，采用静电纺丝工艺使其以纳米级别细度包覆在股价无纺布上；最后复合夹碳无纺布。将上述复合材料置于80度的烘箱进行热烘复合，其中静电纺丝车速为10m/min。
51.eva等低熔点材料以静电纺丝出细丝，有利于碳颗粒与纳米纤维丝充分结合，且提高结合力。同时克服传统涂胶，喷胶方式导致胶与骨架无纺布及碳颗粒包覆过多，导致碳纤维吸附能力下降。
52.通过将电气石等材料加入可纺丝溶液中，电气石达到足够细度，与碳颗粒充分接触，同时纺丝溶液在表面形成一层薄膜。既提供过滤效率，同时增加电气石与有机气体接触，使其充分分解有机气体，减少传统夹碳布容易吸收饱和，存在异味情况。
53.采用以上实施例的实验结果：过滤效率达到h13，0.3um颗粒过滤率99.98％，阻力85pa，有机气体去除率85％/h。
54.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
55.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。