CN107019959A - 一种空气净化材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空气净化材料，采用以下的方法制备：(1)、将高聚物和有机溶剂混合均匀制备成纺丝液，将吸附材料分散于挥发性溶剂中，制备成喷雾溶液；(2)、将纺丝液和喷雾溶液分别进行高压静电纺丝和高压静电喷雾，接收在一起，待溶剂挥发后，即得含有吸附材料的静电纺丝喷雾纳米复合材料；(3)、所得复合材料与无纺布在热轧机上进行热轧复合。本发明将纳米纤维和活性炭材料结合起来制备成静电纺丝喷雾复合纳米材料，该材料与无纺布复合，不仅仅具有良好的空气过滤功能，还有良好的吸附有毒有害气体的功能，可以广泛应用于空气净化领域，如空气净化器滤芯、空调滤芯、汽车内饰材料等。

Description

一种空气净化材料
技术领域
本发明涉及材料领域，具体为一种空气净化材料。
背景技术
随着现代工业的迅猛发展，环境问题也日趋严重。粉尘、汽车尾气、工业废气、装修材料释放的有毒气体等严重危害了人类的身体健康。
目前，空气中的主要污染物大体为固体颗粒和有害气体。而可吸入颗粒物已经成为城市天气环境主要首要污染物。PM2.5是指粒径小于或者等于2.5μm以下的颗粒物，也被称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人类发丝粗细的1/20，而且含有大量的有毒有害物质，而且在天气中的停留时间长、输送距离远，因此对人体的健康影响更大。
日常生活中的有毒有害气体主要包括工业生产中排出的有害气体、汽车尾气、家庭和汽车等的装修材料和室内用品等释放的一氧化碳、二氯甲烷、甲醛、苯、二甲苯、苯乙烯等有害气体物质。一定程度上接触有毒有害气体会导致人体发生胸闷、呼吸窘迫、咳嗽、肺水肿等，严重的会导致癌症的发生甚至威胁生命安全。因此，空气的净化，不仅要求将空气中的颗粒过滤，也要求对空气中的有毒有害气体进行吸附，以达到空气净化的目的。
静电纺丝技术作为制备纳米纤维的常用方法，近年来得到了人们的广泛关注。静电纺纳米纤维具有比表面积大、直径可控等特点。静电纺纳米纤维之间的小空隙，高孔隙率使其在过滤材料方面具有很大的潜力。
静电喷雾技术是制备微球的一种常用方法之一，用静电喷雾的方法，可以将具有一定直径的常用来吸附有毒有害气体的活性炭材料均匀的分散在功能材料中，且使其具有更大的比表面积，促进其吸附功能的发挥。
目前在空气净化方面，常用的方法是把空气过滤和有害气体的吸附分开处理，这不仅会增加空气净化的成本，使得净化过程繁琐，也将会对实际应用带来很多的不便。为解决上述问题，本发明结合了静电纺丝静电喷雾和热轧法，公开了一种集吸附过滤为一体的空气净化材料的制备方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的技术中空气净化成本高的缺陷，提供低成本空气净化材料。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种空气净化材料，采用以下的方法制备：
(1)、将高聚物和有机溶剂混合均匀制备成纺丝液，将吸附材料分散于挥发性溶剂中，制备成喷雾溶液；
(2)、将纺丝液和喷雾溶液分别进行高压静电纺丝和高压静电喷雾，将产物同时或分段接收到同一个平板或者滚筒上，待溶剂挥发后，即得含有吸附材料的静电纺丝喷雾纳米复合材料；
(3)、将静电纺丝喷雾纳米复合材料与无纺布在热轧机上进行热轧复合，即得所述空气净化材料。
进一步的，所述步骤(1)中的高聚物为聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚偏氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE、聚乳酸PLA、再生蛋白和聚己内酯PCL中的一种或几种。
进一步的，所述步骤(1)中的挥发性溶剂为甲醇或乙醇。
进一步的，所述步骤(3)中的无纺布材料的纤维组成为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、玻璃纤维、粘胶纤维和聚丙烯纤维中的一种或几种。
进一步的，所述步骤(1)中的吸附材料粒径为50nm～150μm的木质活性炭或者煤质活性炭。
进一步的，所述步骤(1)中的活性炭占挥发性溶剂质量的百分比为3％～90％。
进一步的，所述步骤(1)中高聚物占有机溶剂质量的百分比为5％～50％。
进一步的，所述步骤(3)中热轧温度为50～400℃，压力为0.05～1.00MPa。
进一步的，所述步骤(2)中的高压静电喷雾过程流速为0.1～3.0mL/h，高压静电纺丝过程流速为0.1～15.0mL/h，喷雾口和纺丝口的直径均为0.5mm。
进一步的，静电纺丝喷雾复合纳米纤维膜中的纳米纤维的直径和吸附材料的粒径大小可以根据实际应用要求来确定，可通过调整静电纺丝过程中电压大小、推进速度以及纺丝距离等来改变纳米纤维的直径，使得纳米纤维的直径与吸附材料颗粒的大小相匹配。复合材料中吸附材料的量可以通过对喷雾溶液中吸附材料的含量以及静电喷雾过程中的推进速度来调整。
所述步骤(2)中所纺的纳米纤维直径与吸附材料粒径相匹配，既要保证吸附材料被夹裹于纳米纤维中，又要保证吸附颗粒不脱落，防止颗粒脱落对人体造成危害。
进一步的，所述步骤(1)中用于溶解聚合物的有机溶剂包括二氯甲烷、三氯甲烷、甲乙酮、丙酮、乙醇、乙二醇、异丙醇、六氟异丙醇、三氟乙醇、醋酸、乙酸、三氟乙酸、N，N-二甲基甲酰胺中的一种或几种的混合物。
进一步的，所述步骤(3)中的无纺布可以是湿式无纺布、热粘无纺布、化学粘合无纺布、放粘无纺布和水刺无纺布的任意一种。
本发明技术方案可以有效的将具有良好过滤功能的纳米纤维和具有良好的吸附功能的活性炭材料结合起来，并使其应用于空气净化领域。另外，将静电纺丝喷雾法制备的复合纳米材料与无纺布复合，一是能够利用无纺布一定的过滤性能，二是能够大大提高复合纳米材料的应用和可加工性能。本发明的空气净化材料不仅仅具有良好的空气过滤功能，还有良好的吸附有毒有害气体的功能，可以广泛应用于空气净化领域，如空气净化器滤芯、空调滤芯、汽车内饰材料等。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的高压静电纺丝喷雾装置结构示意图；
图2是本发明的热轧装置的结构示意图；
其中1为接收滚筒，2为金属针头，3为注射器，4为双道注射泵，5为高压电源，6为轧辊，7为静电纺丝喷雾复合纳米纤维膜，8为无纺布
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
如图1和图2所示，高压电源5通过与金属针头2相连，来为纺丝和喷雾过程提供高压静电；接收滚筒1接地，注射泵4控制注射器3中喷雾溶液和纺丝溶液的推进速度，将制备好的喷雾溶液和纺丝溶液倒入注射器中，注射器平行放置在注射泵上，注射器安装有金属针头2。
在高压电场作用下，静电喷雾喷出的颗粒以及静电纺丝制备的纳米纤维同时接收到滚筒1上，如图1所示，高压静电喷雾过程流速为0.1～3.0mL/h，高压静电纺丝过程流速为0.1～15.0mL/h，喷雾口和纺丝口的直径均为0.5mm，两注射器平行放置，溶液均通过注射泵4推动，接收滚筒1靠近针头一边与金属针头2的水平距离为10～30cm，高压电源5提供电压为6～30kV，为了防止在使用过程中吸附材料的脱落，在静电喷雾进行之前和结束之后，都要进行静电纺丝，纺丝时间大于0.5h。最后待有机溶剂挥发后，即得静电纺丝喷雾复合纳米纤维膜。热轧装置中的1为轧辊，轧辊具备加热功能，能够对膜进行热压，2和3分别为静电纺丝喷雾复合纳米纤维膜和无纺布，将复合纳米纤维膜和无纺布置于轧辊之间，轧辊对膜进行热压。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空气净化材料，其特征在于，采用以下的方法制备：
(1)、将高聚物和有机溶剂混合均匀制备成纺丝液，将吸附材料分散于挥发性溶剂中，制备成喷雾溶液；
(2)、将纺丝液和喷雾溶液分别进行高压静电纺丝和高压静电喷雾，将产物同时或分段接收到同一个平板或者滚筒上，待溶剂挥发后，即得含有吸附材料的静电纺丝喷雾纳米复合材料；
(3)、将静电纺丝喷雾纳米复合材料与无纺布在热轧机上进行热轧复合，即得所述空气净化材料。
2.如权利要求1所述的空气净化材料，其特征在于，所述步骤(1)中的高聚物为聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚偏氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE、聚乳酸PLA、再生蛋白和聚己内酯PCL中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的空气净化材料，其特征在于，所述步骤(1)中的挥发性溶剂为甲醇或乙醇。
4.如权利要求1所述的空气净化材料，其特征在于，所述步骤(3)中的无纺布材料的纤维组成为聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、玻璃纤维、粘胶纤维和聚丙烯纤维中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的空气净化材料，其特征在于，所述步骤(1)中的吸附材料粒径为50nm～150μm的木质活性炭或者煤质活性炭。
6.如权利要求5所述的空气净化材料，其特征在于，所述步骤(1)中的活性炭占挥发性溶剂质量的百分比为3％～90％。
7.如权利要求1所述的空气净化材料，其特征在于，所述步骤(1)中高聚物占有机溶剂质量的百分比为5％～50％。
8.如权利要求1所述的空气净化材料，其特征在于，所述步骤(3)中热轧温度为50～400℃，压力为0.05～1.00MPa。
9.如权利要求1所述的空气净化材料，其特征在于，所述步骤(2)中的高压静电喷雾过程流速为0.1～3.0mL/h，高压静电纺丝过程流速为0.1～15.0mL/h，喷雾口和纺丝口的直径均为0.5mm。
10.如权利要求4所述的空气净化材料，其特征在于，所述步骤(3)中的无纺布可以是湿式无纺布、热粘无纺布、化学粘合无纺布、放粘无纺布和水刺无纺布的任意一种。
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