CN112973281B - 一种多层超细纤维过滤材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层超细纤维过滤材料及其制备方法，制备方法包括海岛纤维纺丝、无纺布的制备、无纺布收缩热定型、无纺布的开纤；制得的多层超细纤维过滤材料为无纺布，包括过滤层和超滤层，所述过滤层位于所述超滤层的上方，且所述过滤层的纤维与所述超滤层的纤维相互穿插；所述过滤层和所述超滤层均由超细纤维束构成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得；所述定岛型海岛纤维中，定岛以环岛分布多层，定岛岛径由内至外逐渐减小，定岛岛数由内向外逐渐增加。本发明有效解决了现有技术中的无纺布型过滤材料不断过滤沉积杂质颗粒导致通量严重损失的问题，过滤效率高，通量大。

Description

一种多层超细纤维过滤材料及其制备方法

技术领域

本发明属于超细纤维过滤材料技术领域，涉及一种多层超细纤维过滤材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的迅速发展，工业和交通工具的需求日益剧增，给环境造成了很大的污染，人们对大气环境和室内空气质量的日益重视、一系列环保法规的颁布实施，使得空气过滤材料在环境治理中担当着日益重要的角色，并得到了长足的发展。为了缓解这种污染，人们开发了可以吸收空气中有害气体的各种过滤材料，以及对水资源的净化。目前，空气过滤用滤芯大多数是采用粗、细玻璃纤维经过湿法成网而形成的，所得过滤材料虽然具有捕集效率和容尘量较高的特点，但是该结构的过滤材料强力低、透气性差、压损高、使用寿命短。

一般而言，对于使用无纺布作为过滤材料，过滤等级越高，要求纤维的直径越细；而采用常规熔融纺丝获得的无纺布因纤维较粗往往仅用作过滤材料的骨架层，用于支持过滤膜层，并使过滤材料具备一定的机械性能，真正起到过滤作用还需要依靠无纺布上的过滤膜。然而，使用过滤膜影响过滤效率和透气性，采用无纺布作为过滤材料，质地柔软，强力高，透气性好。因此，现有技术作了较多的研究希望通过结构设计和工艺创新获得纯无纺布型过滤材料。

现有技术还使用一些特殊的纺丝方法来获得足够细度的纤维，比如熔喷法，即以超高熔指的聚丙烯为纺丝原料，利用高速热空气对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并凝聚在凝网帘或滚筒上，并依靠自身粘合而成为非织造布，熔喷法获得的无纺布广泛应用于口罩领域，熔喷纤维的细度通常小于10μm，一般在1～4μm，且纤维直径粗细均匀度较差，熔喷布使用的原料为高熔指聚丙烯，分子量较低且分布宽，获得的纤维强度差，另一方面其成型依靠自身粘合而成非织造布，纤维之间结合力低，这也决定了其机械性能差，且熔喷布的过滤性能往往需要结合驻极处理使非织造材料带静电，通过静电效应提升过滤效果；另一种方案是，采用静电纺丝直接获得纳米级的无纺布，这种工艺获得的纤维能做到纳米级别，但同样的静电纺丝也是依靠自身粘合而成为非织造布，由于纤维之前缺乏相互连结缠绕，使得成品成网的强度较低。这类结构简单、低强度的无纺布过滤材料一般仅适用于一次性口罩等的机械性能要求不高一次性消耗品，特别是当在高粉尘环境下，因口罩的过滤能力，特别是过滤通量有限，一般需要频繁的更换才能舒适的佩戴感和合格的过滤效果。

对于类似高粉尘作业的特殊空气环境或者高浓度颗粒杂质的水过滤环境，单纯使用超细纤维无纺布作为过滤材料，往往无法获得可观的过滤效果，并且随着杂质沉积，过滤材料的气阻或液阻会明显增大，需要频繁的更换过滤材料，特别是过滤等级高的材料，使用的纤维细度小，后期阻力越大。因此，有已知技术采用多层无纺布，每层无纺布采用不同直径的纤维，形成由大至小的纤维直径分布梯度。上层利用大直径纤维过滤体积较大的微粒，下层利用小直径纤维过滤更为微小的微粒。如：已知技术公开了一种过滤材料及其用途，该过滤材料至少包括两层无纺布层，所述第一层无纺布是由平均直径为5～30μm、直径CV值为10～50％的纤维构成，所述第二层无纺布是由平均直径为0.5～5μm、直径CV值为10～100％的纤维构成，具体的，使用熔融纺丝获得5～30μm直径的纤维通过湿法成网获得第一层无纺布，使用熔喷纺获0.5～5μm直径的第二层无纺布，两层采用丙烯酸粘合剂粘合。通过设置多层无纺布形成一定梯度分布的纤维直径有利于提高过滤性能和一定程度的提高通量，降低气阻或液阻，相比于常规的单层过滤材料，其可用于更加苛刻的使用环境。然而，随着细微微粒在第二层无纺布上不断的沉积，过滤材料的流体通量会越来越低。例如该项技术公开的在达到捕捉小于99％(0.3～0.5μm)以上时，容尘量达16g/m²时压损为250Pa，容尘量达32g/m²时压损升至345Pa，容尘量表征的是细微颗粒在过滤材料中堆积的量，而压损表征的是流体通量的大小，压损高，流体难以通过过滤材料，通量小，可见当容尘量增大时，流体通量受到了显著的影响。另一方面，分别制备两层无纺布时需要借助外力的粘合，利于以上技术使用丙烯酸粘合剂粘合来确保两层间有充分的结合力，无纺布层间的剥离强度不至于过低，然而在两层界面处使用粘合剂一定程度上会降低层间的流体通量，且加工不环保。

因此，在现有技术的基础上，如何进一步的提高过滤材料的过滤性、通量和力学强度需要不断的优化和创新。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的无纺布型过滤材料不断过滤沉积杂质颗粒导致通量严重损失的问题，提供一种多层超细纤维过滤材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种海岛法制得的过滤用超细纤维无纺布，由超细纤维束制成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得；

所述定岛型海岛纤维中，定岛以环岛分布多层，定岛岛径由内至外逐渐减小，定岛岛数由内向外逐渐增加，所述定岛型海岛纤维的纤维直径为15～25μm。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种海岛法制得的过滤用超细纤维无纺布，定岛以环岛分布3～4圈，定岛岛径分布为2～5μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小，定岛岛数由内向外逐渐增加；定岛岛数为16～37个。

如上所述的一种海岛法制得的过滤用超细纤维无纺布，所述海岛法制得的过滤用超细纤维无纺布的密度≥0.3g/cm³；剥离负荷：径向≥120N/3cm，纬向≥100N/3cm；拉伸负荷：径向≥220N/3cm，纬向≥200N/3cm。

本发明还提供一种多层超细纤维过滤材料，为无纺布，包括过滤层和超滤层，所述过滤层位于所述超滤层的上方，且所述过滤层的纤维与所述超滤层的纤维相互穿插；

所述过滤层和所述超滤层均由超细纤维束构成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得；

所述定岛型海岛纤维中，定岛以环岛分布多层，定岛岛径由内至外逐渐减小，定岛岛数由内向外逐渐增加；

构成所述过滤层的超细纤维束中海岛纤维的定岛岛径大于构成所述超滤层的超细纤维束中海岛纤维的定岛岛径，构成所述过滤层的超细纤维束中海岛纤维的定岛岛数小于构成所述超滤层的超细纤维束中海岛纤维的定岛岛数，构成所述过滤层的超细纤维束中海岛纤维的直径大于构成所述超滤层的超细纤维束中海岛纤维的直径。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种多层超细纤维过滤材料，构成所述过滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布3～4圈，定岛岛径分布为2～5μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小，定岛岛数为16～37个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的纤维直径为20～25μm；

构成所述超滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布5～10圈，定岛岛径分布为0.4～2μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小，定岛岛数为64～400个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的纤维直径为15～20μm。

如上所述的一种多层超细纤维过滤材料，所述多层超细纤维过滤材料的密度≥0.3g/cm³；剥离负荷：径向≥120N/3cm，纬向≥100N/3cm；拉伸负荷：径向≥220N/3cm，纬向≥200N/3cm。

如上所述的一种多层超细纤维过滤材料，所述过滤层的岛相材料为PET。过滤层具有相对更大的岛径和相对更少的岛数，因此在开纤后，获得超细纤维的过滤层用于阻截大微粒，选用PET作为过滤层，因为大微粒和部分小微粒停留在过滤层的表面，过滤层原料为PET具有较好的刚性，这种刚性的优势，大大的降低了因沉降的大微粒对过滤层造成的压迫导致的纤维间隙的减小，而最终影响过滤层的通量。

如上所述的一种多层超细纤维过滤材料，所述超滤层的岛相材料为PA6。对于超滤层，因其阻隔的是更加细微的微粒，选用PA6的优势在于尼龙具有柔软性，在热定型后可获得更小的纤维间隙，提高过滤效果。

如上所述的一种多层超细纤维过滤材料，所述过滤层与所述超滤层的海相材料为同种聚合物。

如上所述的一种多层超细纤维过滤材料，所述多层超细纤维过滤材料对0.3μm微粒的过滤效率≥99％，所述多层超细纤维过滤材料在过滤前测得的压力差≤26Pa，可见所述过滤材料的流体通量较高，粉尘过滤量达45g/m²时，所述多层超细纤维在过滤材料过滤前后的压力差的差值≤2Pa，可见流体通量衰减缓慢。

本发明还提供制备如上所述的一种多层超细纤维过滤材料的方法，包括以下步骤：

(1)海岛纤维纺丝：使用满足所述的海岛纤维岛型要求的喷丝板，纺制用于制备所述过滤层的海岛纤维a和用于制备所述超滤层的海岛纤维b；

(2)无纺布的制备：海岛纤维a和海岛纤维b经开松后，分别经梳理机梳理后独立铺网，下层铺设海岛纤维b，上层铺设海岛纤维a，所述海岛纤维a铺设克重为40～120g/m²，海岛纤维b的铺设克重为40～80g/m²，通过针刺制得多层海岛纤维无纺布；

(3)无纺布收缩热定型：将步骤(2)得到的多层海岛纤维无纺布于热水中收缩后，经热风烘箱中烘干定型；

(4)无纺布的开纤：将收缩热定型后的无纺布在85～95℃的1.5％(质量分数)碱液中，进行压辊压轧，将海相组分抽出，获得所述多层超细纤维过滤材料。

本发明使用过滤层、超滤层的纤维先依次堆叠，然后再进行针刺，最后进行开纤的方法；这种方法与先分别进行针刺、开纤后获得成品无纺布再进行边缘粘合或针刺相比，无纺布上下两层粘为一体，针刺处的纤维会部分贯穿两层，材料的粘合牢度高，力学性能好，为实现这一结构，过滤层与超滤层需要选择同种海相材料，以确保针刺后的复合无纺布可以在同一溶剂中开纤。与现有技术相比，不需要使用额外的粘结剂的情况下也能使两层不同的超细纤维层能够结合成为一整层，并且具有优异的剥离强度。

作为优选的技术方案：

如上所述的方法，所述海岛纤维a的岛相为PET，海相为COPET；所述海岛纤维b的岛相为PA6，海相为COPET。

如上所述的方法，步骤(3)中热水收缩的温度为80～100℃，收缩的时间为2～10min，烘干定型的温度130～160℃，定型的时间10～30min；

步骤(4)中压辊压轧的压力为0.2MPa，时间为30min。

本发明的原理是：

本发明的过滤材料使用由海岛纤维制得的超细纤维，与常规静电纺丝或者熔喷纺相比，海岛纤维获得的超细纤维的机械性能更好，这是因为直接纺超细纤维，特别是熔喷纺需要选择分子量低、流动性超高的树脂材料，分子量低的材料获得的纤维性能也低，而海岛纤维是通过相对粗旦纤维开纤而得，纤维的分子量更高，性能更好；另一方面，海岛纤维制备无纺布的过程是使用针刺法获得，获得的无纺布的密度≥0.3g/cm3，密度大，表明纤维堆叠紧密，而静电纺丝或者熔喷纺是依靠自身粘合而成为非织造布，因本身纤维过细难以通过针刺法获得无纺布，而针刺法制得的无纺布其纤维之间存在相互穿插，纤维间的缠结度高，开纤后纤维不松散。

海岛纤维无纺布制备超细纤维的技术通常被应用于超纤革领域，极少的用在过滤材料领域的海岛超细纤维无纺布也是仅仅作为支撑层(类似口罩的外层或者过滤膜的负载层)，其并没有被单做用作过滤材料或者在过滤材料中用作过滤层起到核心的过滤作用，这是因为常规海岛纤维往往仅注重纤维优异的机械性能可以被作为过滤材料的支撑材料，因此，整个海岛纤维的岛径较大，且海岛纤维的定岛数较多，这样的海岛纤维在开纤后，可以获得定岛型超细纤维无纺布，且具有优异的机械性能，然而这种海岛纤维并不适用于作为过滤层的使用。另一方面，现有定岛型海岛纤维的纤维直径是一致的，当细小颗粒进入一束海岛纤维内部时仍然能够通过通道流出，本发明所用的定岛型海岛纤维中，定岛以环岛分布多层，定岛岛径由内至外逐渐减小，定岛岛数由内向外逐渐增加，越是进入纤维束的内部，纤维表面积越大，沉积量增大至聚集的微粒无法在流出通道。这种设计的优势在于，为超细纤维束内部沉积小颗粒提供场所，过滤效率显著提升。

本发明所采用的方法在于控制海岛纤维制成的无纺布在开纤后能否获得满足一定过滤效率的纤维间隙，与熔喷纺为代表的超细纤维直接成型获得无纺布不同，海岛纤维无纺布开纤后，存在两种纤维间隙，第一间隙是由海岛纤维堆叠产生的间隙(一般由海岛纤维的直径和堆叠程度决定)，海岛纤维经开纤后形成一组超细纤维束，除了海相被溶除，超细纤维束基本保持原先海岛中各岛的分布状态，这里也可以称为纤维束间间隙，第二间隙为超细纤维束内超细纤维之间的间隙，这两种间隙分别与海岛纤维的直径和海岛纤维的内部结构有关，这里也可以称为束内间隙，第一间隙和第二间隙在收缩热定型工艺下会进一步减少；超细纤维直接堆叠获得的无纺布因为不会形成一股超细纤维束，因此只有第一间隙。本发明的过滤材料，所述定岛型海岛纤维的纤维直径控制为15～25μm，一方面需要控制纤维束间的纤维间隙，即海岛纤维的纤维直径越小，后续获得的超细纤维束间的间隙越小，当纤维直径超过25μm，纤维间隙过大，难以截留小尺寸颗粒，无法达到有效的过滤效率，例如获得0.3μm颗粒远小于90％的过滤效率，不能被用作过滤层；而纤维间隙过小时将难以获得一定岛径、岛数分布的海岛纤维，以获得充分的第二间隙，例如最极限的情况是做成仅含一个岛的皮芯型纤维，然这种结构已经不具备形成第二间隙的能力；定岛以环岛分布3～4圈，定岛岛径分布为2～5μm，定岛岛数为16～37个，具有充分且大小适宜的第二间隙，超细纤维束之间的间隙大于超细纤维束中超细纤维之间的间隙，即第一间隙大于第二间隙，第一间隙是用于截留大颗粒有利于流体的通过，第二间隙是用于截留并保留小颗粒在纤维束内部的能力，这样既不影响流体的通量，也不影响过滤效率。

进一步地，本发明的过滤材料中，还控制过滤层的定岛岛径分布为2～5μm，超滤层的定岛岛径分布为0.4～2μm，即过滤层的纤维平均直径大于超滤层；过滤层定岛以环岛分布为3～4圈，超滤层定岛以环岛分布5～10圈，即超滤层的环岛圈数多于过滤层，这表明过滤层的纤维堆叠密度小于超滤层；进而，在过滤材料透过方向上，由上至下呈梯度分布的纤维间隙，而上层主要拦截大微粒，下层主要拦截小微粒，通过设计不同层的纤维间隙，合理分配阻隔物的拦截情况，获得更高的无纺布的过滤效率和更大的流体通量。

现有技术中一般使用熔融纺丝获得5～30μm直径的纤维，并通过湿法成网获得第一层无纺布，再使用熔喷纺获0.5～5μm直径的第二层无纺布，两层采用丙烯酸粘合剂粘合，相比同等直径水平下，海岛法获得的超细纤维的第二间隙是基本一致的，熔喷纺获得的超细纤维间隙是大小不一的，并且前者的间隙小于后者，这与超细纤维束中超细纤维的有序排布有关，即海岛法获得的超细纤维的第二间隙是与喷丝板中岛结构的分布有关，而熔喷纺等直接纺丝获得的超细纤维获得的无纺布内的纤维间隙有赖于后期成型的纤维堆积密度，然而不管如何改进成型工艺，直纺型纤维的堆积总是无序的，其纤维间隙永远无法达到海岛纤维开纤所获得的更小的均一分布的第二间隙。也就是说，本发明的无纺布中的第二间隙具有截留相较于第一间隙更加细小的微粒，而第一间隙的通量却不受影响。

与现有技术所用的常规直纺型获得的超细纤维制成的无纺布相比，本发明的这种设计的优势在于，当我们对比等直径超细纤维时，发现这种带有第一间隙和渐变型的第二间隙的无纺布结构，可以延长过滤材料的使用效命。例如，在实现0.3μm颗粒99％以上的过滤效率时，当工业过滤过程中，随着过滤的杂质在纤维间隙中不断的堆积，流体在纤维间隙中的流通阻力增大；过滤材料的压力差提高至一倍时，过滤材料将严重影响过滤过程，一般需要更换过滤材料；压力差表征的是流体经过滤材料纤维间隙的通量，压力差过大时，同等耗能下，流体的通量大大减少，或者实现同等流体通量所需的耗能增大。本发明的海岛纤维无纺布开纤获得的超细纤维无纺布与一般的超细纤维束沉积获得的无纺布相比，具有分配不同粒径颗粒堆积位置的能力，并且具有诱导细颗粒在高表面的纤维上团聚为大颗粒的能力，以此即保证率过滤效率又降低了细微颗粒的严重堆积导致的通量下降的问题。具体地，本发明使用纤维岛径由内至外逐渐减小的超细纤维束；当粒径小于小岛间隙的微粒在透过外岛进入内岛时，因内岛岛径变大，微粒易于沉积在内岛纤维表面，随着微粒的不断进入和沉积，并在内岛纤维表面团聚形成大微粒，当微粒尺寸大于外圈小岛间隙时，微粒被截留在纤维内部。也就是说较大的颗粒将会被拦截在第一间隙外，而较小的颗粒可以顺利通过第一间隙而被拦截在第二间隙中最外层定岛纤维的间隙中，更小的颗粒可以通过第一间隙，落到第二间隙内部，由于定岛纤维束中内圈岛的岛径大于外圈岛，细小颗粒进入外圈岛后再往下沉降时，容易落在表面积更大的内圈岛上，随着不断的沉积聚集，形成大尺寸颗粒，通过这种特殊分布的定岛岛型设计，可以将大颗粒和小颗粒分散开来，沉积在不同的区域，这样第一间隙并不会造成阻塞，影响通量。其次，第二间隙可以帮助拦截细微微粒可以显著降低下一层的沉积量，这对提升过滤材料整体流体通量是非常显著的。这是因为，一般的过滤层纤维的间隙(相当于第一间隙)越小，纤维的过滤效率越高，流体的通量越低，小微粒拦截层不断堆叠拦截是导致流体通量不佳的主要原因，本发明通过上层超细纤维束的预先拦截，可以提升下一层的流体通量，降低下一层的气阻或液阻。传统的静电纺丝纤维、熔喷法获得的无纺布即便同样具有过滤方向纤维直径梯度分布，也难以获得与本发明技术方案同等的流体通量，特别是流体通量的保持率。

有益效果：

本发明提供了一种新的海岛纤维无纺布的结构，通过制备外岛小而多、内岛大而少的新型定岛结构，这种纤维结构类似于微小的吸附器，一方面，一束超细纤维束中，小岛径的外岛可以阻截大微粒，大岛径的内岛提供高通量的流通空间；另一方面，小微粒在定岛构成的纤维束内部流通时，碰撞团聚成大微粒，被阻隔在纤维束内部，通过这种方法，可以减小微粒在下层阻隔层的堆叠，因为下层阻隔层的纤维堆叠的更加致密，是影响通量的关键，因此，对细微微粒的提前阻隔，有利于提升下层阻隔层的通量，减小气阻或液阻。

进一步的，构建了一种多岛径分布的无纺布，并通过开纤获得多岛径分布的超细纤维无纺布，并设置不同岛径分布的海岛纤维无纺布，通过针刺工艺使两层或多层不同海岛结构的纤维在无纺布厚度方向上产生纤维在层间相互穿插，通过性能测试，发现与现有常规的静电纺丝级熔喷纺丝相比，海岛纤维开纤后的超细纤维无纺布的机械性能更为优异。剥离负荷：径向≥120N/3cm，纬向≥100N/3cm；拉伸负荷：径向≥220N/3cm，纬向≥200N/3cm；通过测定所述多层超细纤维过滤材料两侧气体交换的压力差来评价气体通量，初始样品测得的压力差ΔP0≤26Pa，可见所述过滤材料的流体通量较高；进一步地，测得过滤后样品的压力差ΔP1与初始样品测得的压力差ΔP0基本一致，可见，当过滤材料内部沉积或吸附一定的固体颗粒时，流体通量仍能维持同等水平。

进一步的，过滤层(1)沉积较大且较多的微粒，选用高刚性的PET纤维作为岛相材料，利用高结晶PET的刚性，减小纤维之间的挤压，保持纤维缝隙畅通，提高通量；超滤层(2)沉积较小且较少的微粒，选用柔韧性优异的PA6，在热定型后能获得更小的纤维间隙，可以确保拦截精度。所述多层超细纤维过滤材料0.3μm微粒的过滤效率≥99％；5μm≥100％。

附图说明

图1为本发明的多层超细纤维过滤材料的结构示意图；

图2为本发明的多层超细纤维过滤材料截面的结构示意图；

图3为本发明的超细纤维束的横截面的结构示意图；

图4为本发明的超细纤维束阻截细小微粒的原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明采用的测试方法如下：

1.密度：

整幅宽的无纺布，裁取8个10*10cm的无纺布，分别采用电子秤称其重量m，精度0.0001g，厚度计量其厚度s，精度0.01mm。密度ρ计算公式:ρ＝m/s/10，单位为g/cm³。

2.剥离负荷：

采用GB/T8949-2008标准测试剥离负荷，测试的仪器为电脑***拉力试验机，电脑***拉力试验机的型号：中国台湾高铁的AI-7000-S；

3.拉伸负荷：

采用GB/T8949-2008标准测试拉伸负荷，测试的仪器为电脑***拉力试验机，电脑***拉力试验机的型号：中国台湾高铁的AI-7000-S；

4.过滤效率：使用颗粒过滤效率测试仪测定颗粒过滤效率，测试条件为：使用氯化钠固体气溶胶的中值粒径为(0.075±0.020)μm，浓度为500mg/m3；气体流量设定为30L/min，通气时间设定为30min，气流通过该面积为100cm2。

5.流体通量：使用压力差(单位Pa)表征流体通量的大小，当测定过滤材料两侧气体交换的压力差越小，标准流体的阻力小，具有高流体通量。通气阻力及压力差测试仪分别测定样品在测试颗粒过滤效率前后的压力差，测试条件为：气体流量8L/min，样品测试直径为2.5cm。初始样品测得的压力差标记为ΔP0；样品在测试颗粒过滤效率后再进行压力差测试的值标记为ΔP1(即超细纤维过滤材料在过滤前测得的压力差)，计算ΔP1-ΔP0(即颗粒过滤效率前后的压力差的差值)。

实施例1

一种超细纤维过滤材料，为无纺布(其结构如图1～3所示)，包括过滤层和超滤层，过滤层位于超滤层的上方，且过滤层的纤维与超滤层的纤维相互穿插；过滤层和超滤层均由超细纤维束构成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得；构成过滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布4圈，定岛岛径分布为2～4μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(定岛直径由内向外分别为：4μm、3μm、2.2μm、2μm)，定岛岛数为37个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为24μm；构成超滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布10圈，定岛岛径分布为0.4～2μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(定岛岛径由内至外分别为：2μm、1.8μm、1.6μm、1.5μm、1.4μm、1.3μm、0.9μm、0.7μm、0.5μm、0.4μm)，定岛岛数为360个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为20μm。

上述超细纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)海岛纤维纺丝：使用满足所述的海岛纤维岛型要求的喷丝板，纺制用于制备所述过滤层的海岛纤维a和用于制备所述超滤层的海岛纤维b；所述海岛纤维a的岛相和海相的体积比为35:65；所述海岛纤维b的岛相和海相的体积比为76:24；所述海岛纤维a(过滤层)的岛相为PET，海相为COPET；所述海岛纤维b(超滤层)的岛相为PA6，海相为COPET。

(2)无纺布的制备：海岛纤维a和海岛纤维b经开松后，分别经梳理机梳理后独立铺网，下层铺设海岛纤维b，上层铺设海岛纤维a；其中，海岛纤维a铺设克重为110g/m²，海岛纤维b的铺设克重为40g/m²，通过针刺制得海岛纤维无纺布；

(3)无纺布收缩热定型：将步骤(2)得到的海岛纤维无纺布于热水中收缩(温度为80℃，收缩的时间为10min)后，经热风烘箱中烘干定型(温度130℃，定型的时间30min)；

(4)无纺布的开纤：将收缩热定型后的无纺布在95℃的1.5％(质量分数)氢氧化钠的水溶液中，进行压辊压轧(压力为0.2MPa，时间为30min)，将海相组分抽出，获得超细纤维过滤材料。

该超细纤维过滤材料的密度为0.38g/cm³，剥离负荷：径向为150N/3cm，纬向为120N/3cm；拉伸负荷：径向为280N/3cm，纬向为240N/3cm。该超细纤维过滤材料对0.3μm微粒的过滤效率为99.9％，且在过滤前测得的压力差为25.2Pa，粉尘过滤量达45g/m²时，该超细纤维过滤材料在过滤前后的压力差的差值为1.9Pa。该超细纤维过滤材料中的超细纤维在阻截细小粒径的示意图如图4所示，特殊岛径排布的纤维束促使细小微粒在纤维束间的沉积与团聚，将细小微粒拦截在纤维束内部。

实施例2

一种超细纤维过滤材料，为无纺布，包括过滤层和超滤层，过滤层位于超滤层的上方，且过滤层的纤维与超滤层的纤维相互穿插；过滤层和超滤层均由超细纤维束构成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得；构成过滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布3圈，定岛岛径分布为2.5～3.5μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(岛径由内至外分别为：3.5μm、3μm、2.5μm)，定岛岛数为16个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为22μm；构成超滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布7圈，定岛岛径分布为0.6～2μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(岛径由内至外分别为：2μm、1.8μm、1.7μm、1.6μm、1.2μm、0.8μm、0.6μm)，定岛岛数为227个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为20μm。

上述超细纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)海岛纤维纺丝：使用满足所述的海岛纤维岛型要求的喷丝板，纺制用于制备所述过滤层的海岛纤维a和用于制备所述超滤层的海岛纤维b；所述海岛纤维a的岛相和海相的体积比为25:75；所述海岛纤维b的岛相和海相的体积比为80:20；所述海岛纤维a(过滤层)的岛相为PET，海相为COPET；所述海岛纤维b(超滤层)的岛相为PA6，海相为COPET。

(2)无纺布的制备：海岛纤维a和海岛纤维b经开松后，分别经梳理机梳理后独立铺网，下层铺设海岛纤维b，上层铺设海岛纤维a；其中，海岛纤维a铺设克重为60g/m²，海岛纤维b的铺设克重为70g/m²，通过针刺制得海岛纤维无纺布；

(3)无纺布收缩热定型：将步骤(2)得到的海岛纤维无纺布于热水中收缩(温度为80℃，收缩的时间为10min)后，经热风烘箱中烘干定型(温度130℃，定型的时间30min)；

(4)无纺布的开纤：将收缩热定型后的无纺布在85℃的1.5％(质量分数)氢氧化钠的水溶液中，进行压辊压轧(压力为0.2MPa，时间为30min)，将海相组分抽出，获得超细纤维过滤材料。

该超细纤维过滤材料的密度为0.35g/cm³，剥离负荷：径向为140N/3cm，纬向为125N/3cm；拉伸负荷：径向为260N/3cm，纬向为230N/3cm。该超细纤维过滤材料对0.3μm微粒的过滤效率为99.7％，且在过滤前测得的压力差为21Pa，粉尘过滤量达45g/m²时，该超细纤维过滤材料在过滤前后的压力差的差值为1.8Pa。

实施例3

一种超细纤维过滤材料，为无纺布，包括过滤层和超滤层，过滤层位于超滤层的上方，且过滤层的纤维与超滤层的纤维相互穿插；过滤层和超滤层均由超细纤维束构成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得；构成过滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布3圈，定岛岛径分布为2.5～5μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(岛径由内至外分别为：5μm、3.5μm、2.5μm)，定岛岛数为19个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为20μm；构成超滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布5圈，定岛岛径分布为0.8～2μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(岛径由内至外分别为：2μm、1.6μm、1.3μm、1μm、0.8μm)，定岛岛数为64个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为15μm。

上述超细纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)海岛纤维纺丝：使用满足所述的海岛纤维岛型要求的喷丝板，纺制用于制备所述过滤层的海岛纤维a和用于制备所述超滤层的海岛纤维b；所述海岛纤维a的岛相和海相的体积比为43:57；所述海岛纤维b的岛相和海相的体积比为33:67；所述海岛纤维a(过滤层)的岛相为PET，海相为COPET；所述海岛纤维b(超滤层)的岛相为PA6，海相为COPET。

(2)无纺布的制备：海岛纤维a和海岛纤维b经开松后，分别经梳理机梳理后独立铺网，下层铺设海岛纤维b，上层铺设海岛纤维a；其中，海岛纤维a铺设克重为40g/m²，海岛纤维b的铺设克重为40g/m²，通过针刺制得海岛纤维无纺布；

(3)无纺布收缩热定型：将步骤(2)得到的海岛纤维无纺布于热水中收缩(温度为80℃，收缩的时间为9min)后，经热风烘箱中烘干定型(温度135℃，定型的时间25min)；

(4)无纺布的开纤：将收缩热定型后的无纺布在85℃的1.5％(质量分数)氢氧化钠的水溶液中，进行压辊压轧(压力为0.2MPa，时间为30min)，将海相组分抽出，获得超细纤维过滤材料。

该超细纤维过滤材料的密度为0.3g/cm³，剥离负荷：径向为120N/3cm，纬向为100N/3cm；拉伸负荷：径向为220N/3cm，纬向为200N/3cm。该超细纤维过滤材料对0.3μm微粒的过滤效率为99.3％，且在过滤前测得的压力差为12.9Pa，粉尘过滤量达45g/m²时，该超细纤维过滤材料在过滤前后的压力差的差值为1.2Pa。

对比例1

一种过滤材料，由两层无纺布组成，两层所用纤维材料分别与实施例3岛相材料一致，并通过熔体直纺获得，所述第一层无纺布是由平均直径为20μm、直径CV值为15％的纤维构成，所述第二层无纺布是由平均直径为15μm、直径CV值为22％的纤维构成，所述第一层无纺布与第二层无纺布由丙烯酸粘合剂粘合获得过滤材料，上下两层的无纺布制备时铺设的克重均为40g/m²；所述无纺布由针刺法获得，所述纤维直径分别与实施例3的过滤层和超滤层的各组超细纤维束的总直径基本一致，相当于未开纤前的海岛纤维的直径。获得的过滤材料的密度0.29g/m3，剥离负荷125N/3cm(径向)，96N/3cm(纬向)，拉伸负荷177N/3cm(径向)，171N/3cm(纬向)，过滤效率42％(0.3μm)，过滤前测得的压力差15.2Pa，过滤前后测得的压力差的差值3.3Pa。

与实施例3相比，对比例1采用与实施例3的海岛纤维岛径基本相等的超细纤维，同样的，每层无纺布采用不同直径的纤维，形成由大至小的纤维直径分布梯度，通过针刺法制得两层无纺布，再使用粘合剂将两层粘合，然而对比例1所表现出来了拉伸负荷、过滤效率明显相对较差，实施例3之所以具有较高的拉伸性能，是因为一束超细纤维束中含有多根定岛超细纤维相比于等直径的一根纤维而言拉伸强度要高的多；实施例3之所以具有较高过滤效率是因为，相比于单根纤维构成的随机的第一间隙，其还具有特定规律的第二间隙，这种第二间隙由实施例3中的海岛纤维的岛型分布决定，并且第二间隙小于第一间隙，这样对比例1所述过滤材料无法过滤掉的小微颗粒，在实施例3所述过滤材料的超细纤维束中却沉积；实施例3的初始通量优于对比例1，这是由于对比例1使用粘合剂粘结上下两层无纺布，在粘合界面处对通量产生了一定的影响，实施例3具有第二间隙可以使微小颗粒进入超细纤维束内部，并在其内部形成团聚而被阻截，对比例1并不具备第二间隙，因此微小颗粒或是未被阻截或是在已阻截的大颗粒表面堆积，以上两种分别造成过滤效率差，并且过滤后的流体通量下降。

对比例2

一种过滤材料，由两层无纺布组成，所述第一层无纺布是由直径为3.5μm的PET超细纤维、直径CV值为29％的纤维湿法成网构成PET无纺布，所述第二层无纺布是由平均直径为1.5μm的、直径CV值为35％的纤维构成PP熔喷布，所述第一层无纺布与第二层无纺布由丙烯酸粘合剂粘合获得过滤材料；所述无纺布由热粘合获得，所述纤维直径分别与实施例3的过滤层和超滤层中一组超细纤维束中超细纤维的平均直径。获得的过滤材料的密度0.16g/cm³，剥离负荷83N/3cm(径向)，77N/3cm(纬向)，拉伸负荷135N/3cm(径向)，126N/3cm(纬向)，过滤效率91.6％(0.3μm)，压力差48Pa，压力差的差值29Pa。

与实施例3相比，对比例2所述过滤材料的两层无纺布具有类似的纤维直径，然而其产生的纤维间隙仍属于第一间隙，也就是纤维随机堆叠产生的间隙，这种间隙小于实施例3的第一间隙大于实施例2的第二间隙，使用超细纤维后纤维的间隙大大减小，因此对比例2与对比例1相比过滤效率大大提高，接近实施例3的水平；相比于实施例3具有更大的第一间隙，对比例2的初始通量就相对较小，过滤前的压力差表现为较大；然而0.3μm以上的颗粒都是通过所述超细纤维堆叠产生的第一间隙拦截，因此过滤后的压力差增值也极大。从过滤材料的拉伸性能上看，通过熔体直纺获得的超细纤维远不如复合纺丝法获得的超细纤维的性能，从剥离负荷看，实施例3针刺法制得的无纺布其纤维之间存在相互穿插，纤维间的缠结度高，对比例2的使用湿法成网或熔喷法这种沉积方法，在无纺布的纵向，纤维缠结力很弱，相比于实施例3的剥离负荷更低。

对比例3

一种过滤材料，其制备方法与实施例3基本一致，不同之处在于纺制的海岛纤维的尺寸及岛数、岛分布不同，对比例3中的过滤层的海岛纤维的纤维直径32μm，所有定岛纤维直径为3μm，岛数为72岛，超滤层的海岛纤维直径为纤维直径28μm，所有定岛纤维直径为1.5μm，岛数为64岛，获得的过滤材料的密度0.25g/cm³，剥离负荷121N/3cm(径向)，106N/3cm(纬向)，拉伸负荷235N/3cm(径向)，213N/3cm(纬向)，过滤效率59％(0.3μm)，压力差9.2Pa，压力差的差值0.7Pa。为了获得优异的机械性能，往往常规的海岛纤维(对比例3的纤维)形成的第一间隙过大，第二间隙并不具备优异的拦截微小颗粒的能力，过滤效率差。

实施例4

一种超细纤维过滤材料，为无纺布，包括过滤层和超滤层，过滤层位于超滤层的上方，且过滤层的纤维与超滤层的纤维相互穿插；过滤层和超滤层均由超细纤维束构成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得；构成过滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布3圈，定岛岛径分布为2.5～5μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(岛径由内至外分别为5μm、3μm、2.5μm)，定岛岛数为25个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为20μm；构成超滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布5圈，定岛岛径分布为0.6～1.8μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(岛径由内至外分别为：1.8μm、1.5μm、1.2μm、0.9μm、0.6μm)，定岛岛数为162个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为20μm。

上述超细纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)海岛纤维纺丝：使用满足所述的海岛纤维岛型要求的喷丝板，纺制用于制备所述过滤层的海岛纤维a和用于制备所述超滤层的海岛纤维b；所述海岛纤维a的岛相和海相的体积比为50:50；所述海岛纤维b的岛相和海相的体积比为37:63；所述海岛纤维a(过滤层)的岛相为PET，海相为COPET；所述海岛纤维b(超滤层)的岛相为PA6，海相为COPET。

(2)无纺布的制备：海岛纤维a和海岛纤维b经开松后，分别经梳理机梳理后独立铺网，下层铺设海岛纤维b，上层铺设海岛纤维a；其中，海岛纤维a铺设克重为60g/m²，海岛纤维b的铺设克重为70g/m²，通过针刺制得海岛纤维无纺布；

(3)无纺布收缩热定型：将步骤(2)得到的海岛纤维无纺布于热水中收缩(温度为90℃，收缩的时间为8min)后，经热风烘箱中烘干定型(温度140℃，定型的时间25min)；

(4)无纺布的开纤：将收缩热定型后的无纺布在95℃的1.5％(质量分数)氢氧化钠的水溶液中，进行压辊压轧(压力为0.2MPa，时间为30min)，将海相组分抽出，获得超细纤维过滤材料。

该超细纤维过滤材料的密度为0.34g/cm³，剥离负荷：径向为132N/3cm，纬向为113N/3cm；拉伸负荷：径向为235N/3cm，纬向为218N/3cm。该超细纤维过滤材料对0.3μm微粒的过滤效率为99.5％，且在过滤前测得的压力差为16.7Pa，粉尘过滤量达45g/m²时，该超细纤维过滤材料在过滤前后的压力差的差值为1.6Pa。

实施例5

一种超细纤维过滤材料，为无纺布，包括过滤层和超滤层，过滤层位于超滤层的上方，且过滤层的纤维与超滤层的纤维相互穿插；过滤层和超滤层均由超细纤维束构成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得；构成过滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布3圈，定岛岛径分布为2.5～5μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(岛径由内至外分别为：5μm、3μm、2.5μm)，定岛岛数为25个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为20μm；构成超滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布5圈，定岛岛径分布为0.7～2μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(岛径由内至外分别为：2μm、1.5μm、1μm、0.8μm、0.7μm)，定岛岛数为120个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为18μm。

上述超细纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)海岛纤维纺丝：使用满足所述的海岛纤维岛型要求的喷丝板，纺制用于制备所述过滤层的海岛纤维a和用于制备所述超滤层的海岛纤维b；所述海岛纤维a的岛相和海相的体积比为50:50；所述海岛纤维b的岛相和海相的体积比为33:67；所述海岛纤维a(过滤层)的岛相为PET，海相为COPET；所述海岛纤维b(超滤层)的岛相为PA6，海相为COPET。

(2)无纺布的制备：海岛纤维a和海岛纤维b经开松后，分别经梳理机梳理后独立铺网，下层铺设海岛纤维b，上层铺设海岛纤维a；其中，海岛纤维a铺设克重为70g/m²，海岛纤维b的铺设克重为80g/m²，通过针刺制得海岛纤维无纺布；

(3)无纺布收缩热定型：将步骤(2)得到的海岛纤维无纺布于热水中收缩(温度为90℃，收缩的时间为6min)后，经热风烘箱中烘干定型(温度150℃，定型的时间20min)；

(4)无纺布的开纤：将收缩热定型后的无纺布在85℃的1.5％(质量分数)氢氧化钠的水溶液中，进行压辊压轧(压力为0.2MPa，时间为30min)，将海相组分抽出，获得超细纤维过滤材料。

该超细纤维过滤材料的密度为0.32g/cm³，剥离负荷：径向为125N/3cm，纬向为108N/3cm；拉伸负荷：径向为231N/3cm，纬向为212N/3cm。该超细纤维过滤材料对0.3μm微粒的过滤效率为99.4％，且在过滤前测得的压力差为15.5Pa，粉尘过滤量达45g/m²时，该超细纤维过滤材料在过滤前后的压力差的差值为1.8Pa。

实施例6

一种超细纤维过滤材料，为无纺布，包括过滤层和超滤层，过滤层位于超滤层的上方，且过滤层的纤维与超滤层的纤维相互穿插；过滤层和超滤层均由超细纤维束构成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得；构成过滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布3圈，定岛岛径分布为2～5μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(岛径由内至外分别为：5μm、3.5μm、2μm)，定岛岛数为16个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为23μm；构成超滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布7圈，定岛岛径分布为0.5～2μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(岛径由内至外分别为：2μm、1.8μm、1.3μm、1.1μm、0.9μm、0.7μm、0.5μm)，定岛岛数为227个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为19μm。

上述超细纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)海岛纤维纺丝：使用满足所述的海岛纤维岛型要求的喷丝板，纺制用于制备所述过滤层的海岛纤维a和用于制备所述超滤层的海岛纤维b；所述海岛纤维a的岛相和海相的体积比为24:76；所述海岛纤维b的岛相和海相的体积比为58:42；所述海岛纤维a(过滤层)的岛相为PET，海相为COPET；所述海岛纤维b(超滤层)的岛相为PA6，海相为COPET。

(2)无纺布的制备：海岛纤维a和海岛纤维b经开松后，分别经梳理机梳理后独立铺网，下层铺设海岛纤维b，上层铺设海岛纤维a；其中，海岛纤维a铺设克重为40g/m²，海岛纤维b的铺设克重为60g/m²，通过针刺制得海岛纤维无纺布；

(3)无纺布收缩热定型：将步骤(2)得到的海岛纤维无纺布于热水中收缩(温度为90℃，收缩的时间为3min)后，经热风烘箱中烘干定型(温度155℃，定型的时间15min)；

(4)无纺布的开纤：将收缩热定型后的无纺布在90℃的1.5％(质量分数)氢氧化钠的水溶液中，进行压辊压轧(压力为0.2MPa，时间为30min)，将海相组分抽出，获得超细纤维过滤材料。

该超细纤维过滤材料的密度为0.35g/cm³，剥离负荷：径向为146N/3cm，纬向为117N/3cm；拉伸负荷：径向为246N/3cm，纬向为211N/3cm。该超细纤维过滤材料对0.3μm微粒的过滤效率为99.6％，且在过滤前测得的压力差为20.3Pa，粉尘过滤量达45g/m²时，该超细纤维过滤材料在过滤前后的压力差的差值为1.5Pa。

实施例7

一种超细纤维过滤材料，为无纺布，包括过滤层和超滤层，过滤层位于超滤层的上方，且过滤层的纤维与超滤层的纤维相互穿插；过滤层和超滤层均由超细纤维束构成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得；构成过滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布4圈，定岛岛径分布为2～5μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(岛径由内至外分别为：5μm、4μm、3μm、2μm)，定岛岛数为37个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为21μm；构成超滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布6圈，定岛岛径分布为0.6～2μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(岛径由内至外分别为：2μm、1.5μm、1.3μm、1.1μm、0.8μm、0.6μm)，定岛岛数为168个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为15μm。

上述超细纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)海岛纤维纺丝：使用满足所述的海岛纤维岛型要求的喷丝板，纺制用于制备所述过滤层的海岛纤维a和用于制备所述超滤层的海岛纤维b；所述海岛纤维a的岛相和海相的体积比为68:32；所述海岛纤维b的岛相和海相的体积比为73:27；所述海岛纤维a(过滤层)的岛相为PET，海相为COPET；所述海岛纤维b(超滤层)的岛相为PA6，海相为COPET。

(2)无纺布的制备：海岛纤维a和海岛纤维b经开松后，分别经梳理机梳理后独立铺网，下层铺设海岛纤维b，上层铺设海岛纤维a；其中，海岛纤维a铺设克重为100g/m²，海岛纤维b的铺设克重为60g/m²，通过针刺制得海岛纤维无纺布；

(3)无纺布收缩热定型：将步骤(2)得到的海岛纤维无纺布于热水中收缩(温度为90℃，收缩的时间为2min)后，经热风烘箱中烘干定型(温度160℃，定型的时间15min)；

(4)无纺布的开纤：将收缩热定型后的无纺布在95℃的1.5％(质量分数)氢氧化钠的水溶液中，进行压辊压轧(压力为0.2MPa，时间为30min)，将海相组分抽出，获得超细纤维过滤材料。

该超细纤维过滤材料的密度为0.36g/cm³，剥离负荷：径向为136N/3cm，纬向为112N/3cm；拉伸负荷：径向为253N/3cm，纬向为228N/3cm。该超细纤维过滤材料对0.3μm微粒的过滤效率为99.5％，且在过滤前测得的压力差为20.9Pa，粉尘过滤量达45g/m²时，该超细纤维过滤材料在过滤前后的压力差的差值为1.5Pa。

实施例8

一种超细纤维过滤材料为无纺布，包括过滤层和超滤层，过滤层位于超滤层的上方，且过滤层的纤维与超滤层的纤维相互穿插；过滤层和超滤层均由超细纤维束构成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得；构成过滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布4圈，定岛岛径分布为2～5μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(岛径由内至外分别为：5μm、4μm、3.5μm、2μm)，定岛岛数为37个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为25μm；构成超滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布10圈，定岛岛径分布为0.4～2μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(岛径由内至外分别为：2μm、1.8μm、1.5μm、1.3μm、1.2μm、1μm、0.8μm、0.6μm、0.5μm、0.4μm)，定岛岛数为400个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为20μm。

上述超细纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)海岛纤维纺丝：使用满足所述的海岛纤维岛型要求的喷丝板，纺制用于制备所述过滤层的海岛纤维a和用于制备所述超滤层的海岛纤维b；所述海岛纤维a的岛相和海相的体积比为54:46；所述海岛纤维b的岛相和海相的体积比为70:30；所述海岛纤维a(过滤层)的岛相为PET，海相为COPET；所述海岛纤维b(超滤层)的岛相为PA6，海相为COPET。

(2)无纺布的制备：海岛纤维a和海岛纤维b经开松后，分别经梳理机梳理后独立铺网，下层铺设海岛纤维b，上层铺设海岛纤维a；其中，海岛纤维a铺设克重为120g/m²，海岛纤维b的铺设克重为80g/m²，通过针刺制得海岛纤维无纺布；

(3)无纺布收缩热定型：将步骤(2)得到的海岛纤维无纺布于热水中收缩(温度为100℃，收缩的时间为2min)后，经热风烘箱中烘干定型(温度160℃，定型的时间10min)；

(4)无纺布的开纤：将收缩热定型后的无纺布在95℃的1.5％(质量分数)氢氧化钠的水溶液中，进行压辊压轧(压力为0.2MPa，时间为30min)，将海相组分抽出，获得超细纤维过滤材料。

该超细纤维过滤材料的密度为0.4g/cm³，剥离负荷：径向为160N/3cm，纬向为138N/3cm；拉伸负荷：径向为286N/3cm，纬向为253N/3cm。该超细纤维过滤材料对0.3μm微粒的过滤效率为99.9％，且在过滤前测得的压力差为26Pa，粉尘过滤量达45g/m²时，该超细纤维过滤材料在过滤前后的压力差的差值为2Pa。

实施例9

一种超细纤维过滤材料，为无纺布，包括支撑层、过滤层和超滤层，支撑层位于过滤层的上方，过滤层位于超滤层的上方，且支撑层的纤维、过滤层的纤维与超滤层的纤维相互穿插；

支撑层、过滤层和超滤层均由超细纤维束构成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得；构成支撑层的无纺布用海岛纤维的定岛以环岛分布4圈，共计37岛，海岛纤维的平均纤维直径为20μm，其开纤后获得的定岛纤维的直径为2μm；构成过滤层用的海岛纤维的定岛以环岛分布4圈，定岛岛径分布为2～4μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(定岛直径由内向外分别为：4μm、3μm、2.2μm、2μm)，定岛岛数为37个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为24μm；构成超滤层用的海岛纤维的定岛以环岛分布10圈，定岛岛径分布为0.4～2μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小(定岛岛径由内至外分别为：2μm、1.8μm、1.6μm、1.5μm、1.4μm、1.3μm、0.9μm、0.7μm、0.5μm、0.4μm)，定岛岛数为360个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的平均纤维直径为20μm。

上述超细纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)海岛纤维纺丝：使用满足所述的海岛纤维岛型要求的喷丝板，纺制用于制备所述过滤层的海岛纤维a、用于制备所述超滤层的海岛纤维b以及用于制备所述支撑层的海岛纤维c；所述海岛纤维a的岛相和海相的体积比为35:65；所述海岛纤维b的岛相和海相的体积比为76:24；所述海岛纤维c的岛相与海岛的体积比为75:25；所述海岛纤维a(过滤层)的岛相为PET，海相为COPET；所述海岛纤维b(超滤层)的岛相为PA6，海相为COPET；所述海岛纤维c(支撑性无纺布)的岛相为PA6，海相为COPET。

(2)无纺布的制备：海岛纤维a和海岛纤维b、海岛纤维c，经开松后，分别经梳理机梳理后独立铺网，下层铺设海岛纤维b，中层铺设海岛纤维a，上层铺设海岛纤维c；其中，海岛纤维a铺设克重为110g/m²，海岛纤维b的铺设克重为40g/m²，海岛纤维c的铺设克重为40g/m²，通过针刺制得海岛纤维无纺布；

(3)无纺布收缩热定型：将步骤(2)得到的海岛纤维无纺布于热水中收缩(温度为80℃，收缩的时间为10min)后，经热风烘箱中烘干定型(温度130℃，定型的时间30min)；

(4)无纺布的开纤：将收缩热定型后的无纺布在95℃的1.5％(质量分数)氢氧化钠的水溶液中，进行压辊压轧(压力为0.2MPa，时间为30min)，将海相组分抽出，获得超细纤维过滤材料。

该超细纤维过滤材料的密度为0.4g/cm³，剥离负荷：径向为173N/3cm，纬向为143N/3cm；拉伸负荷：径向为292N/3cm，纬向为256N/3cm。该超细纤维过滤材料对0.3μm微粒的过滤效率为99.9％，且在过滤前测得的压力差为28.1Pa，粉尘过滤量达45g/m²时，该超细纤维过滤材料在过滤前后的压力差的差值为2Pa。

实施例10

一种海岛法制得的过滤用超细纤维无纺布，由超细纤维束制成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得，所述定岛型海岛纤维中定岛以环岛分布3圈，定岛岛径分布为2～4μm，定岛岛径由内至外逐渐减小(4μm、3μm、2μm)，定岛岛数为16个，定岛岛数由内向外逐渐增加；所述定岛型海岛纤维的纤维直径为15μm，所述海岛纤维的岛相和海相的体积比为45:55，所述海岛纤维的岛相为PET，海相为COPET。

该过滤用超细纤维无纺布的密度为0.3g/cm³；剥离负荷：径向121N/3cm，纬向100N/3cm；拉伸负荷：径向222N/3cm，纬向201N/3cm；测定该过滤材料对0.3μm微粒的过滤效率为99％，该过滤用超细纤维无纺布在过滤前测得的压力差为15Pa，粉尘过滤量达45g/m²时，该过滤用超细纤维无纺布在过滤前后的压力差的差值为1.8Pa。

实施例11

一种海岛法制得的过滤用超细纤维无纺布，由超细纤维束制成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得，所述定岛型海岛纤维中定岛以环岛分布4圈，定岛岛径分布为2～5μm，定岛岛径由内至外逐渐减小(5μm、4μm、3.5μm、2μm)，定岛岛数为37个，定岛岛数由内向外逐渐增加；所述定岛型海岛纤维的纤维直径为25μm，所述海岛纤维的岛相和海相的体积比为54:46，所述海岛纤维的岛相为PA6，海相为LDPE。

该过滤用超细纤维无纺布的密度0.35g/cm³；剥离负荷：径向137N/3cm，纬向121N/3cm；拉伸负荷：径向256N/3cm，纬向228N/3cm；测定该过滤用超细纤维无纺布对0.3μm微粒的过滤效率为99.4％，该过滤用超细纤维无纺布在过滤前测得的压力差为22.9Pa，粉尘过滤量达45g/m²时，该过滤用超细纤维无纺布在过滤前后的压力差的差值为3.6Pa。

实施例12

一种海岛法制得的过滤用超细纤维无纺布，由超细纤维束制成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得，所述定岛型海岛纤维中定岛以环岛分布3圈，定岛岛径分布为2.5～5μm，定岛岛径由内至外逐渐减小(5μm、3.5μm、2.5μm)，定岛岛数为19个，定岛岛数由内向外逐渐增加；所述定岛型海岛纤维的纤维直径为20μm，所述海岛纤维的岛相和海相的体积比为43:57，所述海岛纤维的岛相为PA6，海相为COPET。

该过滤用超细纤维无纺布的密度为0.32g/cm3；剥离负荷：径向123N/3cm，纬向102N/3cm；拉伸负荷：径向225N/3cm，纬向209N/3cm，测定该过滤材料对99.2μm微粒的过滤效率为99.2％，该过滤用超细纤维无纺布在过滤前测得的压力差13.2Pa，粉尘过滤量达45g/m²时，该过滤用超细纤维无纺布在过滤前后的压力差的差值为2.7Pa。

Claims (9)

1.一种海岛法制得的过滤用超细纤维无纺布，其特征在于：由超细纤维束制成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得；

所述定岛型海岛纤维中，定岛以环岛分布多层，定岛岛径由内至外逐渐减小，定岛岛数由内向外逐渐增加；所述定岛型海岛纤维的纤维直径为15～25μm；

所述的多层分布为定岛以环岛分布3～4圈，定岛岛径分布为2～5μm；定岛岛数为16～37个。

2.根据权利要求1所述的一种海岛法制得的过滤用超细纤维无纺布，其特征在于，所述海岛法制得的过滤用超细纤维无纺布的密度≥0.3g/cm³；剥离负荷：径向≥120N/3cm，纬向≥100N/3cm；拉伸负荷：径向≥220N/3cm，纬向≥200N/3cm。

3.一种多层超细纤维过滤材料，其特征在于：为无纺布，包括过滤层和超滤层，所述过滤层位于所述超滤层的上方，且所述过滤层的纤维与所述超滤层的纤维相互穿插；

所述过滤层和所述超滤层均由超细纤维束构成，所述超细纤维束由定岛型海岛纤维开纤后获得；

所述定岛型海岛纤维中，定岛以环岛分布多层，定岛岛径由内至外逐渐减小，定岛岛数由内向外逐渐增加；

构成所述过滤层的超细纤维束中海岛纤维的定岛岛径大于构成所述超滤层的超细纤维束中海岛纤维的定岛岛径，构成所述过滤层的超细纤维束中海岛纤维的定岛岛数小于构成所述超滤层的超细纤维束中海岛纤维的定岛岛数，构成所述过滤层的超细纤维束中海岛纤维的直径大于构成所述超滤层的超细纤维束中海岛纤维的直径；

构成所述过滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布3～4圈，定岛岛径分布为2～5μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小，定岛岛数为16～37个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的纤维直径为20～25μm；

构成所述超滤层的超细纤维束中，海岛纤维的定岛以环岛分布5～10圈，定岛岛径分布为0.4～2μm，且定岛岛径由内至外逐渐减小，定岛岛数为64～400个，且定岛岛数由内向外逐渐增加，海岛纤维的纤维直径为15～20μm。

4.根据权利要求3所述的一种多层超细纤维过滤材料，其特征在于，所述多层超细纤维过滤材料的密度≥0.3g/cm³；剥离负荷：径向≥120N/3cm，纬向≥100N/3cm；拉伸负荷：径向≥220N/3cm，纬向≥200N/3cm。

5.根据权利要求4所述的一种多层超细纤维过滤材料，其特征在于，所述过滤层的岛相材料为PET；所述超滤层的岛相材料为PA6。

6.根据权利要求5所述的一种多层超细纤维过滤材料，其特征在于，所述多层超细纤维过滤材料对0.3μm微粒的过滤效率≥99％，所述多层超细纤维过滤材料在过滤前测得的压力差≤26Pa，粉尘过滤量达45g/m²时，所述多层超细纤维过滤材料在过滤前后的压力差的差值≤2Pa。

7.制备如权利要求3～6任一项所述的一种多层超细纤维过滤材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)海岛纤维纺丝：使用满足所述的海岛纤维岛型要求的喷丝板，纺制用于制备所述过滤层的海岛纤维a和用于制备所述超滤层的海岛纤维b；

(2)无纺布的制备：海岛纤维a和海岛纤维b经开松后，分别经梳理机梳理后独立铺网，下层铺设海岛纤维b，上层铺设海岛纤维a，所述海岛纤维a铺设克重为40～120g/m²，海岛纤维b的铺设克重为40～80g/m²，通过针刺制得多层海岛纤维无纺布；

(3)无纺布收缩热定型：将步骤(2)得到的多层海岛纤维无纺布于热水中收缩后，经热风烘箱中烘干定型；

(4)无纺布的开纤：将收缩热定型后的无纺布在85～95℃的1.5％碱液中，进行压辊压轧，将海相组分抽出，获得所述多层超细纤维过滤材料。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述海岛纤维a的岛相为PET，海相为COPET；所述海岛纤维b的岛相为PA6，海相为COPET。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(3)中热水收缩的温度为80～100℃，收缩的时间为2～10min，烘干定型的温度130～160℃，定型的时间10～30min；

步骤(4)中压辊压轧的压力为0.2MPa，时间为30min。

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