CN113522054A - 一种柔性复合膜材料及其制备方法、具有高效空气净化功能的复合膜卷材 - Google Patents

一种柔性复合膜材料及其制备方法、具有高效空气净化功能的复合膜卷材 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种柔性复合膜材料，包括基膜；复合在所述基膜上的功能涂层；所述功能涂层包括活性炭。该柔性复合膜材料是有一定柔性可弯曲折叠的复合膜材料，具有气体渗透通量大、比表面积大、孔径和过滤效果可调等特定，可同时实现对超细粉尘的高效截留和特定污染气体的高效吸附净化。而且形成工艺简单，采用涂覆工艺即可实现有效结合。同时，在使用时可根据净化器外壳尺寸，卷绕成任意形状形成复合膜卷材，应用于各种空气净化过滤设备，高效可行，适用范围广，在空气净化领域具有良好的应用前景。

Description

一种柔性复合膜材料及其制备方法、具有高效空气净化功能 的复合膜卷材
技术领域
本发明属于空气净化复合材料技术领域，涉及一种柔性复合膜材料及其制备方法、具有空气净化功能的复合膜卷材，尤其涉及一种柔性复合膜材料及其制备方法、具有高效空气净化功能的复合膜卷材。
背景技术
随着经济发展和工业化进程加速，我国的空气污染形势日益严峻，口罩及空气净化器等防护产品得到普及。目前所使用的口罩材料和空气净化器滤材主要是熔喷无纺布。熔喷无纺布材料净化空气的机理为机械拦截和静电吸附，但是熔喷无纺布所带的静电易消除，单纯的机械拦截作用无法去除小粒径粉尘和有害气体，过滤效率低，使用寿命短。多层无纺布复合材料是将无纺布包裹活性炭制成，虽然可以吸附空气中的有害气体，但是活性炭颗粒易粉化渗出造成二次污染。因此需要开发功能化空气净化膜材料，使其可以高效截留超细粉，同时具备对污染性气体的吸附性能。
目前，空气净化膜材料从结构上分，主要有两种，单层膜和多层复合膜。单层膜，现有技术就公开了如CN200910228926.5，高通量的聚偏氟乙烯微滤膜及其制备方法，该种膜是以聚偏氟乙烯为材料和极性有机溶剂配制成铸膜液经冷冻制备，制备方法较为简单，但其对空气污染物的过滤单一。而复合膜如CN201810392527.1，一种用于空气净化的多层次功能膜的制备方法，在基膜表面构建纳米管和多功能金属有机骨架颗粒，可同时实现对超细粉尘的高效截留和特定污染气体的高效吸附净化，但纳米管在基膜表面为过滤沉积，结合力差，容易剥落，且后续水热处理工艺复杂，能耗较高。
而且用于空气净化的单层膜材料普遍功能较为单一，已公开的空气净化复合膜材料制备工艺较复杂，规模化可实现性较低，且大部分偏于光催化剂负载，对有毒气体净化能力有限；此外，目前市场上通常需要采用颗粒尺寸较大的柱状或球状活性炭，这需要增加造粒工艺，且活性炭颗粒易粉化造成二次污染。
因此，如何找到一种合适方法，能够解决现有的隔膜中，存在的上述问题，更加有利于规模化使用和推广，已成为诸多一线研究人员和科研型企业亟待解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种柔性复合膜材料及其制备方法、具有空气净化功能的复合膜卷材，特别是一种柔性复合膜材料。该柔性复合膜材料是具有一定柔性可弯曲折叠的复合膜材料，气体渗透通量大、比表面积大、孔径和过滤效果可调等，可同时实现对超细粉尘的高效截留和特定污染气体的高效吸附净化。而且形成工艺简单，可卷绕成任意形状，高效可行，适用范围广，在空气净化领域具有良好的应用前景。
本发明提供了一种柔性复合膜材料，包括基膜；
复合在所述基膜上的功能涂层；
所述功能涂层包括活性炭。
优选的，所述柔性复合膜材料为具有空气净化功能的复合膜材料；
所述柔性复合膜材料与空气接触时，所述空气的气流方向与所述复合膜材料的平面方向相平行；
所述柔性复合膜材料为柔性可卷曲复合膜材料或柔性可弯曲折叠复合膜材料；
所述功能涂层的厚度为1～1000μm；
所述基膜的厚度为5～100μm。
优选的，所述功能涂层还包括气体吸收剂、粘结剂和溶剂中的一种或多种；
所述基膜包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸二乙醇酯和聚酰亚胺中的一种或多种组成的复合膜；
所述基膜的孔径为10nm～10μm；
所述基膜的孔隙率为20％～80％；
所述基膜的透气度为50～300s/100cc；
所述基膜的曲折度为1～50。
优选的，所述功能涂层还包括气体吸收剂和/或粘结剂；
所述活性炭与气体吸收剂的质量比为(50～98)：(0.1～10)；
所述活性炭与粘结剂的质量比为(50～98)：(2～50)；
所述活性炭包括椰壳活性炭、果壳活性炭、木质活性炭、煤质活性炭和石油焦基活性炭中的一种或多种。
优选的，所述活性炭的比表面积为500～3000m2/g；
所述性炭的中孔率为30％～70％；
所述活性炭的粒径D50为7～20μm；
所述气体吸收剂包括氨基型化学去除剂、氧化剂型化学去除剂、碱性化合物和有机酸性化合物中的一种或多种；
所述粘结剂包括聚乙烯醇、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯羧甲基纤维素钠、苯乙烯-丁二烯共聚物、环氧树脂、醋酸乙烯树脂、氯化橡胶和丙烯酸系共聚物中的一种或多种。
优选的，所述氨基型化学去除剂包括二甲基甲酰胺、苯胺、N-环丙基-2,4,6-三氨基-1,3,5-三嗪、2,4,6-三肼基-1,3,5-三嗪和2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪中的一种或多种；
所述氧化性去除剂包括高锰酸钠和/或高锰酸钾；
所述碱性化合物包括NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、KHCO3、K3PO4、马尿酸钠、马尿酸钾、谷氨酸钠、谷氨酸钾、甘氨酸钠、甘氨酸钾、酒石酸钠、酒石酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、丙酮酸钠和丙酮酸钾中的一种或多种；
所述酸性化合物包括乳酸、山梨酸、苹果酸、酒石酸和柠檬酸中的一种或多种。
本发明提供了一种柔性复合膜材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将活性炭、气体吸收剂、粘结剂和溶剂混合后，得到功能涂层浆料；
2)将基膜放卷平铺，将上述步骤得到的功能性涂层浆料复合在基膜上，干燥后得到柔性复合膜材料。
优选的，所述溶剂包括水和/或乙醇；
所述功能涂层浆料的黏度为1500～2000mPa·s；
所述混合的时间为0.5～2h；
所述复合的方式包括浸涂、刮棒涂布、刮刀涂布、气刀涂布、凹版涂布、逆转辊涂布、坡流涂布和落帘涂布中的一种或多种；
所述干燥的温度为80～120℃；
所述干燥的时间为2～10h。
本发明还提供了一种具有空气净化功能的复合膜卷材，由上述技术方案任意一项所述的柔性复合膜材料或上述技术方案任意一项所述的制备方法所制备的柔性复合膜材料，经卷曲后得到。
优选的，所述柔性复合膜材料可根据空气净化器的需要尺寸，卷绕成任意形状形成复合膜卷材；
所述空气气流的进出方向与所述复合膜卷材的卷轴方向一致；
所述卷材的堆积密度为0.8～1.8g/cm3；
所述卷材的直径为2～30cm；
所述卷材的长度为1～30cm。
本发明提供了一种柔性复合膜材料，包括基膜；复合在所述基膜上的功能涂层；所述功能涂层包括活性炭。与现有技术相比，本发明针对现有的用于空气净化的材料中，单层膜材料普遍功能较为单一，而空气净化复合膜材料制备工艺较复杂，规模化可实现性较低，且大部分偏于光催化剂负载，对有毒气体净化能力有限；以及需要采用颗粒尺寸较大的活性炭，不仅增加造粒工艺，而且活性炭颗粒易粉化造成二次污染等缺陷。
本发明创造性的提供了一种柔性复合膜材料，包括基膜和复合在基膜上的包括活性炭的功能涂层。该柔性复合膜材料是有一定柔性可弯曲折叠的复合膜材料，具有气体渗透通量大、比表面积大、孔径和过滤效果可调等特点，可同时实现对超细粉尘的高效截留和特定污染气体的高效吸附净化，甲醛和直径小于1.3微米粒子的去除率>80％。而且形成工艺简单，采用涂覆工艺即可实现有效结合，克服了商用活性炭颗粒易粉化渗出造成二次污染的问题。同时，在使用时可根据净化器外壳尺寸，卷绕成任意形状形成复合膜卷材，应用于各种空气净化过滤设备，高效可行，适用范围广，在空气净化领域具有良好的应用前景。
实验结果表明，采用本发明提供的柔性复合膜材料，对甲醛和直径小于1.3微米粒子的去除率>80％。
附图说明
图1为本发明提供的柔性复合膜材料的结构示意简图；
图2为本发明提供的具有空气净化功能的复合膜卷材结构和使用示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或空气净化材料制备领域内使用的常规纯度。
本发明一种柔性复合膜材料，包括基膜；
复合在所述基膜上的功能涂层；
所述功能涂层包括活性炭。
本发明原则上对所述柔性复合膜材料的具体应用没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，所述柔性复合膜材料优选为具有空气净化功能的复合膜材料。
本发明原则上对所述柔性复合膜材料的具体特性没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述柔性复合膜材料优选为柔性可卷曲复合膜材料或柔性可弯曲折叠复合膜材料。
本发明原则上对所述柔性复合膜材料的使用方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述柔性复合膜材料与空气接触时，优选所述空气的气流方向与所述复合膜材料的平面方向相平行。
本发明原则上对所述基膜的厚度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述基膜的厚度优选为5～100μm，更优选为10～80μm，更优选为20～60μm。
本发明原则上对所述基膜的材质没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述基膜优选包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸二乙醇酯和聚酰亚胺中的一种或多种组成的复合膜，更优选为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸二乙醇酯或聚酰亚胺，也可以为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸二乙醇酯和聚酰亚胺中多种组成的复合膜。
本发明原则上对所述基膜的参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述基膜的孔径优选为10nm～10μm，更优选为50nm～5μm，更优选为0.1～1μm，更优选为0.3～0.8μm。所述基膜的孔隙率优选为20％～80％，更优选为30％～70％，更优选为40％～60％。所述基膜的透气度优选为50～300s/100cc，更优选为70～230s/100cc，更优选为100～200s/100cc。所述基膜的曲折度优选为1～50，更优选为10～40，更优选为20～30。
本发明原则上对所述功能涂层的厚度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述功能涂层的厚度优选为1～1000μm，更优选为5～500μm，更优选为10～100μm，更优选为30～80μm。
在本发明中，所述功能涂层包括活性炭。
本发明原则上对所述活性炭的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述活性炭优选包括椰壳活性炭、果壳活性炭、木质活性炭、煤质活性炭和石油焦基活性炭中的一种或多种，更优选为椰壳活性炭、果壳活性炭、木质活性炭、煤质活性炭或石油焦基活性炭。
本发明原则上对所述活性炭的参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述活性炭的比表面积优选为500～3000m2/g，更优选为1500～2400m2/g，更优选为1800～2200m2/g，更优选为1900～2100m2/g。所述性炭的中孔率优选为30％～70％，更优选为45％～65％，更优选为50％～60％，更优选为55％～60％。所述活性炭的粒径D50优选为7～20μm，更优选为7～13μm，更优选为9～12μm，更优选为10～12μm。
本发明为完整和细化整体技术方案，更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述功能涂层优选还包括气体吸收剂和/或粘结剂，更优选为气体吸收剂和粘结剂。
本发明原则上对所述气体吸收剂的加入量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述活性炭与气体吸收剂的质量比优选为(50～98)：(0.1～10)，更优选为(60～88)：(0.1～10)，更优选为(70～78)：(0.1～10)，也可以为(50～98)：(0.5～8)，或者为(50～98)：(1～5)。
本发明原则上对所述气体吸收剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述气体吸收剂优选包括氨基型化学去除剂、氧化剂型化学去除剂、碱性化合物和有机酸性化合物中的一种或多种，更优选为氨基型化学去除剂、氧化剂型化学去除剂、碱性化合物或有机酸性化合物。其中，所述氨基型化学去除剂优选包括二甲基甲酰胺、苯胺、N-环丙基-2,4,6-三氨基-1,3,5-三嗪、2,4,6-三肼基-1,3,5-三嗪和2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪中的一种或多种，更优选为二甲基甲酰胺、苯胺、N-环丙基-2,4,6-三氨基-1,3,5-三嗪、2,4,6-三肼基-1,3,5-三嗪或2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪。所述氧化性去除剂优选包括高锰酸钠和/或高锰酸钾，更优选为锰酸钠或高锰酸钾。所述碱性化合物优选包括NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、KHCO3、K3PO4、马尿酸钠、马尿酸钾、谷氨酸钠、谷氨酸钾、甘氨酸钠、甘氨酸钾、酒石酸钠、酒石酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、丙酮酸钠和丙酮酸钾中的一种或多种，更优选为NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、KHCO3、K3PO4、马尿酸钠、马尿酸钾、谷氨酸钠、谷氨酸钾、甘氨酸钠、甘氨酸钾、酒石酸钠、酒石酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、丙酮酸钠或丙酮酸钾。所述酸性化合物优选包括乳酸、山梨酸、苹果酸、酒石酸和柠檬酸中的一种或多种，更优选为乳酸、山梨酸、苹果酸、酒石酸或柠檬酸。
本发明原则上对所述粘结剂的加入量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述活性炭与粘结剂的质量比优选为(50～98)：(2～50)，更优选为(60～88)：(2～50)，更优选为(70～78)：(2～50)，也可以为(50～98)：(12～40)，或者为(50～98)：(22～30)。
本发明原则上对所述粘结剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述粘结剂优选包括聚乙烯醇、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯羧甲基纤维素钠、苯乙烯-丁二烯共聚物、环氧树脂、醋酸乙烯树脂、氯化橡胶和丙烯酸系共聚物中的一种或多种，更优选为聚乙烯醇、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯羧甲基纤维素钠、苯乙烯-丁二烯共聚物、环氧树脂、醋酸乙烯树脂、氯化橡胶或丙烯酸系共聚物。
参见图1，图1为本发明提供的柔性复合膜材料的结构示意简图。
本发明提供了一种柔性复合膜材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将活性炭、气体吸收剂、粘结剂和溶剂混合后，得到功能涂层浆料；
2)将基膜放卷平铺，将上述步骤得到的功能性涂层浆料复合在基膜上，干燥后得到柔性复合膜材料。
本发明对所述制备方法中，所涉及材料的结构、组成和参数，以及相应的优选原则，与前述柔性复合膜材料中的材料的结构、组成和参数，以及相应的优选原则，均可以进行对应，在此不再一一赘述。
本发明首先将活性炭、气体吸收剂、粘结剂和溶剂混合后，得到功能涂层浆料。
本发明原则上对所述混合的方式和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述混合的方式优选为搅拌混合。所述混合的时间优选为0.5～2h，更优选为0.8～1.8h，更优选为1.0～1.5h。
本发明原则上对所述溶剂的选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述溶剂优选包括水和/或乙醇，更优选为水或乙醇。
本发明原则上对所述功能涂层浆料的具体参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述功能涂层浆料的黏度优选为1500～2000mPa·s，更优选为1600～1900mPa·s，更优选为1700～1800mPa·s。
本发明随后将基膜放卷平铺，将上述步骤得到的功能性涂层浆料复合在基膜上，干燥后得到柔性复合膜材料。
本发明原则上对所述复合的方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述复合的方式优选包括浸涂、刮棒涂布、刮刀涂布、气刀涂布、凹版涂布、逆转辊涂布、坡流涂布和落帘涂布中的一种或多种，更优选为浸涂、刮棒涂布、刮刀涂布、气刀涂布、凹版涂布、逆转辊涂布、坡流涂布或落帘涂布。
本发明原则上对所述干燥的参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述干燥的温度优选为80～120℃，更优选为85～115℃，更优选为90～110℃，更优选为95～105℃，具体可以为100～120℃。所述干燥的时间优选为2～10h，更优选为3～9h，更优选为4～8h，更优选为5～7h。
本发明为完整和细化制备工艺，更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，上述制备方法具体可以以下步骤：
1、活性炭、气体吸收剂、粘结剂和溶剂混合制备成功能性涂层浆料；
2、将基膜放卷平铺，将功能性涂层浆料均匀涂覆在基膜上；
3、然后干燥即得到具有高效空气净化功能的柔性可卷曲薄膜。
本发明还提供了一种具有空气净化功能的复合膜卷材，由上述技术方案任意一项所述的柔性复合膜材料或上述技术方案任意一项所述的制备方法所制备的柔性复合膜材料，经卷曲后得到。
本发明对所述复合膜卷材中，所涉及材料的结构、组成和参数，以及相应的优选原则，与前述柔性复合膜材料或其制备方法中的材料的结构、组成和参数，以及相应的优选原则，均可以进行对应，在此不再一一赘述。
本发明所述柔性复合膜材料可根据空气净化器的需要尺寸，卷绕成任意形状形成复合膜卷材。
本发明原则上对所述复合膜卷材的具体参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述卷材的堆积密度优选为0.8～1.8g/cm3，更优选为1.0～1.6g/cm3，更优选为1.2～1.4g/cm3。具体可以为1.0～1.4g/cm3。所述卷材的直径优选为2～30cm，更优选为7～25cm，更优选为12～20cm。所述卷材的长度优选为1～30cm，更优选为6～25cm，更优选为11～20cm。
本发明原则上对所述复合膜卷材的具体放置方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的保证柔性复合膜材料的性能，提高其利用率，更好的保证使用效果，特别是提高空气净化效果，所述空气气流的进出方向优选与所述复合膜卷材的卷轴方向一致。
参见图2，图2为本发明提供的具有空气净化功能的复合膜卷材结构和使用示意图。
本发明上述步骤提供了一种用于空气净化的柔性复合膜材料及其制备方法、具有高效空气净化功能的复合膜卷材。本发明提供的用于空气净化的柔性复合膜材料，不仅具有一定柔性可弯曲折叠的复合膜材料，而且能够通过调节涂层物料性质和配比、卷材的堆积密度、尺寸来调节气体渗透通量和净化效果，具有气体渗透通量大、比表面积大、孔径和过滤效果可调等优点，可同时实现对超细粉尘的高效截留和特定污染气体的高效吸附净化，甲醛和直径小于1.3微米粒子的去除率>80％。而且形成工艺简单，采用涂覆工艺实现了基膜和功能性涂层的有效结合，形成具有一定柔性可弯曲折叠的复合膜材料，工艺简单，高效可行，克服了商用活性炭颗粒易粉化渗出造成二次污染的问题。
同时，本发明制备的具有高效空气净化功能的复合膜材料为具有一定柔性的可弯曲折叠的隔膜，复合膜材料在使用时可根据净化器外壳尺寸，卷绕成任意形状形成复合膜卷材，应用于各种空气净化过滤设备，使用时空气气流方向与复合膜卷材的卷轴平行。可通过调节涂层物料性质和配比、卷材的堆积密度、尺寸来调节气体渗透通量和净化效果高效可行，适用范围广，根据不同空气净化需求，调节净化效果，在空气净化领域具有良好的应用前景，适于规模化推广和使用。
实验结果表明，采用本发明提供的柔性复合膜材料，对甲醛和直径小于1.3微米粒子的去除率>80％。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种柔性复合膜材料及其制备方法、具有空气净化功能的复合膜卷材进行了详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
称取2.5kg比表面积为1600m2/g，中孔率为45％，粒径D50为13μm的椰壳活性炭投入捏合机中，逐步往捏合机中加入配好的4kg 1.5％(wt)CMC溶液，并逐渐将转速调至40rpm，搅拌90min。将捏合机中的物料移入双行星搅拌机中，加入2.5kg去离子水，分散转速调为2000±50rpm，搅拌转速调为30±5rpm，分散搅拌2h后测试粘度。向浆料中逐渐加入去离子水，直至粘度降到1800±50cps，每次搅拌时间为15min。向浆料中加入94g浓度为48％的SBR乳液，并通过加入去离子水将其粘度调至1500±50cps，每次搅拌时间为20min。将制得的浆料采用刮刀涂布的方式均匀的涂覆在厚度为14μm，孔隙率为40％，透气度为50s/100cc，曲折度12，孔径10nm～50nm的PE基膜上，涂层厚度为20μm，干燥即得到复合膜。
实施例2
称取2.5kg比表面积为2100m2/g，中孔率为49％，粒径D50为10μm的石油焦基活性炭投入捏合机中，逐步往捏合机中加入配好的6kg 1.5％(wt)CMC溶液，并逐渐将转速调至40rpm，搅拌90min。将捏合机中的物料移入双行星搅拌机中，加入2.5kg溶解有200g酒石酸钠的去离子水，分散转速调为2000±50rpm，搅拌转速调为30±5rpm，分散搅拌2h后测试粘度。向浆料中逐渐加入去离子水，直至粘度降到1800±50cps，每次搅拌时间为15min。最后向浆料中加入150g浓度为60％的PTFE乳液，并通过加入去离子水将其粘度调至1500±50cps，每次搅拌时间为20min。将制得的浆料采用刮刀涂布的方式均匀的涂覆在厚度为14μm，孔隙率为40％，透气度为50s/100cc，曲折度12，孔径10nm～50nm的PE基膜上，涂层厚度为40μm，干燥即得到复合膜。
实施例3
称取2.5kg比表面积为2400m2/g，中孔率为55％，粒径D50为8μm的石油焦基活性炭投入捏合机中，逐步往捏合机中加入配好的8kg 1.5％(wt)CMC溶液，并逐渐将转速调至40rpm，搅拌90min。将捏合机中的物料移入双行星搅拌机中，加入2.5kg溶解有200g 2,4,6-三肼基-1,3,5-三嗪的去离子水，分散转速调为2000±50rpm，搅拌转速调为30±5rpm，分散搅拌2h后测试粘度。向浆料中逐渐加入去离子水，直至粘度降到1800±50cps，每次搅拌时间为15min。最后向浆料中加入250g浓度为48％的SBR乳液，并通过加入去离子水将其粘度调至1500±50cps，每次搅拌时间为20min。将制得的浆料采用刮刀涂布的方式均匀的涂覆在厚度为20μm，孔隙率为50％，透气度为80s/100cc，曲折度15，孔径10nm～50nm的PP基膜上，涂层厚度为60μm，干燥即得到复合膜。
对本发明实施例制备的柔性复合膜材料进行性能检测。
测试方法：将复合膜卷曲形成10*10cm的卷材，控制堆积密度为1.2g/cm3，将其固定于内径为10cm，长度为20cm的装置中部，向装置内通入混合有甲醛和1.3μm以下活性炭颗粒的氮气混合气，检测装置进出口甲醛和活性炭颗粒的浓度，计算去除率。
参见表1，表1为本发明实施例制备的柔性复合膜材料制备的复合膜卷材的吸附性能数据。
表1
样品 甲醛去除率 1.3μm以下活性炭去除率
实施例1 81％ 85％
实施例2 83％ 84％
实施例3 87％ 91％
以上对本发明提供的一种柔性复合膜材料及其制备方法、具有高效空气净化功能的复合膜卷材进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或***，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种柔性复合膜材料，其特征在于，包括基膜；
复合在所述基膜上的功能涂层；
所述功能涂层包括活性炭。
2.根据权利要求1所述的柔性复合膜材料，其特征在于，所述柔性复合膜材料为具有空气净化功能的复合膜材料；
所述柔性复合膜材料与空气接触时，所述空气的气流方向与所述复合膜材料的平面方向相平行；
所述柔性复合膜材料为柔性可卷曲复合膜材料或柔性可弯曲折叠复合膜材料；
所述功能涂层的厚度为1～1000μm；
所述基膜的厚度为5～100μm。
3.根据权利要求1所述的柔性复合膜材料，其特征在于，所述功能涂层还包括气体吸收剂、粘结剂和溶剂中的一种或多种；
所述基膜包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸二乙醇酯和聚酰亚胺中的一种或多种组成的复合膜；
所述基膜的孔径为10nm～10μm；
所述基膜的孔隙率为20％～80％；
所述基膜的透气度为50～300s/100cc；
所述基膜的曲折度为1～50。
4.根据权利要求1所述的柔性复合膜材料，其特征在于，所述功能涂层还包括气体吸收剂和/或粘结剂；
所述活性炭与气体吸收剂的质量比为(50～98)：(0.1～10)；
所述活性炭与粘结剂的质量比为(50～98)：(2～50)；
所述活性炭包括椰壳活性炭、果壳活性炭、木质活性炭、煤质活性炭和石油焦基活性炭中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的柔性复合膜材料，其特征在于，所述活性炭的比表面积为500～3000m2/g；
所述性炭的中孔率为30％～70％；
所述活性炭的粒径D50为7～20μm；
所述气体吸收剂包括氨基型化学去除剂、氧化剂型化学去除剂、碱性化合物和有机酸性化合物中的一种或多种；
所述粘结剂包括聚乙烯醇、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯羧甲基纤维素钠、苯乙烯-丁二烯共聚物、环氧树脂、醋酸乙烯树脂、氯化橡胶和丙烯酸系共聚物中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的柔性复合膜材料，其特征在于，所述氨基型化学去除剂包括二甲基甲酰胺、苯胺、N-环丙基-2,4,6-三氨基-1,3,5-三嗪、2,4,6-三肼基-1,3,5-三嗪和2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪中的一种或多种；
所述氧化性去除剂包括高锰酸钠和/或高锰酸钾；
所述碱性化合物包括NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、KHCO3、K3PO4、马尿酸钠、马尿酸钾、谷氨酸钠、谷氨酸钾、甘氨酸钠、甘氨酸钾、酒石酸钠、酒石酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、丙酮酸钠和丙酮酸钾中的一种或多种；
所述酸性化合物包括乳酸、山梨酸、苹果酸、酒石酸和柠檬酸中的一种或多种。
7.一种柔性复合膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将活性炭、气体吸收剂、粘结剂和溶剂混合后，得到功能涂层浆料；
2)将基膜放卷平铺，将上述步骤得到的功能性涂层浆料复合在基膜上，干燥后得到柔性复合膜材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括水和/或乙醇；
所述功能涂层浆料的黏度为1500～2000mPa·s；
所述混合的时间为0.5～2h；
所述复合的方式包括浸涂、刮棒涂布、刮刀涂布、气刀涂布、凹版涂布、逆转辊涂布、坡流涂布和落帘涂布中的一种或多种；
所述干燥的温度为80～120℃；
所述干燥的时间为2～10h。
9.一种具有空气净化功能的复合膜卷材，其特征在于，由权利要求1～6任意一项所述的柔性复合膜材料或权利要求7～8任意一项所述的制备方法所制备的柔性复合膜材料，经卷曲后得到。
10.根据权利要求9所述的复合膜卷材，其特征在于，所述柔性复合膜材料可根据空气净化器的需要尺寸，卷绕成任意形状形成复合膜卷材；
所述空气气流的进出方向与所述复合膜卷材的卷轴方向一致；
所述卷材的堆积密度为0.8～1.8g/cm3；
所述卷材的直径为2～30cm；
所述卷材的长度为1～30cm。
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