CN1038392C - 一种杀菌型空气净化材料及其制备 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种具有过滤、吸附、杀菌三功能的空气净化材料及其制备方法。该净化材料是由纤维杀菌剂、0-0.3毫米聚丙烯超细纤维过滤布、聚丙烯纤维网和活性炭纤维网组成，其制备方法包括：将纤维网进行含炭整理，针刺复合，除尘滤烟整理、杀菌整理、烘燥等步骤。
本发明净化材料具有空气阻力小，杀菌、吸附、过滤效率高、任意成型等特点。
Description
本发明属于空气净化材料，确切地说是关于具有过滤、吸附、杀菌三功能的空气净化材料及其制备方法。
随着现代工业的发展，大气污染越来越严重，许多国家制定了环境污染法，并相应地建立了各种净化设施，但大气污染仍然存在。由于家庭生活设施、吸烟等原因，也产生一些有害物质，污染室内空气。这种室内外相结合的污染，较大地影响着人们的身体健康，因此，世界各国都把工业净化和家庭室内净化作为控制环境污染的重要研究课题。
美国sunstat公司生产的牌号为AC600净化器所用的净化材料只有过滤、吸附性能，不具备杀菌性能。CN91202244.2公开了一种高效家用空气净化雾，其净化材料是由活性炭过滤网和带静电聚丙烯过滤网组成，该材料只具备除尘、过滤、除异味的性能，而不具备杀菌性能。
本发明的目的是提供一种集杀菌、过滤、吸附于一体的三功能空气净化材料。
本发明的另一目的是提供一种该空气净化材料的制备方法。
本发明所说的空气净化材料分四层，依次是：
(1)6-8克/米2纤维杀菌剂；
(2)厚度≤0.3毫米、纤维直径为0.2-0.3微米的聚丙烯超细纤维过滤布；
(3)自由厚度为0.3-4毫米、纤维直径为1-2.5D、总重量为60-120克/米2聚丙烯纤维网；
(4)总含炭量为100-600克/米2、自由厚度为2-12毫米的活性炭纤维网。
本发明所说的空气净化材料也可以分三层，依次是：
(1)6-8克/米2纤维杀菌剂；
(2)纤维直径为1-2.5D、自由厚度为0.3-4毫米、总重量为60-120克/米2聚丙烯纤维网；
(3)总含炭量为100-600克/米2、自由厚度为2-12毫米的活性炭纤维网。
纤维杀菌剂的组成为(以重％计)；
(1)醋酸洗必泰1-1.5％；(2)烷基酚聚氧乙烯醚1-1.5％；(3)烷基二甲基苄基氯化铵3-4％；(4)乙醇1-2％；(5)平衡量的水。
其配制方法是：(甲)将醋酸洗必泰加入到50-70℃的水中，然后加入乙醇，搅拌1-3小时；(乙)将其它试剂混合搅匀；然后将(甲)与(乙)合并，搅匀，控制至无晶体析出，使用时，将其用水稀释至95-105倍。
聚丙烯纤维网也可以用天然纤维和/或涤纶、尼龙等人造纤维网代替。
活性炭纤维网是将纤维直径为2.5-9D、自由厚度为2-12毫米、总重量为40-120克/米2的涤纶喷胶棉的两面施用活性炭纤维整理液而得。
活性炭纤维整理液的配方为(以重量份计)：
(1)活性炭100-130份；
(2)羧甲基纤维素(CMC)0.3-1.2份；
(3)聚丙烯酸酯40-60份；
(4)氨水3-5份；
(5)水600-700份。
其配制方法是：用上述配方2/3的水浸泡活性炭20-30小时，加入CMC搅拌5-10分钟，再加入余量的水和氨水搅20分钟，在使用之前加入聚丙烯酸酯粘合剂，在搅拌下进行喷涂。所说的聚丙烯酸酯主要是甲酯和丁酯的共聚物，也可以是聚丙烯酸乙酯。
活性炭是选自木制炭、椰壳炭、果壳炭、煤制炭之一或其混合物。其颗粒度：1-3微米占50-80％，最大不超过5微米。
本发明所说空气净化材料的制备方法包括：将纤维网进行含炭整理，针刺复合，除尘、滤烟整理、杀菌整理、烘燥过程，其制备步骤如下：
(1)含炭整理：在涤纶喷胶棉的一面于0.2-0.4MPa空气压力下，在车速为1.0-3.0米/分的条件下，施用活性炭纤维整理液，并均匀地渗透于喷胶棉的1/2层中，然后在140-170℃烘燥5-20分钟，反复整理2-8次得到半成品A；
(2)针刺复合及除尘滤烟整理：在半成品A经过含炭整理的涤纶喷胶棉的一面与聚丙烯喷胶棉进行针刺复合，针刺车速为1.0-10米/分钟，针刺1-2次得到半成品B；
(3)含炭整理：在半成品B未经含炭整理的涤纶喷胶棉的另一面，用与步骤(1)同样的整理方法，施用活性炭纤维整理液，反复整理2-8次，纤维网的总含炭量为100-600克/米2，得到半成品C；
(4)杀菌整理：在半成品C聚丙烯喷胶棉的一面，熔喷0-0.3毫米的聚丙烯超细纤维，然后在0.1-0.2MPa压力下，车速为1.0-1.5米/分，均匀地施用6-8克/米2的纤维杀菌剂，于90-100℃烘燥10-15分钟，在15万伏高压下施加静电或不施加静电，即得具有过滤、吸附、杀菌三功能的空气净化材料。
施用活性炭纤维整理液和纤维杀菌剂的方式可以是喷涂、浸渍等方式，最好是喷涂。
本发明空气净化材料有以下优点：
1.空气阻力小，杀菌、过滤吸附效率高，其质量水平超过美国Sunstar公司AC600净化器净化材料，如本发明净化材料的粉尘捕集率、气体去除率、气体去除容量比AC600净化器的净化材料分别高10％、56％10.8倍。
2.由于本发明采用了一种杀菌效果好的纤维杀菌剂，因此，本发明净化材料的杀菌效果比喷涂中德合资曼德林公司AT-91纤维杀菌剂净化材料的杀菌效果好，其杀菌效率前者比后者高63％。
3.本发明净化材料稳定性很好，将其贮存一年，其杀菌性能和吸附、过滤性能无明显变化。
4.由于该净化材料比较松软，因此可以任意成型，如可以折叠，卷成筒状物以及其它形状。
5.本发明净化材料可用于空气净化器、空调、环保、劳保、医疗以及军事等领域。如装有本发明净化材料的灭菌空气净化器，用于精细化工厂高级化妆品车间，经霉菌生成季节(4月-7月)的实验考验，证明本发明净化材料比普通活性炭纤维材料灭菌效果显著，保证了精细化工产品的无菌合格率接近100％。
下面的实施例将对本发明进行进一步说明。
本发明各项指标的测定方法：
1.对苯蒸气吸附量：用动态吸附仪进行测定。
2.其它指标：按照DJC型空气净化材料Q/320421 TZW003-94企业标准进行测定。
实例1
活性炭纤维整理液的配制(以重量份计)：
将100份工业针剂炭(上海化工厂，最大粒度＜5微米，2微米占75％)加入450份水浸泡24小时，然后加入0.75份CMC(上海赛璐珞厂生产)，搅拌5分钟，再加入250份水和10份浓度为25重％的氨水，搅拌15分钟，在使用之前，加35份聚丙烯酸酯粘合剂(甲酯和丁酯的共聚物，北京东方化工厂，V20＝18厘泊)在搅拌下进行喷涂。
实例2
纤维杀菌剂的配制(以重量份计)：
(甲)将1份醋酸洗必泰(锦州制药厂)加入到100份60℃的水中，然后加1份市售的95％的乙醇，搅拌2小时；
(乙)将1份烷基酚聚氧乙烯醚(太原化工厂，分析纯)，3份烷基二甲基苄基氯化铵(上海化工厂，分析纯)混合搅匀；然后将(甲)与(乙)合并，搅匀，控制至无晶体析出，使用时将其用水稀释至100倍。
实例3
按照以下步骤制备本发明空气净化材料。
(1)含炭整理：在总重量为40-50克/米2、自由厚度为2-3毫米、纤维直径为80％6D、20％2.5D的涤纶喷胶棉(中日合资丹阳市东方无纺布有限公司)的一面喷涂活性炭纤维整理液，并均匀地渗透于喷胶棉的1/2层中，喷涂条件：空气压力0.2MPa，车速1.5米/分钟。然后于145±5℃烘燥15分钟，如此反复整理2次，制得半成品A；
(2)针刺复合及除尘滤烟整理：用半成品A经过含炭整理的涤纶喷胶棉的一面与自由厚度为1-1.5毫米，纤维直径为2.5D、总重量为100克/米2的聚丙烯喷胶棉进行2次针刺复合，针刺车速为2米/分钟，制得半成品B；
(3)含炭整理：在半成品B未经含炭整理的涤纶喷胶棉的另一面，用与步骤(1)同样的整理方法，喷涂活性炭纤维整理液，反复整理2次，纤维网的总含炭量100-120克/米2，制得半成品C；
(4)杀菌整理：在半成品C聚丙烯喷胶棉的一面熔喷0.3毫米的聚丙烯超细纤维，然后在0.1MPa压力F，车速为1.5米/分钟，均匀喷涂6-8克/米2纤维杀菌剂，并于90-100℃烘燥15分钟，最后在15万伏高压下施加高压静电，即得本发明净化材料a，其理化性能见表1。
实例4-7
制备方法同实例3，只是涤纶喷胶棉的厚度(毫米)、总重(克/米2)分别是4-5、60-70；6-7、80-90；8-9、90-100；10-11、100-120。含炭整理的次数和纤维网总含炭量(克/米2)分别是3-4、210-240；4-5、280-300；5-6、350-400；7-8、500-600，制得本发明净化材料b、c、d、e，其理化性能见表1。
对比例1
将美国Sunstar公司AC600净化器的净化材料k按照同样的测试方法进行吸附、过滤性能的测试，其理化性能见表1。
由表1可以看出：本发明净化材料的粉尘捕集率，气体去除率，气体去除容量与美国AC600净化器的净化材料相比，在同样的测试条件下，分别高10％、56％、10.8倍。
对比例2
制备方法同实例3，只是在步骤(4)进行杀菌整理时，用中德合资曼德林公司AT-91杀菌剂代替本发明杀菌剂，制得比较净化材料1，其杀菌效率见表1。
由表1可以看出：本发明净化材料，其杀菌效率比涂有AT-91杀菌剂净化材料的杀菌效率高69.9％。
表1
| 实例编号 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 对比例-1 | 对比例-2 |
| 材料名称 | a | b | c | d | e | k | l |
| 材料厚度(毫米) | 2-3 | 4-5 | 6-7 | 8-9 | 10-11 | 6 | - |
| 空气阻力(Pa) | ≤80 | ≤80 | ≤80 | ≤80 | ≤80 | ≤40 | - |
| 气体去除率(％) | ≥60 | ≥85 | ≥90 | ≥95 | ≥95 | ≤39 | - |
| 气体去除容量(毫升) | ≥100 | ≥250 | ≥500 | ≥600 | ≥650 | ≤60 | - |
| 粉尘捕集率(％) | ≥99.9 | ≥99.9 | ≥99.9 | ≥99.9 | ≥99.9 | ≥90 | - |
| 粉尘保持容量(毫克/厘米2) | ≥16 | ≥16 | ≥16 | ≥16 | ≥16 | ≥15.3 | - |
| 对苯蒸气吸附量(毫克/克) | ≥120 | ≥210 | ≥300 | ≥330 | ≥350 | - | - |
| 杀菌效率(％) | ≥99.9 | ≥99.9 | ≥99.9 | ≥99.9 | ≥99.9 | 0 | 30 |
Claims (6)
1.一种含有活性炭纤维网和聚丙烯纤维网的空气净化材料，其特征在于该净化材料分四层：第一层是6-8克/米2纤维杀菌剂，第二层是厚度≤0.3毫米、纤维直径为0.2-0.3微米的聚丙烯超细纤维过滤布，第三层是自由厚度为0.3-4毫米、纤维直径为1-2.5D、总重量为60-120克/米2聚丙烯纤维网，第四层是总含炭量为100-600克/米2，自由厚度为2-12毫米的活性炭纤维网。
2.一种含有活性炭纤维网和聚丙烯纤维网的空气净化材料，其特征在于该净化材料分三层，第一层是6-8克/米2纤维杀菌剂，第二层是纤维直径为1-2.5D、自由厚度为0.3-4毫米，总重量为60-120克/米2聚丙烯纤维网，第三层是总含炭量为100-600克/米2、自由厚度为2-12毫米的活性炭纤维网。
3.根据权利要求1或2所说的净化材料，其特征在于纤维杀菌剂的组成为(以重％计)：
(1)醋酸洗必泰1-1.5％；
(2)烷基酚聚氧乙烯醚1-1.5％；
(3)烷基二甲基苄基氯化铵3-4％；
(4)乙醇1-2％；
(5)平衡量的水。
4.根据权利要求1或2所说的净化材料，其特征在于聚丙烯纤维网也可以用天然纤维和/或涤纶、尼龙人造纤维网代替。
5根据权利要求1或2所说的净化材料，其特征在于活性炭纤维网是将纤维直径为2.5-9D、自由厚度为2-12毫米、总重量为40-120克/米2的涤纶喷胶棉的两面施用活性炭纤维整理液而得，所说的活性炭纤维整理液的配方为(以重量份计)：
(1)活性炭100-130份；
(2))羧甲基纤维素0.3-1.2份；
(3)聚丙烯酸酯40-60份；
(4)氨水3-5份；
(5)水600-700份。
6.权利要求1或2所说的净化材料的制备方法，包括将纤维网进行含炭整理，除尘滤烟整理、烘燥过程，其特征在于还要进行针刺复合和杀菌整理，该方法按照下列步骤进行：
(1)含炭整理：在涤纶喷胶棉的一面，于0.2-0.4MPa空气压力下，在车速为1.0-3.0米/分的条件下，施用活性炭纤维整理液，并均匀地渗透于喷胶棉的1/2层中，然后在140-170℃烘燥5-20分钟，反复整理2-8次得到半成品A；
(2)针刺复合及除尘滤烟整理：在半成品A经过含炭整理的涤纶喷胶棉的一面，与聚丙烯喷胶棉进行针刺复合，针刺车速为1.0-10米/分，针刺1-2次得到半成品B；
(3)含炭整理：在半成品B未经含炭整理的涤纶喷胶棉的另一面，用与步骤(1)同样的整理方法，施用活性炭纤维整理液，反复整理2-8次，纤维网的总含炭量为100-600克/米2得到半成品C；
(4)杀菌整理：在半成品C聚丙烯喷胶棉的一面，熔喷0-0.3毫米的聚丙烯超细纤维，然后在0.1-0.2MPa压力下，车速为1.0-1.5米/分，均匀地施用6-8克/米2的纤维杀菌剂，并于90-100℃烘燥10-15分钟，最后在15万伏高压下施加静电或不施加高压静电，即得具有过滤、吸附、杀菌三功能的空气净化材料。
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