CN104083948B

CN104083948B - 一种用于防治pm2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料及其制备方法

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Publication number: CN104083948B
Application number: CN201410366525.7A
Authority: CN
Inventors: 郭茂; 秦大江
Original assignee: CHONGQING ZAISHENG TECHNOLOGY CORP Ltd
Current assignee: CHONGQING ZAISHENG TECHNOLOGY CORP Ltd
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2034-07-29
Also published as: CN104083948A

Abstract

本发明公开了一种用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料，包括无纺布和通过粘结胶料复合在无纺布表面的玻璃纤维棉层，所述无纺布定量为18-24g/m²，厚度为0.08-0.12mm，孔隙率为90-92％；所述玻璃纤维棉层由直径为0.75-0.85μm的玻璃纤维棉构成，厚度为0.5-0.8mm，孔隙率为95％-97％；所述粘结胶料为热熔胶，其重量为复合材料总重的0.2-0.5％；本发明还公开了一种干法制备上述空气过滤材料的方法。本发明的空气过滤复合材料，玻璃纤维棉排布整齐均匀，层次结构明显，孔隙细小，具有良好的粗、中级过滤效果和更大的通风流量，可用于防治PM2.5的场所及个体防护。

Description

一种用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于含硅无机纤维领域，涉及一种玻璃纤维复合材料及其制备方法，特别涉及一种用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料及其制造方法。

背景技术

气象专家和医学专家认为，由细颗粒物所引发的雾霾天气对人体健康的危害比沙尘暴更大。粒径大于10μm的颗粒物，一般不会进入呼吸道，对人体健康基本无影响；粒径为2.5-10μm颗粒物，能够进入上呼吸道，但容易被呼吸道绒毛或痰液排除，对人体健康危害相对较小；而粒径小于2.5μm的细颗粒物，直径相当于人类头发的1/10大小，可直接进入人体下呼吸道，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。

每个人每天平均要吸入约1万升的空气，进入肺泡的微尘可迅速被吸收、不经过肝脏解毒直接进入血液循环分布到全身；其次，会损害血红蛋白输送氧的能力，丧失血液。对贫血和血液循环障碍的病人来说，可能产生严重后果。例如可以加重呼吸系统疾病，甚至引起充血性心力衰竭和冠状动脉等心脏疾病。总之这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液，其中的有害气体、重金属等溶解在血液中，对人体健康的伤害更大。人体的生理结构决定了对PM2.5没有任何过滤、阻拦能力，而PM2.5对人类健康的危害却随着医学技术的进步，逐步暴露出其恐怖的一面。

在欧盟国家中，PM2.5导致人们的平均寿命减少8.6个月。而PM2.5还可成为病毒和细菌的载体，为呼吸道传染病的传播推波助澜。国际上主要发达国家以及亚洲的日本、泰国、印度等均将PM2.5列入空气质量标准。其主要污染源主要来源为机动车尾气的排放，环保部门监测，2010年，全国113个环保重点城市中超过三分之一的城市空气质量不达标。2012年，全国113个环保重点城市中超过二分之一的城市空气质量不达标。室外PM2.5已成为威胁人类健康的重要杀手。因普通织物难以阻隔2.5微米以下颗粒。如果要防止吸入PM2.5，很多口罩、尤其是棉织物类的过滤材料都做不到。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料和制备该复合材料的方法。

本发明用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料，包括无纺布和通过粘结胶料复合在无纺布表面的玻璃纤维棉层，所述无纺布定量为18-24g/m²，其厚度为0.08-0.12mm，所述玻璃纤维棉层由直径为0.75-0.85μm的玻璃纤维棉构成，其厚度为0.5-0.8mm，所述粘结胶料为热熔胶。

作为本发明用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料的优选，所述玻璃纤维棉层的气孔率为95％-97％。

作为本发明用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料的另一种优选，所述无纺布为涤纶无纺布，其孔隙率为90-92％。

作为本发明用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料的进一步优选，所述热熔胶为聚乙烯，其重量为复合材料总重的0.2-0.5％。

本发明制备所述用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法，包括以下步骤：

1)原料准备：按质量计选取氧化锌3-5份、硼砂21-23份、白砂29-30份、钾长石粉29-30份、纯碱5-6份、方解石3.5-4.8份、碳酸钾0.8-0.9份、碳酸钡4.5-5份，并混合均匀；

2)熔化：将步骤1)的原料在带漏孔的镍铬坩锅内熔化成玻璃液，控制其溶化温度为1050-1200℃；

3)初次纤维化：步骤2)的玻璃液从漏板流出后，经拉丝、排丝得直径为0.25-0.35mm的初级纤维；

4)二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3)的初级纤维，制得直径为0.75-0.85μm的玻璃纤维棉，喷吹时气流温度为1000-1300℃；

5)成型：步骤4)得到的玻璃纤维棉在重力和下托网下面真空箱的抽吸作用下，均匀分散在点涂有热熔胶的无纺布表面得复合材料；

6)压轧：利用上夹网对步骤6)所得复合材料进行压轧饰面；

7)干燥：干燥步骤6)压轧后的复合材料即得成品。

进一步，步骤7)干燥时温度为130～180℃，时间为4～6min。

本发明的有益效果在于：

本发明用于防治PM2.5的过滤玻璃纤维棉复合材料由直径0.75-0.85μm的玻璃纤维棉、定量为18-24g/m²、点涂有胶粉的涤纶无纺布制成；涤纶无纺布可以显著增强产品强度，提高复合材料耐久性，并便于加工。

本发明空气过滤玻璃纤维棉复合材料，各层孔隙率、玻璃纤维直径，各层厚度搭配合理，在提高复合材料强度的同时显著提高了复合材料的过滤效果；本发明空气过滤玻璃纤维棉复合材料具有良好的粗、中级过滤效果和更大的通风流量，可用于防治PM2.5的场所及个体防护。

本发明制备空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法，将热熔胶预先点涂在无纺布上，玻璃纤维棉与无纺布以点粘合的方式搭接，在保证粘合强度的前提下答复增大透气度。本发明制备PM2.5空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法为干法成型，所制得的玻璃纤维复合材料中玻璃纤维棉排布整齐均匀，层次结构明显，孔隙细小，具有良好的空气过滤效果。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明制备空气过滤玻璃纤维棉复合材料方法成型、压轧步骤示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

以下实施例将公开一种用于防治PM2.5的过滤玻璃纤维棉复合材料，包括无纺布和通过粘结胶料复合在无纺布表面的玻璃纤维棉层，所述无纺布定量为18-24g/m²，其厚度为0.08-0.12mm，所述玻璃纤维棉层由直径为0.75-0.85μm的玻璃纤维棉构成，其厚度为0.5-0.8mm，所述粘结胶料为热熔胶。

优选的，所述玻璃纤维棉层的气孔率为95％-97％，所述无纺布为涤纶无纺布，其孔隙率为90-92％，所述热熔胶为聚乙烯，其重量为复合材料总重的0.2-0.5％。

实施例1：

本实施例制备用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法，包括以下步骤

1)原料准备：按质量计选取氧化锌4份、硼砂22份、白砂29份、钾长石粉29份、纯碱6份、方解石4.6份、碳酸钾0.8份、碳酸钡4.6份，并混合均匀；

2)熔化：将步骤1)的原料在带漏孔的镍铬坩锅内熔化成玻璃液，本步骤融化时控制熔化温度为1080℃；

3)初次纤维化：步骤2)的玻璃液从漏板流出后，经人工拉丝、排丝得直径为0.28mm的初级纤维；

4)二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3)的初级纤维，制得直径为0.82-0.85μm的玻璃纤维棉；气流温度控制在1200℃。

5)成型：如图1所示，步骤4)得到的玻璃纤维棉在重力和下托网下面真空箱的抽吸作用下，均匀分散在点涂有热熔胶的无纺布表面得复合材料；

6)压轧：利用上夹网对步骤6)所得复合材料进行压轧饰面；

7)干燥：干燥步骤6)压轧后的复合材料即得成品。

本实施例中，步骤5)所选无纺布的气孔率为91％；

本实施例中，步骤5)的无纺布为涤纶无纺布，其定量为20g/m²；

本实施例中，步骤5)所施热熔胶为聚乙烯，其重量为复合材料总重的0.3％；

本实施例中，步骤7)干燥后玻璃纤维棉层的厚度为0.78mm；

本实施例中，步骤7)干燥后玻璃纤维棉层的气孔率为97％；

本实施例中，步骤7)干燥时温度为170℃，时间为6min。

实施例2：

1)原料准备：按质量计选取氧化锌3份、硼砂22份、白砂30份、钾长石粉29.5份、纯碱5份、方解石4.6份、碳酸钾0.9份、碳酸钡5份，并混合均匀；

2)熔化：将步骤1)的原料在带漏孔的镍铬坩锅内熔化成玻璃液，控制熔化温度为1070-1100℃；

3)初次纤维化：步骤2)的玻璃液从漏板流出后，经人工拉丝、排丝得直径为0.29mm的初级纤维；

4)二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3)的初级纤维，制得直径为0.75-0.78μm的玻璃纤维棉；

6)压轧：利用上夹网对步骤6)所得复合材料进行压轧饰面；

7)干燥：干燥步骤6)压轧后的复合材料即得成品。

本实施例中，步骤5)所选无纺布的气孔率为92％；

本实施例中，步骤5)的无纺布为涤纶无纺布，其定量为24g/m²；

本实施例中，步骤5)所施热熔胶为聚乙烯，其重量为复合材料总重的0.4％；

本实施例中，步骤7)干燥后玻璃纤维棉层的厚度为0.55mm；

本实施例中，步骤7)干燥后玻璃纤维棉层的气孔率为95％；

本实施例中，步骤7)干燥时温度为140℃，时间为4min。

实施例3：

1)原料准备：按质量计选取氧化锌5份、硼砂22份、白砂29份、钾长石粉30份、纯碱5份、方解石3.6份、碳酸钾0.9份、碳酸钡4.5份，并混合均匀；

2)熔化：将步骤1)的原料在带漏孔的镍铬坩锅内熔化成玻璃液；

3)初次纤维化：步骤2)的玻璃液从漏板流出后，经人工拉丝、排丝得直径为0.3mm的初级纤维；

4)二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3)的初级纤维，制得直径为0.79-0.82μm的玻璃纤维棉；

6)压轧：利用上夹网对步骤6)所得复合材料进行压轧饰面；

7)干燥：干燥步骤6)压轧后的复合材料即得成品。

本实施例中，步骤5)所选无纺布的气孔率为90％；

本实施例中，步骤5)的无纺布为涤纶无纺布，其定量为18g/m²；

本实施例中，步骤5)所施热熔胶为聚乙烯，其重量为复合材料总重的0.5％；

本实施例中，步骤7)干燥后玻璃纤维棉层的厚度为0.65mm；

本实施例中，步骤7)干燥后玻璃纤维棉层的气孔率为96％；

本实施例中，步骤7)干燥时温度为170℃，时间为5min。

将实施例1制备的PM2.5过滤玻璃棉复合过滤材料与传统过滤材料进行比较检测，结果如下表所示(效率与阻力采用EN779:1993标准测试)：

名称	阻力(Pa)	效率(％)	耐破(Pa)	强度(N/M)	容尘量(g/m²)
						传统F9级过滤纸	70	80	430	＜900	＜400
实施例1	63	81	3000	＞1200	＞800

由此可见，由此可见，实施例1制备的中效PM2.5复合过滤材料的阻力低，耐破性能和强度高、容尘量大，加工性能优良；可广泛应用于通风、空调系统、精密仪器生产厂、电子厂、制药车间或喷漆房等场所的PM2.5的防治，并可加工个体防护用品。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料，包括无纺布和通过粘结胶料复合在无纺布表面的玻璃纤维棉层，其特征在于：所述无纺布定量为18-24g/m²，其厚度为0.08-0.12mm，所述玻璃纤维棉层由直径为0.75-0.85μm的玻璃纤维棉构成，其厚度为0.5-0.8mm，所述粘结胶料为热熔胶，所述热熔胶为聚乙烯，其重量为复合材料总重的0.2-0.5%；

制备所述用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法，包括以下步骤：

1）原料准备：按质量计选取氧化锌3-5份、硼砂21-23份、白砂29-30份、钾长石粉29-30份、纯碱5-6份、方解石3.5-4.8份、碳酸钾0.8-0.9份、碳酸钡4.5-5份，并混合均匀；

2）熔化：将步骤1）的原料在带漏孔的镍铬坩锅内熔化成玻璃液，控制其溶化温度为1050-1200℃；

3）初次纤维化：步骤2）的玻璃液从漏板流出后，经拉丝、排丝得直径为0.25-0.35mm的初级纤维；

4）二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3）的初级纤维，制得直径为0.75-0.85μm的玻璃纤维棉，喷吹时气流温度为1000-1300℃；

5）成型：步骤4）得到的玻璃纤维棉在重力和下托网下面真空箱的抽吸作用下，均匀分散在点涂有热熔胶的无纺布表面得复合材料；

6）压轧：利用上夹网对步骤5）所得复合材料进行压轧饰面；

7）干燥：在温度为130～180℃条件下干燥步骤6）压轧后的复合材料4～6min即得成品。

2.根据权利要求1所述用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维棉层的气孔率为95%-97%。

3.根据权利要求1所述用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料，其特征在于：所述无纺布为涤纶无纺布，其孔隙率为90-92%。