CN107029560A - 一种环保型空气过滤膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型空气过滤膜及其制备方法，环保型空气过滤膜包括以下重量份的原料：环保型抗菌剂25～30份；聚合物12～20份；添加剂1～2份；溶剂200～250份；电气石纳米颗粒1～2份；粘接剂悬浮液150～200份；聚合物为聚丙交酯颗粒、聚乙烯醇、聚丙烯、聚羟基脂肪酸脂、聚羟基丁酸酯和大豆蛋白中的一种或几种；环保型抗菌剂为纳米银、甲壳素、芥末、蓖麻油和山梨酸钾中的一种或几种；溶剂为水和乙醇、甲酸、丙酮、二甲基甲酰胺及醋酸中的一种或几种；添加剂为氯化钙；粘接剂悬浮液中包括聚丙交酯与淀粉。本发明对环境友好，透气性抗菌性优良。

Description

一种环保型空气过滤膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，尤其是涉及一种环保型空气过滤膜及其制备方法。
背景技术
气体过滤膜一般都是布状的滤纸，根据不同的应用场合会制作成囊式、折叠、卷式等过滤滤材。现有的气体过滤膜过滤层材质主要有：聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯（PE）、聚偏氟乙烯（PVDF）等，气体过滤膜主要有基材和过滤层复合而成，常用的复合工艺是热熔胶粘接，其基材主要由聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚乙烯（PE）等材质制成的无纺布。
近年来，我国空气污染愈发严重，人们对空气污染的关注度也越来越高,特别是近期出现的连续大范围雾霾天气更加促进了老百姓对空气质量的担忧。空气质量的恶化已经严重影响了人们的日常生活，PM2.5成为每日必须检测的项目。
同时，室内空气充斥着颗粒物、甲醛、总挥发性有机物(TVOC)、细菌、病毒、过敏源、异味气体、放射源等各种污染物,被列入对公众健康影响最大的五个环境因素之一。空气污染对人类健康危害已成为全世界共同面临的难题，为了更加有效地净化空气，还人们一个洁净环保的生活居住环境，空气净化技术得到了人们的高度关注。
到目前为止，空气过滤材料的主要功能还是过滤空气中的颗粒杂质，鲜有材料可以在不用添加剂的情况下实现对有毒有害气体的吸附，更不用说实现对细菌和病毒的多功能阻隔和杀灭。随着空气过滤膜使用的普遍化，环保型多功能材料将成为空气滤清器市场未来发展的趋势之一。生物高分子与其聚合物由于成本的优势和强大的功能性促使我们致力于环保级空气滤清材料的研发。这种环保型，多功能孔洞结构的空气过滤膜同时对空气污染和环境保护具有重大意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的问题，提供一种环保型空气过滤膜及其制备方法，过滤效果好且成本低，工艺流程简单且对环境友好，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种环保型空气过滤膜，其特征在于，包括以下重量份的原料：
环保型抗菌剂25～30份；
聚合物12～20份；
添加剂1～2份；
溶剂200～250份；
电气石纳米颗粒1～2份；
粘接剂悬浮液150～200份；
所述聚合物为聚丙交酯颗粒、聚乙烯醇、聚丙烯、聚羟基脂肪酸脂、聚羟基丁酸酯和大豆蛋白中的一种或几种；
所述环保型抗菌剂为纳米银、甲壳素、芥末、蓖麻油和山梨酸钾中的一种或几种；
所述溶剂为水和乙醇、甲酸、丙酮、二甲基甲酰胺及醋酸中的一种或几种；
所述添加剂为氯化钙；
所述粘接剂悬浮液中包括聚丙交酯与淀粉。
优选地，所述聚丙交酯颗粒、聚乙烯醇、聚丙烯、聚羟基脂肪酸脂的重量比为1：1：1：2。
优选地，所述溶剂中水和其他成分的体积比为10：3。
优选地，所述粘接剂悬浮液中淀粉的浓度为0～20%，聚丙交酯的浓度为20%～30%。
一种环保型空气过滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量份准备好各项组分；
（2）将环保型抗菌剂、聚合物、添加剂在溶剂中均匀混合，在40～49℃的环境下静置5～10小时；再次搅拌均匀，在40～45℃的环境下静置0.5～1小时，得到共混溶液；
（3）将电气石纳米颗粒与粘结剂悬浮液均匀搅拌混合，在40～45℃的环境下静置0.5～1小时，得到电气石纳米颗粒分散液；
（4）将上述的共混溶液通过静电纺丝将纳米纤维纺到无纺布表面，得到抗菌空气过滤膜纳米纤维层；
（5）将电气石纳米颗粒分散液直接喷涂在上述空气过滤膜纳米纤维层表面,得到环保型空气过滤膜半成品；
（6）将步骤（5）中的半成品在50℃～100℃下进行烘干，得到环保型空气过滤膜。
优选地，所述空气过滤膜纳米纤维层的克重为0.1～100g/m2，纳米纤维直径为50纳米～1微米，纤维呈无规则排列或有规则排列。
优选地，所述静电纺丝室内温度为0℃～70℃，湿度≤80％。
优选地，所述无纺布为熔喷、纺粘或针刺无纺布。
优选地，所述电气石纳米颗粒分散液的喷涂厚度为500～2000纳米。
本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：本发明所使用的抗菌剂、聚合物、添加剂、溶剂、粘接剂均采用可降解材料制成，聚丙交酯颗粒具有高结晶性和高取向度，因而使其本身具有高耐热性和高强度，用于制备过滤膜，可使过滤膜具有优良的抗热性，在高温环境下不易变形，避免造成过滤膜孔状结构的堵塞；聚羟基脂肪酸酯的生产是一种低能耗和低二氧化碳的排放，对环境保护有利，进而制备出一种环保型空气过滤膜；
钠米银能有效杀死和抑制650多种微生物细菌，防霉防臭，绿色环保，对人畜无毒无害无副作用，且安全性高、耐热性好、抗菌范围广、持续杀菌的有效期长；甲壳素、芥末、蓖麻油和山梨酸钾也是环保可降解材料，与单独抗菌剂相比，本发明的环保型抗菌剂大大提高了抗菌及抑菌能力；
除此之外，本发明将淀粉与可生物降解聚酯类化合物进行共混得到粘结剂，不仅可以改善两者的相容性，粘结性能优良，而且还可以降低生产成本，并且所得产物具有完全可溶解的特征；
由此可见，本发明的产品环保性、透气性和抗菌性均良好，不仅可应用于空气净化器，还可用于口罩过滤部件、空调过滤器等其他过滤设备上，适合大批量生产，安全无污染，消费者可以放心使用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例１
一种环保型空气过滤膜，包括以下重量份的原料：
纳米银15克；
甲壳素10克；
聚丙交酯颗粒2克；
聚乙烯醇2克；
聚丙烯2克；
聚羟基脂肪酸脂4克；
大豆蛋白2克；
氯化钙1克；
深度为30%的甲酸溶液200克；
电气石纳米颗粒1克；
粘接剂悬浮液150克；
粘接剂悬浮液中包括聚丙交酯与淀粉，其中淀粉的浓度为5%，聚丙交酯的浓度为20%。
一种环保型空气过滤膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份准备好各项组分；
（2）将环保型抗菌剂、聚合物、添加剂在溶剂中均匀混合，在40℃的环境下静置5小时；再次搅拌均匀，在40℃的环境下静置0.5小时，得到共混溶液；
（3）将电气石纳米颗粒与粘结剂悬浮液均匀搅拌混合，在40℃的环境下静置0.5小时，得到电气石纳米颗粒分散液；
（4）将上述的共混溶液通过静电纺丝将纳米纤维纺到熔喷无纺布表面，得到抗菌空气过滤膜纳米纤维层；所述空气过滤膜纳米纤维层的克重为0.1～100g/m2，纳米纤维直径为50纳米～1微米，纤维呈无规则排列或有规则排列；静电纺丝室内温度为0℃～70℃，湿度≤80％；
（5）将电气石纳米颗粒分散液直接喷涂在上述空气过滤膜纳米纤维层表面, 喷涂厚度为500纳米，得到环保型空气过滤膜半成品；
（6）将步骤（5）中的半成品在50℃下进行烘干，得到环保型空气过滤膜。
实施例2
一种环保型空气过滤膜，包括以下重量份的原料：
纳米银10克；
甲壳素10克；
山梨酸钾10克；
聚丙交酯颗粒4克；
聚乙烯醇4克；
聚丙烯4克；
聚羟基脂肪酸脂8克；
氯化钙2克；
浓度为20%的二甲基甲酰胺溶液250克；
电气石纳米颗粒2克；
粘接剂悬浮液200克；
粘接剂悬浮液中包括聚丙交酯与淀粉，其中淀粉的浓度为20%，聚丙交酯的浓度为30%。
一种环保型空气过滤膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份准备好各项组分；
（2）将纳米银、甲壳素、山梨酸钾、聚丙交酯颗粒、聚乙烯醇、聚丙烯、聚羟基脂肪酸脂和氯化钙在二甲基甲酰胺溶液中均匀混合，在49℃的环境下静置10小时；再次搅拌均匀，在45℃的环境下静置1小时，得到共混溶液；
（3）将电气石纳米颗粒与粘结剂悬浮液均匀搅拌混合，在45℃的环境下静置1小时，得到电气石纳米颗粒分散液；
（4）将上述的共混溶液通过静电纺丝将纳米纤维纺到针刺无纺布表面，得到抗菌空气过滤膜纳米纤维层；所述空气过滤膜纳米纤维层的克重为0.1～100g/m2，纳米纤维直径为50nm～1um，纤维呈无规则排列或有规则排列；静电纺丝室内温度为0℃～70℃，湿度≤80％；
（5）将电气石纳米颗粒分散液直接喷涂在上述空气过滤膜纳米纤维层表面, 喷涂厚度为2000nm，得到环保型空气过滤膜半成品；
（6）将步骤（5）中的半成品在100℃下进行烘干，得到环保型空气过滤膜。
实施例3
一种环保型空气过滤膜，包括以下重量份的原料：
纳米银7克；
芥末7克；
蓖麻油7克；
山梨酸钾7克；
聚丙交酯颗粒3克；
聚乙烯醇3克；
聚丙烯3克；
聚羟基脂肪酸脂6克；
氯化钙1.5克；
浓度为30%的二甲基甲酰胺溶液225克；
电气石纳米颗粒1.5克；
粘接剂悬浮液175克；
粘接剂悬浮液中包括聚丙交酯与淀粉，其中淀粉的浓度为15%，聚丙交酯的浓度为25%。
一种环保型空气过滤膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份准备好各项组分；
（2）将纳米银、芥末、蓖麻油、山梨酸钾、聚丙交酯颗粒、聚乙烯醇、聚丙烯、聚羟基脂肪酸脂和氯化钙在二甲基甲酰胺溶液中均匀混合，在45℃的环境下静置8小时；再次搅拌均匀，在43℃的环境下静置0.8小时，得到共混溶液；
（3）将电气石纳米颗粒与粘结剂悬浮液均匀搅拌混合，在43℃的环境下静置0.8小时，得到电气石纳米颗粒分散液；
（4）将上述的共混溶液通过静电纺丝将纳米纤维纺到纺粘无纺布表面，得到抗菌空气过滤膜纳米纤维层；所述空气过滤膜纳米纤维层的克重为0.1～100g/m2，纳米纤维直径为50纳米～1微米，纤维呈无规则排列或有规则排列；静电纺丝室内温度为0℃～70℃，湿度≤80％；
（5）将电气石纳米颗粒分散液直接喷涂在上述空气过滤膜纳米纤维层表面, 喷涂厚度为1000纳米，得到环保型空气过滤膜半成品；
（6）将步骤（5）中的半成品在80℃下进行烘干，得到环保型空气过滤膜。
申请人采用得到的空气过滤膜进行空气过滤实验，实验结果如下表1所示：
实验项目 实施例1 实施例2 实施例3
吸气阻力 53～65Pa 20～33Pa 36～51Pa
甲醛过滤效率 >98.2% >99.8% >99%
苯过滤效率 >98.6% >99.6% >99%
氨过滤效率 >98.1% >98.5% >98.3%
PM2.5过滤效率 >98.1% >98.9% >98.6%
PM10过滤效率 >98.7% >98.94% >98.85%
表1
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 (9)

1.一种环保型空气过滤膜，其特征在于，包括以下重量份的原料：
环保型抗菌剂25～30份；
聚合物12～20份；
添加剂1～2份；
溶剂200～250份；
电气石纳米颗粒1～2份；
粘接剂悬浮液150～200份；
所述聚合物为聚丙交酯颗粒、聚乙烯醇、聚丙烯、聚羟基脂肪酸脂、聚羟基丁酸酯和大豆蛋白中的一种或几种；
所述环保型抗菌剂为纳米银、甲壳素、芥末、蓖麻油和山梨酸钾中的一种或几种；
所述溶剂为水和乙醇、甲酸、丙酮、二甲基甲酰胺及醋酸中的一种或几种；
所述添加剂为氯化钙；
所述粘接剂悬浮液中包括聚丙交酯与淀粉。
2.根据权利要求1所述的一种环保型空气过滤膜，其特征在于，所述聚丙交酯颗粒、聚乙烯醇、聚丙烯、聚羟基脂肪酸脂的重量比为1：1：1：2。
3.根据权利要求1所述的一种环保型空气过滤膜，其特征在于，所述溶剂中水和其他成分的体积比为10：3。
4.根据权利要求1所述的一种环保型空气过滤膜，其特征在于，所述粘接剂悬浮液中淀粉的浓度为0～20%，聚丙交酯的浓度为20%～30%。
5.一种如权利要求1所述的环保型空气过滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量份准备好各项组分；
（2）将环保型抗菌剂、聚合物、添加剂在溶剂中均匀混合，在40～49℃的环境下静置5～10小时；再次搅拌均匀，在40～45℃的环境下静置0.5～1小时，得到共混溶液；
（3）将电气石纳米颗粒与粘结剂悬浮液均匀搅拌混合，在40～45℃的环境下静置0.5～1小时，得到电气石纳米颗粒分散液；
（4）将上述的共混溶液通过静电纺丝将纳米纤维纺到无纺布表面，得到抗菌空气过滤膜纳米纤维层；
（5）将电气石纳米颗粒分散液直接喷涂在上述空气过滤膜纳米纤维层表面,得到环保型空气过滤膜半成品；
（6）将步骤（5）中的半成品在50℃～100℃下进行烘干，得到环保型空气过滤膜。
6.根据权利要求5所述的环保型空气过滤膜的制备方法，其特征在于，所述空气过滤膜纳米纤维层的克重为0.1～100g/m2，纳米纤维直径为50nm～1um，纤维呈无规则排列或有规则排列。
7.根据权利要求5所述的环保型空气过滤膜的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝室内温度为0℃～70℃，湿度≤80％。
8.根据权利要求5所述的环保型空气过滤膜的制备方法，其特征在于，所述无纺布为熔喷、纺粘或针刺无纺布。
9.根据权利要求5所述的环保型空气过滤膜的制备方法，其特征在于，所述电气石纳米颗粒分散液的喷涂厚度为500～2000nm。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WW01 Invention patent application withdrawn after publication
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