CN107574719A - 一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及滤纸及其制备技术领域，特别是涉及一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸及其制备方法，所述抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，包括以下步骤：（1）将玻璃纤维在溶剂中超声分散均匀，然后加入可溶性银盐和还原剂，然后超声15~45min，得到负载银的玻璃纤维；（2）在步骤（1）的混合体系中加入晶须，超声分散均匀后加入聚合物乳液和表面活性剂，得到混合乳液；（3）对混合乳液进行抄纸，成型压榨，然后干燥。本发明中通过还原法在玻璃纤维上沉积银，使玻璃纤维与银之间的具有很高的结合力，提升抗菌性，然后将其与晶须和聚合物乳液混合均匀，能够有效提高滤纸的强度。

Description

一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸及其制备方法

技术领域

本发明涉及滤纸及其制备技术领域，特别是涉及一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸及其制备方法。

背景技术

2010年之前，中国空气净化器市场主要用于工业去污染和医用等专业领域，市场规模相对较小，增长缓慢。2010之后，由于雾霾天气严重，中国空气净化器开始用于民用市场。从2013年开始，空气净化器市场呈现爆发式增长，到2016年行业发展逐渐回归理性，上半年空气净化器销量达226万台，销售额为53亿元，据中投顾问产业研究中心预测，到2020年，市场规模可达340亿元。我国目前大约有1000家以上的空气净化器企业，从长远来看，中国空气净化器市场需求庞大。室内空气污染有可能给人体造成的伤害不容忽视，每年都有大量的人因室内空气污染而死亡，因此室内空气污染的治理刻不容缓。室内空气中的有害物质主要包括甲醛、苯、氡、烟尘等。

目前防止空气过滤器被污染，基本上都是采用辅助措施。如空调系统的灭菌措施添加光催化净化装置，但同时带来的一些问题：如①空调过滤系统的成本增加；②安装时需要有足够的空间；③整个系统的配套设计必须规范等。所以除菌方法的选择相当重要。就目前而言，使用抗菌过滤材料不失为明智的选择。近年来，人们开始对抗菌空气过滤材料进行了关注与研究。中国专利CN1475613A公开了纳米抗菌无纺布滤材及其制备方法，该发明涉及一种纳米抗菌无纺布滤材及其制备方法。它是将91-99份聚丙烯纤维和1-9份银系纳米抗菌粉体置于搅拌器内充分搅拌混匀，制成抗菌滤材的基料；由挤塑机对滤材的基料进行了混熔，制成熔融态混合体；再由熔喷注塑机将熔融态混合体进行熔喷，制成抗菌无纺布滤材。该产品中银系纳米抗菌粉体可能在制造过程中被高分子所覆盖，从而使抗菌、抑菌效果大打折扣，另外该产品过滤效率仅95％，不能作为高效空气过滤器的过滤材料。中国专利CN2633397Y公开了一种杀菌净化型空气过滤芯片，芯片的内芯是活性炭纤维毡-ACF毡多层结构，每层活性炭纤维毡表面喷洒有非氯型化学性消毒剂层，在活性炭纤维毡两侧面包裹有无纺布表面层，在活性炭纤维毡和无纺布表面层之间 有尼龙网。该产品中添加了化学性消毒剂会带来空调系统的腐蚀，且结构复杂，生产成本较高。

现在已有报道通过在玻璃纤维表面添加纳米银从而赋予玻璃纤维以抗菌性能，可应用于过滤纸以及树脂等使其具有抗菌特性；但是纳米银呈颗粒状，往往只能聚集在玻璃纤维的特定部位，无法均匀分布在表面，从而影响的抗菌效果；另一方面，纳米银与玻璃纤维无法紧密结合（特别是当纳米银颗粒含量增加时，容易发生团 聚现象），在使用过程中容易脱落，从而影响使用寿命及抗菌效果。

发明内容

针对目前现有技术的抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸中的银离子容易从纸上脱落，造成其抗菌性变差的技术缺陷，本发明的目的是提供一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸及其制备方法它具有抗菌效果好且更持久的特点。

玻璃纤维空气滤纸是空气过滤器滤芯的关键组成部分，其厚度、克重、效率、阻力、强度、挺度等性能决定了空气过滤器的性能，现在已有报道通过在玻璃纤维表面添加纳米银从而赋予玻璃纤维以抗菌性能，可应用于过滤纸以及树脂等使其具有抗菌特性。本发明的发明人发现，由于纳米银呈颗粒状，往往只能聚集在玻璃纤维的特定部位，无法均匀分布在表面，从而影响的抗菌效果；另一方面，纳米银与玻璃纤维无法紧密结合，特别是当纳米银颗粒含量增加时，容易发生团聚现象，在使用过程中容易脱落，从而影响使用寿命及抗菌效果。

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玻璃纤维在溶剂中超声分散均匀，然后加入可溶性银盐和还原剂，然后超声15~45min，得到负载银的玻璃纤维；

（2）在步骤（1）的混合体系中加入晶须，超声分散均匀后加入聚合物乳液和表面活性剂，混合均匀后，得到混合乳液；

（3）对混合乳液进行抄纸，成型压榨，然后干燥后即得到抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸。

本发明中通过在玻璃纤维和溶剂的悬浮液中加入银氨溶液，之后利用化学还原的方法使银析出沉淀，并紧密的附着在玻璃纤维上，提高了玻璃纤维与银之间的结合力，然后将其与晶须和聚合物乳液混合均匀，使各物质均匀的分散，能够有效提高滤纸的强度，最后再加上丙烯酸乳液制成抗菌玻璃纤维空气过滤纸，抗菌效果好且更持久，提高了滤纸的使用寿命。

根据本发明，本发明对可溶性银盐的种类没有特殊的要求，只要能够使银离子均匀的分散在溶液中即可，例如，所述可溶性银盐可以为银氨溶液、硝酸银、氟化银、高氯酸银、氯酸银中的至少一种。

根据本发明，本发明中还原剂能够还原溶液中的银离子，生成单质银，优选的，所述还原剂选自硼氢化钠、水合肼、抗坏血酸、油胺、抗坏血酸钠、乙二醇、柠檬酸钠、PVP和葡萄糖中的至少一种。

本发明中，通过在体系中加入晶须，提高玻璃纤维滤纸的强度，例如，所述晶须选自氧化锌晶须、氧化铝晶须、氧化镁晶须和二氧化钛晶须中的至少一种，进一步的，本发明中还可以通过加入晶须，赋予滤纸催化降解污染物的性能，所述晶须优选为氧化锌晶须和氧化钛晶须。

根据本发明，通过将银改性玻璃纤维滤纸与聚合物乳液混合，可以在银玻璃纤维的表面覆盖一层保护层，进一步对银固定，提高银与纤维间的连接强度，优选的，所述聚合物乳液选自聚偏氟乙烯乳液、聚对苯二甲酸丁二酯乳液、聚对苯二甲酸乙二酯乳液、聚芳酯乳液、聚醋酸乙烯乳液、尼龙6乳液、聚甲基丙烯酸甲酯乳液、聚苯胺乳液、聚氧化乙烯乳液、聚乙烯吡咯烷酮乳液、聚丙烯腈乳液、聚己内酯乳液、聚氨酯乳液、氟化聚氨酯乳液、聚砜乳液、聚醚砜乳液、聚偏氟乙烯-六氟丙烯乳液、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚乳液、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯乳液中的至少一种。

根据本发明，本发明中应当根据聚合物的种类选择合理的溶剂，以提高聚合物在溶剂中的稳定性，优选的，所述溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、磷酸三乙酯、二甲基亚砜、二氯甲烷、四氢呋喃、三氯甲烷、甲酸、丙酮、乙醇、氯仿、乙酸、乙酸乙酯、甲苯、水、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。

本发明通过在混合体系中加入表面活性剂，改变各物质的表面能，提高混合体系中各物质的稳定性，优选的，所述表面活性剂选自十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸、仲烷基磺酸钠、脂肪醇羟乙基磺酸钠、N-月桂酰肌胺酸钠、椰子酰甲基牛磺酸钠、十二烷基磷酸酯、十二烷基磷酸酯钾盐、十二烷基磷酯酯三乙醇胺、十二醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯二钠、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、椰油酰胺丙基甜菜碱、α-烯基磺酸钠、十二烷基磷酯酯三乙醇胺中的至少一种。

本发明还提供一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸，根据上述的制备方法制备得到。

优选的，抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸由包括以下重量份的物质制成：银盐5~12份，晶须5~12份，还原剂5~15份，玻璃纤维60~80份，聚合物乳液20~30份，表面活性剂0.5~1.5份，有机溶剂50~100份，其中各物质的含量也是影响玻璃纤维滤纸性能的重要因素。

一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸，其特征是有上述方法制备得到。

本发明一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸及其制备方法，与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明中通过在玻璃纤维和溶剂的悬浮液中加入银氨溶液，之后利用化学还原的方法使银析出沉淀，并紧密的附着在玻璃纤维上，提高了玻璃纤维与银之间的结合力，然后将其与晶须和聚合物乳液混合均匀，使各物质均匀的分散，能够有效提高滤纸的强度，最后再加上丙烯酸乳液制成抗菌玻璃纤维空气过滤纸，抗菌效果好且更持久，提高了滤纸的使用寿命。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。

实施例1

一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸，由以下重量份的物质制成：银氨溶液8份，二氧化钛晶须中10份，硼氢化钠8份，玻璃纤维70份，十二烷基苯磺酸1份，氟化聚氨酯乳液25份，N-甲基吡咯烷酮80份。

所述抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玻璃纤维在N-甲基吡咯烷酮中超声分散均匀，其中，超声功率为300W，超声时间为15min，然后加入银氨溶液和硼氢化钠，然后超声15min，得到负载银的玻璃纤维；

（2）在步骤（1）的混合体系中加入二氧化钛晶须中，超声分散均匀后加入氟化聚氨酯乳液和十二烷基苯磺酸，混合均匀后，得到混合乳液；

（3）将混合乳液在抄纸机中进行抄纸，然后在0.5MPa的压力下压制5min，得到湿纸，将湿纸在60℃下干燥30min，即得到抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸。

本实施例所得抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸厚度为300μm，对空气中粒径大于3μm的颗粒去除率大于98.5％。

实施例2

一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸，由以下重量份的物质制成：硝酸银8份，氧化锌晶须10份，水合肼12份，玻璃纤维75份，十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.6份，聚对苯二甲酸丁二酯乳液22份，N,N-二甲基乙酰胺80份。

所述抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玻璃纤维在N,N-二甲基乙酰胺中超声分散均匀，其中，超声功率为300W，超声时间为15min，然后加入硝酸银和水合肼，然后超声30min，得到负载银的玻璃纤维；

（2）在步骤（1）的混合体系中加入氧化锌晶须，超声分散均匀后加入聚对苯二甲酸丁二酯乳液和十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠，混合均匀后，得到混合乳液；

（3）将混合乳液在抄纸机中进行抄纸，然后在0.5MPa的压力下压制5min，得到湿纸，将湿纸在60℃下干燥30min，即得到抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸。

本实施例所得含碳纳米材料的抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸厚度为280μm，对空气中粒径大于3μm的颗粒去除率大于99.2％。

实施例3

一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸，由以下重量份的物质制成：高氯酸银6份，氧化锌晶须8份，抗坏血酸钠10份，玻璃纤维65份，N-月桂酰肌胺酸钠0.8份，聚醋酸乙烯乳液28份，四氢呋喃60份。

所述抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玻璃纤维在四氢呋喃中超声分散均匀，其中，超声功率为300W，超声时间为15min，然后加入高氯酸银和抗坏血酸钠，然后超声45min，得到负载银的玻璃纤维；

（2）在步骤（1）的混合体系中加入氧化锌晶须，超声分散均匀后加入聚醋酸乙烯乳液和N-月桂酰肌胺酸钠，混合均匀后，得到混合乳液；

（3）将混合乳液在抄纸机中进行抄纸，然后在0.1MPa的压力下压制8min，得到湿纸，将湿纸在80℃下干燥15min，即得到抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸。

本实施例所得含碳纳米材料的抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸厚度为320μm，对空气中粒径大于3μm的颗粒去除率大于98.3％。

实施例4

一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸，由以下重量份的物质制成：高氯酸银10份，氧化铝晶须10份，葡萄糖10份，玻璃纤维70份，十二烷基磷酯酯三乙醇胺1.2份，聚丙烯腈乳液24份，二甲基乙酰胺90份。

所述抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玻璃纤维在二甲基乙酰胺中超声分散均匀，其中，超声功率为300W，超声时间为15min，然后加入高氯酸银和葡萄糖，然后超声30min，得到负载银的玻璃纤维；

（2）在步骤（1）的混合体系中加入氧化铝晶须，超声分散均匀后加入聚丙烯腈乳液和十二烷基磷酯酯三乙醇胺，混合均匀后，得到混合乳液；

（3）将混合乳液在抄纸机中进行抄纸，然后在0.0MPa的压力下压制8min，得到湿纸，将湿纸在80℃下干燥10min，即得到抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸。

本实施例所得的抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸厚度为330μm，对空气中粒径大于3μm的颗粒去除率大于99.5％。

实施例5

一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸，由以下重量份的物质制成：氯酸银5份，氧化镁晶须5份，柠檬酸钠15份，玻璃纤维60份，α-烯基磺酸钠1.5份，聚偏氟乙烯乳液20份，乙醇100份。

所述抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玻璃纤维在乙醇中超声分散均匀，其中，超声功率为300W，超声时间为15min，然后加入氯酸银和柠檬酸钠，然后超声45min，得到负载银的玻璃纤维；

（2）在步骤（1）的混合体系中加入氧化镁晶须，超声分散均匀后加入聚偏氟乙烯乳液和α-烯基磺酸钠，混合均匀后，得到混合乳液；

（3）将混合乳液在抄纸机中进行抄纸，然后在0.8MPa的压力下压制3min，得到湿纸，将湿纸在60℃下干燥30min，即得到抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸。

本实施例所得的抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸厚度为320μm，对空气中粒径大于3μm的颗粒去除率大于99％。

实施例6

一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸，由以下重量份的物质制成：氟化银12份，二氧化钛晶须12份，硼氢化钠5份，玻璃纤维80份，椰油酰胺丙基甜菜碱0.5份，聚甲基丙烯酸甲酯乳液30份，N,N-二甲基乙酰胺50份。

所述抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玻璃纤维在N,N-二甲基乙酰胺中超声分散均匀，其中，超声功率为300W，超声时间为15min，然后加入氟化银和硼氢化钠，然后超声30min，得到负载银的玻璃纤维；

（2）在步骤（1）的混合体系中加入二氧化钛晶须，超声分散均匀后加入聚甲基丙烯酸甲酯乳液和椰油酰胺丙基甜菜碱，混合均匀后，得到混合乳液；

（3）将混合乳液在抄纸机中进行抄纸，然后在0MPa的压力下压制10min，得到湿纸，将湿纸在60℃下干燥30min，即得到抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸。

本实施例所得的抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸厚度为350μm，对空气中粒径大于3μm的颗粒去除率大于99.0％。

对比例1

一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸，由以下重量份的物质制成：银粉12份，二氧化钛晶须12份，硼氢化钠5份，玻璃纤维80份，椰油酰胺丙基甜菜碱0.5份，聚甲基丙烯酸甲酯乳液30份，N,N-二甲基乙酰胺50份。

所述抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，包括以下步骤：

（1）将玻璃纤维在N,N-二甲基乙酰胺中超声分散均匀，其中，超声功率为300W，超声时间为15min，然后加入银粉和硼氢化钠，然后超声30min，得到负载银的玻璃纤维；

（2）在步骤（1）的混合体系中加入二氧化钛晶须，超声分散均匀后加入聚甲基丙烯酸甲酯乳液和椰油酰胺丙基甜菜碱，混合均匀后，得到混合乳液；

（3）将混合乳液在抄纸机中进行抄纸，然后在0MPa的压力下压制10min，得到湿纸，将湿纸在60℃下干燥30min，即得到抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸。

空气过滤抗菌抑菌实验：

A箱用无菌生理盐水将大肠杆菌菌种配成10⁵CFU/mL左右的菌液；B箱为洁净空间；将实施例1-6、对比例1的抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸设置在密闭A箱、之间，若干时间后测试密闭A箱、B箱空气中的细菌含量，实验结果见表1所示。

表1：

Claims (9)

1.一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将玻璃纤维在溶剂中超声分散均匀，然后加入可溶性银盐和还原剂，然后超声15~45min，得到负载银的玻璃纤维；

（2）在步骤（1）的混合体系中加入晶须，超声分散均匀后加入聚合物乳液和表面活性剂，混合均匀后，得到混合乳液；

（3）对混合乳液进行抄纸，成型压榨，然后干燥后即得到抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸。

2.根据权利要求1所述的抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，其特征在于，所述可溶性银盐选自银氨溶液、硝酸银、氟化银、高氯酸银、氯酸银中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，其特征在于，所述还原剂选自硼氢化钠、水合肼、抗坏血酸、油胺、抗坏血酸钠、乙二醇、柠檬酸钠、PVP和葡萄糖中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，其特征在于，所述晶须选自氧化锌晶须、氧化铝晶须、氧化镁晶须和二氧化钛晶须中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，其特征在于，所述聚合物乳液选自聚偏氟乙烯乳液、聚对苯二甲酸丁二酯乳液、聚对苯二甲酸乙二酯乳液、聚芳酯乳液、聚醋酸乙烯乳液、尼龙6乳液、聚甲基丙烯酸甲酯乳液、聚苯胺乳液、聚氧化乙烯乳液、聚乙烯吡咯烷酮乳液、聚丙烯腈乳液、聚己内酯乳液、聚氨酯乳液、氟化聚氨酯乳液、聚砜乳液、聚醚砜乳液、聚偏氟乙烯-六氟丙烯乳液、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚乳液、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯乳液中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、磷酸三乙酯、二甲基亚砜、二氯甲烷、四氢呋喃、三氯甲烷、甲酸、丙酮、乙醇、氯仿、乙酸、乙酸乙酯、甲苯、水、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂选自十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸、仲烷基磺酸钠、脂肪醇羟乙基磺酸钠、N-月桂酰肌胺酸钠、椰子酰甲基牛磺酸钠、十二烷基磷酸酯、十二烷基磷酸酯钾盐、十二烷基磷酯酯三乙醇胺、十二醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸酯二钠、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、椰油酰胺丙基甜菜碱、α-烯基磺酸钠、十二烷基磷酯酯三乙醇胺中的至少一种。

8.一种抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸，其特征在于，由权利要求1~7任意一项所述的制备方法制备得到。

9.根据权利要求8所述的抗菌玻璃纤维空气净化过滤纸，其特征在于，由包括以下重量份的物质制成：可溶银盐5~12份，晶须5~12份，还原剂5~15份，玻璃纤维60~80份，表面活性剂0.5~1.5份，聚合物乳液20~30份，有机溶剂50~100份。