CN108043112A - 一种含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料及其制备方法，所述抗菌空气过滤材料包括氧化椰碳纤维层、氧化石墨烯纤维层、玄武岩纤维层，椰碳纤维层下方为氧化石墨烯纤维层，氧化石墨烯纤维层下方为玄武岩纤维层，氧化石墨烯纤维层介于椰碳纤维层和玄武岩纤维层之间，将上述三层结构按顺序复合后，通过轧压烘焙的方式进行抗菌处理，形成抗菌三维车用抗菌空气过滤材料。本发明工艺简单，可实现大规模自动化生产，该抗菌空气过滤材料抗菌效果较好，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌的抗菌率均超过99.9％；且长效性测试结果表明了该抗菌材料的抗菌效果不会随着使用时间的延长而明显降低。

Description

一种含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种空气过滤滤材领域，具体涉及一种含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料及其制备方法。
背景技术
随着社会进步和人们生活水平的提高，空气过滤器越来越广泛地应用于各个领域，如制药工业、医院、食品业、化妆品行业、环保业等。与世界上先进的空气过滤材料相比，我国国产的过滤材料尽管在过滤效率等技术指标上能够达到甚至超过它们的水平,但在整体上还存在一定差距，主要反映在过滤材料均匀性不好抗菌性的研究还不够系统、深入。很大程度上限制了过滤器材的发展水平,是亟待解决的问题。
发明内容
发明目的：本发明提供一种含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料及其制备方法。
技术方案：一种含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料，所述抗菌空气过滤材料包括椰碳纤维层、氧化石墨烯纤维层、玄武岩纤维层，所述的椰碳纤维层下方为氧化石墨烯纤维层，氧化石墨烯纤维层下方为玄武岩纤维层，氧化石墨烯纤维层介于椰碳纤维层和玄武岩纤维层之间，将上述三层结构按顺序复合后，通过喷洒抗菌剂的方式进行抗菌处理，形成抗菌三维车用抗菌空气过滤材料。
作为优化：所述的椰碳纤维层为椰碳涤纶DTY：75D/72F，100D/96F，150D/144F；椰碳涤纶FDY：75D/48F，100D/72F，150D/96F中的一种或几种。
作为优化：所述的氧化石墨烯纤维层为氧化石墨烯涤纶纤维DTY：75D/72F，100D/96F，150D/144F；椰碳涤纶FDY：75D/48F，100D/72F，150D/96F中的一种或几种，氧化石墨烯含量为5-8‰。
作为优化：所述的玄武岩纤维层的规格为1.2-1.8dtex。
一种根据所述的含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料的制备方法，采用针刺法制备含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料，其工艺流程为：纤维单独开松→梳理成网→交叉铺网→上中下纤网层叠合→预刺→主刺→抗菌处理→成品。
作为优化：在单独开松、梳理成网工艺中，所述的氧化石墨烯纤维中加入银离子抗菌防霉防螨涤纶短纤：1.5D，38mm/3.0D，51mm，混合量按重量比为氧化石墨烯纤维：70-90份，银离子抗菌防霉防螨涤纶短纤10-30份。
作为优化：在交叉铺网、上中下纤网层叠合工艺中，所述的椰碳纤维层、氧化石墨烯纤维层、玄武岩纤维层三种纤维的直径依次递增，将三种纤维先后铺成网后，再进行针刺复合加工所得到的针刺过滤材料；制得的针刺过滤材料具有梯度结构，使用时玄武岩纤维层作为进气层，椰碳纤维层作为出气层。
作为优化：在预刺、主刺工艺中，针刺工艺参数如下：预刺针刺密度为80-90刺/cm2、针刺深度为12-17mm；主刺针刺密度为450-550刺/cm2、针刺深度为8-10mm；修面针刺密度为450-550刺/cm2、针刺深度为4-5mm。
作为优化：在抗菌处理中，以喷洒抗菌剂的方式进行抗菌处理，选用抗菌防螨防臭整理剂RUCO-BACMED、诺康HM98-3540、道康宁DC-5700、美灵康乐SHPG-6系/7系中的一种或两种组合，所述抗菌剂的质量浓度为1-5mg/ml，pH为5-6，喷洒量为：40-80ml/m2，自然阴干，得成品。
有益效果：本发明工艺简单，可实现大规模自动化生产，该抗菌空气过滤材料抗菌效果较好，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌的抗菌率均超过99.9％；且长效性测试结果表明了该抗菌材料的抗菌效果不会随着使用时间的延长而明显降低。
本发明中椰碳纤维层、氧化石墨烯纤维层、玄武岩纤维层三种纤维的直径依次递增，制得过滤材料具有梯度结构，使用纤维的直径的作为进气层，纤维的直径小的作为出气层。不同直径的纤维层制得的过滤材料在其过滤阻力不增加的条件下，过滤效率大大提高。玄武岩纤维层起支架作用，同时大直径纤维相比细纤维较为便宜降低成本。
本发明中抗菌效果主要由氧化石墨烯纤维层、银离子抗菌防霉防螨涤纶短纤及抗菌后整理助剂提供；椰碳纤维是抗菌效果的次要支持，起吸附剂除臭效果；复合抗菌整理剂是抗菌效果的次要支持，起协同抗菌效果。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施例1
一种含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料，所述抗菌空气过滤材料包括椰碳纤维层、氧化石墨烯纤维层、玄武岩纤维层，所述的椰碳纤维层下方为氧化石墨烯纤维层，氧化石墨烯纤维层下方为玄武岩纤维层，氧化石墨烯纤维层介于椰碳纤维层和玄武岩纤维层之间，将上述三层结构按顺序复合后，通过喷洒抗菌剂的方式进行抗菌处理，形成抗菌三维车用抗菌空气过滤材料。
所述的椰碳纤维层为椰碳涤纶DTY：75D/72F，100D/96F，150D/144F；椰碳涤纶FDY：75D/48F，100D/72F，150D/96F中的一种或几种。
所述的氧化石墨烯纤维层为氧化石墨烯涤纶纤维DTY：75D/72F，100D/96F，150D/144F；椰碳涤纶FDY：75D/48F，100D/72F，150D/96F中的一种或几种，氧化石墨烯含量为5‰。
所述的玄武岩纤维层的规格为1.2dtex。
一种根据所述的含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料的制备方法，采用针刺法制备含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料，其工艺流程为：纤维单独开松→梳理成网→交叉铺网→上中下纤网层叠合→预刺→主刺→抗菌处理→成品。
在单独开松、梳理成网工艺中，所述的氧化石墨烯纤维中加入银离子抗菌防霉防螨涤纶短纤：1.5D，38mm/3.0D，51mm，混合量按重量比为氧化石墨烯纤维：70份，银离子抗菌防霉防螨涤纶短纤10份。
在交叉铺网、上中下纤网层叠合工艺中，所述的椰碳纤维层、氧化石墨烯纤维层、玄武岩纤维层三种纤维的直径依次递增，将三种纤维先后铺成网后，再进行针刺复合加工所得到的针刺过滤材料；制得的针刺过滤材料具有梯度结构，使用时玄武岩纤维层作为进气层，椰碳纤维层作为出气层。
在预刺、主刺工艺中，针刺工艺参数如下：预刺针刺密度为80刺/cm2、针刺深度为12mm；主刺针刺密度为450刺/cm2、针刺深度为8mm；修面针刺密度为450刺/cm2、针刺深度为4mm。
在抗菌处理中，以喷洒抗菌剂的方式进行抗菌处理，选用抗菌防螨防臭整理剂RUCO-BACMED、诺康HM98-3540、道康宁DC-5700、美灵康乐SHPG-6系/7系中的一种或两种组合，所述抗菌剂的质量浓度为1mg/ml，pH为5，喷洒量为：40ml/m2，自然阴干，得成品。
具体实施例2
一种含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料，所述抗菌空气过滤材料包括椰碳纤维层、氧化石墨烯纤维层、玄武岩纤维层，所述的椰碳纤维层下方为氧化石墨烯纤维层，氧化石墨烯纤维层下方为玄武岩纤维层，氧化石墨烯纤维层介于椰碳纤维层和玄武岩纤维层之间，将上述三层结构按顺序复合后，通过喷洒抗菌剂的方式进行抗菌处理，形成抗菌三维车用抗菌空气过滤材料。
所述的椰碳纤维层为椰碳涤纶DTY：75D/72F，100D/96F，150D/144F；椰碳涤纶FDY：75D/48F，100D/72F，150D/96F中的一种或几种。
所述的氧化石墨烯纤维层为氧化石墨烯涤纶纤维DTY：75D/72F，100D/96F，150D/144F；椰碳涤纶FDY：75D/48F，100D/72F，150D/96F中的一种或几种，氧化石墨烯含量为8‰。
所述的玄武岩纤维层的规格为1.8dtex。
一种根据所述的含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料的制备方法，采用针刺法制备含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料，其工艺流程为：纤维单独开松→梳理成网→交叉铺网→上中下纤网层叠合→预刺→主刺→抗菌处理→成品。
在单独开松、梳理成网工艺中，所述的氧化石墨烯纤维中加入银离子抗菌防霉防螨涤纶短纤：1.5D，38mm/3.0D，51mm，混合量按重量比为氧化石墨烯纤维：90份，银离子抗菌防霉防螨涤纶短纤30份。
在交叉铺网、上中下纤网层叠合工艺中，所述的椰碳纤维层、氧化石墨烯纤维层、玄武岩纤维层三种纤维的直径依次递增，将三种纤维先后铺成网后，再进行针刺复合加工所得到的针刺过滤材料；制得的针刺过滤材料具有梯度结构，使用时玄武岩纤维层作为进气层，椰碳纤维层作为出气层。
在预刺、主刺工艺中，针刺工艺参数如下：预刺针刺密度为90刺/cm2、针刺深度为17mm；主刺针刺密度为550刺/cm2、针刺深度为10mm；修面针刺密度为550刺/cm2、针刺深度为5mm。
在抗菌处理中，以喷洒抗菌剂的方式进行抗菌处理，选用抗菌防螨防臭整理剂RUCO-BACMED、诺康HM98-3540、道康宁DC-5700、美灵康乐SHPG-6系/7系中的一种或两种组合，所述抗菌剂的质量浓度为5mg/ml，pH为6，喷洒量为：80ml/m2，自然阴干，得成品。
具体实施例3
一种含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料，所述抗菌空气过滤材料包括椰碳纤维层、氧化石墨烯纤维层、玄武岩纤维层，所述的椰碳纤维层下方为氧化石墨烯纤维层，氧化石墨烯纤维层下方为玄武岩纤维层，氧化石墨烯纤维层介于椰碳纤维层和玄武岩纤维层之间，将上述三层结构按顺序复合后，通过喷洒抗菌剂的方式进行抗菌处理，形成抗菌三维车用抗菌空气过滤材料。
所述的椰碳纤维层为椰碳涤纶DTY：75D/72F，100D/96F，150D/144F；椰碳涤纶FDY：75D/48F，100D/72F，150D/96F中的一种或几种。
所述的氧化石墨烯纤维层为氧化石墨烯涤纶纤维DTY：75D/72F，100D/96F，150D/144F；椰碳涤纶FDY：75D/48F，100D/72F，150D/96F中的一种或几种，氧化石墨烯含量为6‰。
所述的玄武岩纤维层的规格为1.4dtex。
一种根据所述的含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料的制备方法，采用针刺法制备含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料，其工艺流程为：纤维单独开松→梳理成网→交叉铺网→上中下纤网层叠合→预刺→主刺→抗菌处理→成品。
在单独开松、梳理成网工艺中，所述的氧化石墨烯纤维中加入银离子抗菌防霉防螨涤纶短纤：1.5D，38mm/3.0D，51mm，混合量按重量比为氧化石墨烯纤维：80份，银离子抗菌防霉防螨涤纶短纤20份。
在交叉铺网、上中下纤网层叠合工艺中，所述的椰碳纤维层、氧化石墨烯纤维层、玄武岩纤维层三种纤维的直径依次递增，将三种纤维先后铺成网后，再进行针刺复合加工所得到的针刺过滤材料；制得的针刺过滤材料具有梯度结构，使用时玄武岩纤维层作为进气层，椰碳纤维层作为出气层。
在预刺、主刺工艺中，针刺工艺参数如下：预刺针刺密度为85刺/cm2、针刺深度为14mm；主刺针刺密度为470刺/cm2、针刺深度为9mm；修面针刺密度为500刺/cm2、针刺深度为4.5mm。
在抗菌处理中，以喷洒抗菌剂的方式进行抗菌处理，选用抗菌防螨防臭整理剂RUCO-BACMED、诺康HM98-3540、道康宁DC-5700、美灵康乐SHPG-6系/7系中的一种或两种组合，所述抗菌剂的质量浓度为3mg/ml，pH为6，喷洒量为：70ml/m2，自然阴干，得成品。
本发明工艺简单，可实现大规模自动化生产，该抗菌空气过滤材料抗菌效果较好，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌的抗菌率均超过99.9％；且长效性测试结果表明了该抗菌材料的抗菌效果不会随着使用时间的延长而明显降低。
本发明中椰碳纤维层、氧化石墨烯纤维层、玄武岩纤维层三种纤维的直径依次递增，制得过滤材料具有梯度结构，使用纤维的直径的作为进气层，纤维的直径小的作为出气层。不同直径的纤维层制得的过滤材料在其过滤阻力不增加的条件下，过滤效率大大提高。玄武岩纤维层起支架作用，同时大直径纤维相比细纤维较为便宜降低成本。
本发明中抗菌效果主要由氧化石墨烯纤维层、银离子抗菌防霉防螨涤纶短纤及抗菌后整理助剂提供；椰碳纤维是抗菌效果的次要支持，起吸附剂除臭效果；复合抗菌整理剂是抗菌效果的次要支持，起协同抗菌效果。

Claims (9)

1.一种含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料，其特征在于：所述抗菌空气过滤材料包括椰碳纤维层、氧化石墨烯纤维层、玄武岩纤维层，所述的椰碳纤维层下方为氧化石墨烯纤维层，氧化石墨烯纤维层下方为玄武岩纤维层，氧化石墨烯纤维层介于椰碳纤维层和玄武岩纤维层之间，将上述三层结构按顺序复合后，通过喷洒抗菌剂的方式进行抗菌处理，形成抗菌三维车用抗菌空气过滤材料。
2.根据权利要求1所述的含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料，其特征在于：所述的椰碳纤维层为椰碳涤纶DTY：75D/72F，100D/96F，150D/144F；椰碳涤纶FDY：75D/48F，100D/72F，150D/96F中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料，其特征在于：所述的氧化石墨烯纤维层为氧化石墨烯涤纶纤维DTY：75D/72F，100D/96F，150D/144F；椰碳涤纶FDY：75D/48F，100D/72F，150D/96F中的一种或几种，氧化石墨烯含量为5-8‰。
4.根据权利要求1所述的含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料，其特征在于：所述的玄武岩纤维层的规格为1.2-1.8dtex。
5.一种根据权利要求1所述的含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料的制备方法，其特征在于：采用针刺法制备含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料，其工艺流程为：纤维单独开松→梳理成网→交叉铺网→上中下纤网层叠合→预刺→主刺→抗菌处理→成品。
6.根据权利要求1所述的含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料的制备方法，其特征在于：在单独开松、梳理成网工艺中，所述的氧化石墨烯纤维中加入银离子抗菌防霉防螨涤纶短纤：1.5D，38mm/3.0D，51mm，混合量按重量比为氧化石墨烯纤维：70-90份，银离子抗菌防霉防螨涤纶短纤10-30份。
7.根据权利要求1所述的含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料的制备方法，其特征在于：在交叉铺网、上中下纤网层叠合工艺中，所述的椰碳纤维层、氧化石墨烯纤维层、玄武岩纤维层三种纤维的直径依次递增，将三种纤维先后铺成网后，再进行针刺复合加工所得到的针刺过滤材料；制得的针刺过滤材料具有梯度结构，使用时玄武岩纤维层作为进气层，椰碳纤维层作为出气层。
8.根据权利要求1所述的含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料的制备方法，其特征在于：在预刺、主刺工艺中，针刺工艺参数如下：预刺针刺密度为80-90刺/cm2、针刺深度为12-17mm；主刺针刺密度为450-550刺/cm2、针刺深度为8-10mm；修面针刺密度为450-550刺/cm2、针刺深度为4-5mm。
9.根据权利要求1所述的含氧化石墨烯材料的车用抗菌空气过滤材料的制备方法，其特征在于：在抗菌处理中，以喷洒抗菌剂的方式进行抗菌处理，选用抗菌防螨防臭整理剂RUCO-BAC MED、诺康HM98-3540、道康宁DC-5700、美灵康乐SHPG-6系/7系中的一种或两种组合，所述抗菌剂的质量浓度为1-5mg/ml，pH为5-6，喷洒量为：40-80ml/m2，自然阴干，得成品。
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