CN108704396A - 一种新型空气过滤净化材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型空气过滤净化材料及其制备方法，本发明对现有空气过滤净化材料的配方成分做了调整，包括竹原纤维、金属‑有机物复合料、氧化剂、多孔吸附材料、碱性化合物、聚丙烯纤维、粘结剂，上述材料经过本发明加工方法的加工之后，制备得到的空气过滤净化材料，过滤效果高，能将PM0.5‑PM10颗粒阻隔过滤，去除率达到99.5%以上，净化性能好，且具有杀菌除臭等功能。

Description

一种新型空气过滤净化材料及其制备方法
技术领域
本发明属于空气过滤材料技术领域，具体地，涉及一种新型空气过滤净化材料及其制备方法。
背景技术
随着雾霾天气越来越严重，空气净化装置的应用已经越来越广泛。其中，空气过滤净化材料是空气净化装置中的必要组成部分。通常的空气过滤芯能够去除固体颗粒物，另外，夹持有活性炭颗粒的滤芯还能去除气体污染物。
目前空气过滤器可解决空气中PM0.3-PM10可吸入悬浮颗粒物的过滤净化，但是由于空气过滤净化材料的限制，使用容尘量低、吸阻大、寿命短等一系列问题，不适用于一般舒适性的室内空调。
申请号为CN201711041286.8，名称为一种维他命空气过滤材料及其制备方法和应用，以纤维材料作为基材，所述纤维材料附着有维他命类的机能材料；在空气通过时，所述维他命空气过滤材料能够将维他命类的机能材料释放出来；所述维他命类的机能材料附着在多孔质材料的表面和/或内部，所述多孔质材料附着在所述纤维材料的表面。有益效果在于：由于以纤维材料作为基材，纤维材料附着有维他命类的机能材料；在空气通过时，维他命空气过滤材料能够将维他命类的机能材料释放出来，因此，该维他命空气过滤材料通过空气的流通能为所用环境提供富含维他命湿润成分的空气，进而能抑制眼睛及肌肤干燥，提高该环境中使用者的舒适度。其不足在于：空气过滤效果不理想。
申请号为CN201610223673.2，名称为一种空气净化用过滤材料及其制备方法，主要由极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层、复合竹原纤维过滤层和聚酯短纤维过滤层依次复合制成；其中，所述复合竹原纤维过滤层由聚丙烯短纤维和竹原纤维相互缠绕复合而成。有益效果在于：本发明将极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层、复合竹原纤维过滤层和聚酯短纤维过滤层依次排列制成的空气净化用过滤材料，各层之间相互配合，制得的空气净化用过滤材料透气性好，耐热性强，能快速过滤空气中粉尘，吸附空气中的有害气体，抑制杀灭空气中的有害微生物，同时释放负离子使空气更加洁净，达到显著的净化效果。不足在于：空气净化效果不够理想。
为了解决上述问题，本发明提供一种新型空气过滤净化材料及其制备方法。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种新型空气过滤净化材料及制备方法。
根据本发明提供的一种新型空气过滤净化材料，所述的新型空气过滤净化材料包括如下重量份数的原料：竹原纤维19-25份、金属-有机物复合料13-27份、氧化剂2.1-3.9份、多孔吸附材料5-10份、碱性化合物3-8份、聚丙烯纤维7-15份、粘结剂2.3-4.1份。
优选地，所述的新型空气过滤净化材料包括如下重量份数的原料：竹原纤维19-21份、金属-有机物复合料13-21份、氧化剂3.1-3.9份、多孔吸附材料7-10份、碱性化合物4-8份、聚丙烯纤维8-15份、粘结剂2.5-4.1份。
优选地，所述的新型空气过滤净化材料包括如下重量份数的原料：竹原纤维20份、金属-有机物复合料17份、氧化剂3.5份、多孔吸附材料8份、碱性化合物6份、聚丙烯纤维12份、粘结剂2.7份。
上述各成分的重量结合构成的配方，竹原纤维20份、金属-有机物复合料17份、氧化剂3.5份、多孔吸附材料8份相互协同，经制备后得到的空气过滤净化材料净化效果佳，使用寿命长。
优选地，所述碱性化合物为氢氧化钠。
具有碱性的空气过滤净化材料通过空气的流通不仅能够去除所用环境的酸性气体，由于其碱性作用，还能对所用环境具有杀菌消毒的作用，使生活环境更加健康。而选用氢氧化钠，由于氢氧化钠为强碱，可更加彻底地去除环境的酸性气体，杀菌消毒效果更强。
优选地，所述金属-有机物复合料中的金属为铜或铁。
金属-有机物复合料的金属，对PM2.5小颗粒物中的有害物质具有一定的催化作用，经过试验发现金属-有机骨架材料的金属为Cu2+，或Fe3+时，空气的过滤性能好，同时，空气中的有害物质能被有效的吸附催化分解，起到有效的空气净化效果。
优选地，所述金属-有机物复合料中的有机物为聚酰胺酸。
优选地，所述多孔吸附材料为凹凸棒土或者海泡石粉。
多孔吸附材料具有较大的表面积和强吸附性可以吸附空气中的颗粒性物质和有害气体。其中，凹凸棒土是指以凹凸棒石为主要组分的一种粘土矿物，凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，纳米级孔穴通道微观构造，有比表面积大、孔道发育的介孔材料等特征，是一种较为理想的吸附材料。
海泡石是一种纤维状的含水Mg-Al硅酸盐矿物，由两层硅氧四面体中间夹一层镁氧八面体组成的层状结构，这种特殊结构使海泡石具有好的离子交换性、化学稳定性和吸附性等优点，可以很好地吸附空气中的颗粒性物质和有害气体。
优选地，所述氧化剂为高锰酸钾。高锰酸钾是强氧化剂，将其加入到空气过滤净化材料中可防止材料被细菌等有害物质损坏，进而延长材料的使用寿命。
一种新型空气过滤净化材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量各原料；
步骤二、将多孔吸附材料添加到溶剂中，后放置1-3h，得到混合液；
步骤三、将金属-有机物复合料分散于丙三醇中，得到金属-有机物复合料分散液，所述金属-有机物复合料和丙三醇的体积比为1：2-3；
步骤四、将所述混合液、竹原纤维、氧化剂、碱性化合物、聚丙烯纤维、粘结剂加入所述金属-有机物复合料分散液中，混匀之后冷冻干燥；
步骤五、将干燥物纺丝，织布形成透明滤布，即可。
优选地，所述步骤二的溶剂为去离子水。
由于多孔吸附材料多为无机物质，因此选用去离子水为溶剂，可使得所述多孔吸附材料分散的较为均匀，利于下一个工序的进行。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明提供的一种新型空气过滤净化材料，本发明对现有空气过滤净化材料的配方成分做了调整，包括竹原纤维、金属-有机物复合料、氧化剂、多孔吸附材料、碱性化合物、聚丙烯纤维、粘结剂，上述材料经过本发明加工方法的加工之后，制备得到的空气过滤净化材料，过滤效果高，能将PM0.5-PM10颗粒阻隔过滤，去除率达到99.5％以上，净化性能好，且具有杀菌除臭等功能。
本发明的高效低气阻空气过滤净化材料，可对空气中PM0.3～PM10的可吸入悬浮颗粒物(总悬浮颗粒物是指漂浮在空气中的固态和液态颗粒物的总称)进行有效吸附去除，具有过滤效率高、容尘量高、气流阻力低的特点。使用本发明所涉及材料，可同时取代目前空气过滤中的中效过滤和高效过滤，在达到相同过滤效果的前提下，降低相关通风系统结构成本和能耗。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供的一种新型空气过滤净化材料，所述的新型空气过滤净化材料包括如下重量份数的原料：竹原纤维25份、金属-有机物复合料13份、氧化剂3.9份、多孔吸附材料5份、碱性化合物8份、聚丙烯纤维7份、粘结剂4.1份。
作为优选方案，所述碱性化合物为氢氧化钠。
作为优选方案，所述金属-有机物复合料中的金属为铜或铁。
作为优选方案，所述金属-有机物复合料中的有机物为聚酰胺酸。
作为优选方案，所述多孔吸附材料为凹凸棒土或者海泡石粉。
作为优选方案，所述氧化剂为高锰酸钾。
一种新型空气过滤净化材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量各原料；
步骤二、将多孔吸附材料添加到溶剂中，后放置3h，得到混合液；
步骤三、将金属-有机物复合料分散于丙三醇中，得到金属-有机物复合料分散液，所述金属-有机物复合料和丙三醇的体积比为1：2-3；
步骤四、将所述混合液、竹原纤维、氧化剂、碱性化合物、聚丙烯纤维、粘结剂加入所述金属-有机物复合料分散液中，混匀之后冷冻干燥；
步骤五、将干燥物纺丝，织布形成透明滤布，即可。
作为优选方案，所述步骤二的溶剂为去离子水。
实施例2
本实施例提供的一种新型空气过滤净化材料，所述的新型空气过滤净化材料包括如下重量份数的原料：竹原纤维19份、金属-有机物复合料21份、氧化剂3.1份、多孔吸附材料10份、碱性化合物4份、聚丙烯纤维15份、粘结剂2.5份。
作为优选方案，所述碱性化合物为氢氧化钠。
作为优选方案，所述金属-有机物复合料中的金属为铜或铁。
作为优选方案，所述金属-有机物复合料中的有机物为聚酰胺酸。
作为优选方案，所述多孔吸附材料为凹凸棒土或者海泡石粉。
作为优选方案，所述氧化剂为高锰酸钾。
一种新型空气过滤净化材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量各原料；
步骤二、将多孔吸附材料添加到溶剂中，后放置1h，得到混合液；
步骤三、将金属-有机物复合料分散于丙三醇中，得到金属-有机物复合料分散液，所述金属-有机物复合料和丙三醇的体积比为1：2；
步骤四、将所述混合液、竹原纤维、氧化剂、碱性化合物、聚丙烯纤维、粘结剂加入所述金属-有机物复合料分散液中，混匀之后冷冻干燥；
步骤五、将干燥物纺丝，织布形成透明滤布，即可。
作为优选方案，所述步骤二的溶剂为去离子水。
实施例3
本实施例提供的一种新型空气过滤净化材料，所述的新型空气过滤净化材料包括如下重量份数的原料：竹原纤维20份、金属-有机物复合料17份、氧化剂3.5份、多孔吸附材料8份、碱性化合物6份、聚丙烯纤维12份、粘结剂2.7份。
作为优选方案，所述碱性化合物为氢氧化钠。
作为优选方案，所述金属-有机物复合料中的金属为铜或铁。
作为优选方案，所述金属-有机物复合料中的有机物为聚酰胺酸。
作为优选方案，所述多孔吸附材料为凹凸棒土或者海泡石粉。
作为优选方案，所述氧化剂为高锰酸钾。
一种新型空气过滤净化材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量各原料；
步骤二、将多孔吸附材料添加到溶剂中，后放置3h，得到混合液；
步骤三、将金属-有机物复合料分散于丙三醇中，得到金属-有机物复合料分散液，所述金属-有机物复合料和丙三醇的体积比为1：3；
步骤四、将所述混合液、竹原纤维、氧化剂、碱性化合物、聚丙烯纤维、粘结剂加入所述金属-有机物复合料分散液中，混匀之后冷冻干燥；
步骤五、将干燥物纺丝，织布形成透明滤布，即可。
作为优选方案，所述步骤二的溶剂为去离子水。
实施例4
性能测试：
按照实施例1、2、3的配比量称量各原料：
实施例1：所述的新型空气过滤净化材料包括如下重量份数的原料：竹原纤维25份、金属-有机物复合料13份、氧化剂3.9份、多孔吸附材料5份、碱性化合物8份、聚丙烯纤维7份、粘结剂4.1份。
实施例2：所述的新型空气过滤净化材料包括如下重量份数的原料：竹原纤维19份、金属-有机物复合料21份、氧化剂3.1份、多孔吸附材料10份、碱性化合物4份、聚丙烯纤维15份、粘结剂2.5份。
实施例3：所述的新型空气过滤净化材料包括如下重量份数的原料：竹原纤维20份、金属-有机物复合料17份、氧化剂3.5份、多孔吸附材料8份、碱性化合物6份、聚丙烯纤维12份、粘结剂2.7份。
其余的原料量按照每个实施例所示准备。
按照本发明的制备方法，制备得到各实施例对应的空气过滤净化材料，同时按照常规的方法将上述各空气过滤净化材料制成空气过滤器，并测试对PM0.5-PM10可吸入悬浮颗粒物去除率，测试条件设置为1000m3/h的风量条件下，气流初阻力40Pa。相同条件下，测试目前空气过滤器的去除效率，作为对比例。结果见下表：
由上表可知：
各实施例制备得到的空气过滤净化材料制成的空气过滤器的去除率相对于现有商用空气过滤器均有大幅提高，说明本发明的空气过滤净化材料的空气净化效果优于现有技术的净化效果。
空气过滤、净化效果排序为实施例3好于实施例2、实施例2好于实施例1，其中实施例3的空气净化效果最好，实施例1的空气净化效果相对较弱，但依然远远高于现有技术的空气净化效果，产生上述效果的原因是本发明的空气净化材料的配方进行了科学合理的改进，其中，竹原纤维20份、金属-有机物复合料17份、氧化剂3.5份、多孔吸附材料8份相互协同提高了实施例3的性能。
综上所述，本发明的空气过滤净化材料具有较为优异的空气过滤和净化效果，且具有去除空气有害物质的功能，值得推广应用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种新型空气过滤净化材料，其特征在于：所述的新型空气过滤净化材料包括如下重量份数的原料：竹原纤维19-25份、金属-有机物复合料13-27份、氧化剂2.1-3.9份、多孔吸附材料5-10份、碱性化合物3-8份、聚丙烯纤维7-15份、粘结剂2.3-4.1份。
2.根据权利要求1所述的一种新型空气过滤净化材料，其特征在于：所述的新型空气过滤净化材料包括如下重量份数的原料：竹原纤维19-21份、金属-有机物复合料13-21份、氧化剂3.1-3.9份、多孔吸附材料7-10份、碱性化合物4-8份、聚丙烯纤维8-15份、粘结剂2.5-4.1份。
3.根据权利要求1所述的一种新型空气过滤净化材料，其特征在于：所述的新型空气过滤净化材料包括如下重量份数的原料：竹原纤维20份、金属-有机物复合料17份、氧化剂3.5份、多孔吸附材料8份、碱性化合物6份、聚丙烯纤维12份、粘结剂2.7份。
4.根据权利要求1所述的一种新型空气过滤净化材料，其特征在于：所述碱性化合物为氢氧化钠。
5.根据权利要求1所述的一种新型空气过滤净化材料，其特征在于：所述金属-有机物复合料中的金属为铜或铁。
6.根据权利要求1所述的一种新型空气过滤净化材料，其特征在于：所述金属-有机物复合料中的有机物为聚酰胺酸。
7.根据权利要求1所述的一种新型空气过滤净化材料，其特征在于：所述多孔吸附材料为凹凸棒土或者海泡石粉。
8.根据权利要求1所述的一种新型空气过滤净化材料，其特征在于：所述氧化剂为高锰酸钾。
9.根据权利要求1所述的新型空气过滤净化材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
步骤一、按照重量配比称量各原料；
步骤二、将多孔吸附材料添加到溶剂中，后放置1-3h，得到混合液；
步骤三、将金属-有机物复合料分散于丙三醇中，得到金属-有机物复合料分散液，所述金属-有机物复合料和丙三醇的体积比为1：2-3；
步骤四、将所述混合液、竹原纤维、氧化剂、碱性化合物、聚丙烯纤维、粘结剂加入所述金属-有机物复合料分散液中，混匀之后冷冻干燥；
步骤五、将干燥物纺丝，织布形成透明滤布，即可。
10.根据权利要求9所述的新型空气过滤净化材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二的溶剂为去离子水。
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