CN110812945B - 一种含弹性颗粒的高分子纤维材料、一种高松厚度的过滤材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种含弹性颗粒的高分子纤维材料、一种高松厚度的过滤材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种含弹性颗粒的高分子纤维材料，包括弹性颗粒、超细纤维和植物纤维，三种组分的重量份为：弹性颗粒1～20重量份，超细纤维2‑30重量份，植物纤维50～99重量份；其中所述弹性颗粒粒径为10μm～90μm，选自聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性形、丁苯橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶中的一种或多种。本发明还提供包括所述含弹性颗粒的高分子纤维材料的高松厚度的过滤材料及其制备方法和应用。本发明提供的高松厚度的过滤材料具有透气度高、过滤阻力小、过滤效率高和容尘量高的优良性能。

Description

一种含弹性颗粒的高分子纤维材料、一种高松厚度的过滤材 料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于过滤材料技术领域，具体涉及一种具有高松厚度的高效过滤材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着工业的迅猛发展，人类生存环境不断受到挑战，其中之一就是空气污染。尤其是近几十年来我国工业化规模和汽车保有量的迅猛发展，工业废气和汽车排放的尾气，对环境造成的污染越来越严重，突出的表现之一就是各地持续出现的严重雾霾，且范围不断扩大。同时，现代科学和现代工业，特别是电子、精密机械、冶金、宇航、核能、化工等工业以及医疗、制药、食品等行业的发展，对工艺环境的空气洁净度也提出了更高的要求。解决有限空间内空气质量问题最有效的方法就是采用过滤材料进行空气过滤。因此，过滤材料是空气过滤的核心和关键。
目前，纤维过滤材料以其大的比表面积、高孔隙率、一定的强度以及较低的价格，在过滤材料中占据主导地位，应用最为广泛。而其中的非织造纤维材料以其成布工艺短,可省去纺纱、整经、织造等多个程序,成本低且过滤性能好,成为空气过滤材料的主导产品。
为了提高过滤效率，非织造过滤材料的成分已经从单一纤维发展到复合纤维，普通纤维发展到超细纤维或纳米纤维；结构上，从单层发展到多层复合。然而过滤效率与过滤阻力是一对矛盾体，过滤效率虽然得以提高，但是会不可避免地引起过滤阻力的升高、工作能耗的增加和滤材使用寿命的降低。为解决该技术问题，现有技术中出现了多种有益的尝试。例如公开号CN107137978A(公开日2017年9月8日)的中国发明专利申请“一种高效低阻纤维复合过滤材料及其制备方法”，公开了一种由活性炭层和熔喷过滤材料复合而成复合过滤材料,所述活性炭层的上下两表面分别复合有一层所述熔喷过滤材料，而所述活性炭层又由无纺布支撑层、上层纤维胶黏剂、下层纤维胶黏剂及活性炭颗粒组成。由于结构复杂，该复合过滤材料的制备过程也相当繁琐。且该专利申请文件中并没有记载该复合过滤材料的过滤性能。因此，上述技术方案是否可以有效地解决上述技术问题，仍是未知的。
另外，现有技术中多采用在过滤材料成型以后进行表面施胶取代内部施胶。经过这样的处理，可以在上胶量相同的情况下，采用浓度更高的树脂，从而减小干燥过程中水分挥发的总量，减小树脂跟随水分挥发而产生的热迁移，提高滤材表面结构的开放性，从而可以减小滤材的过滤阻力，赋予滤材一定的强度性能，提升滤材的使用寿命。但是通过改进施胶工艺对滤材过滤性能的提升非常有限。
因此，开发一种兼具高效和低阻、容尘量大、使用寿命长且制备方法简单易行的高松厚度的过滤材料是十分必要的。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高松厚度的过滤材料，松厚度可以达到5.9～9cm3/g，具有过滤阻力低、过滤效率高、使用寿命长的优点，且本发明的过滤材料原料来源广泛、易制备、成本低，适合工业化大生产。
为了实现上述技术效果，本发明采用了如下的技术方案：
一种含弹性颗粒的高分子纤维材料，包括弹性颗粒、超细纤维和植物纤维，三种组分的重量份为：
弹性颗粒1～20重量份，超细纤维2～30重量份，植物纤维50～99重量份；
其中，所述弹性颗粒粒径为10μm～90μm，选自聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性形、丁苯橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶中的一种或多种。
优选的，所述弹性颗粒、超细纤维和植物纤维的重量份为：弹性颗粒 1～15重量份，超细纤维5～25重量份，植物纤维70～99重量份。
更优选的，所述弹性颗粒、超细纤维和植物纤维的重量份为：弹性颗粒6～10份，超细纤维10～20份，植物纤维60～80份。
优选的，所述弹性颗粒为粒径10μm～90μm的热塑性聚氨酯弹性体。
优选的，所述超细纤维选自PE纤维(聚乙烯纤维)、PET纤维(聚酯纤维)、PA6纤维(聚酰胺6纤维)、PAN纤维(腈纶纤维)、PP纤维(聚丙烯纤维)、PPS纤维(聚苯硫醚纤维)、PEFE纤维(聚四氟乙烯纤维)、PBI (聚苯并咪唑纤维)、聚芳酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、PA6/LPDE海岛纤维、微纤维玻璃棉、短切玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维的一种或者多种。
优选的，所述超细纤维的直径为0.1μm～5μm。
优选的，所述超细纤维为下述纤维的组合：
平均直径为0.3μm～2μm、长度为500nm～5mm的微纤维玻璃棉，平均直径为1μm～5μm、长度为3mm～6mm的PET纤维，和平均直径为1μm～5μm 的短切玻璃纤维，其中微纤维玻璃棉的重量份为5～15份，PET纤维的重量份为1～10份，短切玻璃纤维的重量份为1～10份。
还优选的，所述植物纤维选自阔叶木纤维、闪急干燥阔叶木纤维、针叶木纤维、稻草纤维、茅草纤维、韧皮纤维、亚麻纤维、苎麻纤维、剑麻纤维、马拉尼麻纤维、木棉纤维、棉纤维、棉绒纤维的一种或多种。
优选的，所述植物纤维的直径为10μm～50μm。
更优选的，所述植物纤维为闪急干燥阔叶木纤维，直径为10μm～30μm。
本发明的另一个目的在于提供上述含弹性颗粒的高分子纤维材料的制备方法，包括浆料的制备、湿法抄造成形和干燥。
具体的，所述浆料的制备包括如下具体步骤：
I.按照重量份准备弹性颗粒、超细纤维和植物纤维；
II.将所述超细纤维和弹性颗粒加入水中，制成分散均匀的悬浮液；
III.将所述植物纤维分散在水中，制成均匀的悬浮液；
Ⅳ.向步骤II和步骤III得到的悬浮液混合、搅拌均匀，得到所述浆料，所述浆料的质量百分比浓度为0.005～0.1％；或
I.按照重量份准备弹性颗粒、超细纤维和植物纤维；
II.将所述超细纤维和弹性颗粒加入水中，制成分散均匀的悬浮液；
III.向步骤II制备得到的悬浮液中加入所述植物纤维，混合均匀，得到所述浆料，所述浆料的质量百分比浓度为0.005～0.1％。
优选的，所述湿法抄造成形是指所述浆料经长网纸机、圆网纸机、斜网纸机或手抄片器抄造成形；所述干燥是指平板干燥、红外干燥或烘缸干燥。
按照规模，实验室小规模制备，一般采用手抄片器成形，平板干燥器干燥；工业化生产，采用长网纸机成形、圆网纸机成形或斜网纸机成形上网成形，红外干燥器或烘缸干燥。
本发明还有一个目的在于提供一种高松厚度的过滤材料，所述过滤材料的松厚度为5.9～9cm3/g，包括上述含弹性颗粒的高分子纤维材料和树脂，所述树脂通过表面施胶工艺涂覆在含弹性颗粒的高分子纤维材料表面，以所述过滤材料的总质量为基准，所述树脂占总质量的1～30wt％。
优选的，所述过滤材料的松厚度为5.9～7.5cm3/g。
还优选的，所述树脂占所述过滤材料的总质量的20～30wt％。
优选的，树脂选自酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、脲甲醛、丙烯酸乳液、苯乙烯化丙烯酸乳胶、聚醋酸乙烯、聚醋酸乙烯类胶乳、苯丙乳液、氟丙烯酸乳液中的一种或几种。
更优选的，所述树脂为酚醛树脂或苯乙烯化丙烯酸乳胶。
本发明还提供所述高松厚度的过滤材料的制备方法，包括经表面施胶工艺在上述含弹性颗粒的高分子纤维材料的表面涂覆树脂。
优选的，所述制备方法，包括将质量百分比浓度为20～35％的所述树脂用表面施胶工艺均匀涂覆在所述含弹性颗粒的高分子纤维材料的表面。
按照规模，如果是实验室小规模制备，一般采用喷涂法，树脂质量百分比浓度为20～35％；工业化生产，则在施胶机上对所述含弹性颗粒的高分子纤维材料的表面进行表面施胶。施胶辊上辊为橡胶辊，下辊为网纹辊 (施胶辊)，辊上树脂浓度为20～35％，上下辊间隙为0.02mm～0.1mm。
另外，本发明还提供上述高松厚度的过滤材料在空气过滤中的应用。
本发明还提供一种空气过滤设备，包括上述高松厚度的过滤材料。
所述空气过滤设备包括但不限于汽车空气滤清器、家用空气净化器、工业空气净化器、口罩、医院无菌室空气滤清器、制药洁净室空气滤清器、微电子洁净室空气滤清器。
本文中所述的“重量份”是指各组分(原料)之间相对的质量比，而非绝对的质量单位。根据实际情况，1重量份的组分可以是0.025g、1g、10g、 500g、1kg等任意的质量。
本发明提供的含弹性颗粒的高分子纤维材料的结构示意图，如图1所示。分散于超细纤维和植物纤维之间的弹性颗粒能够减少纤维，尤其是超细纤维的重叠。同时，弹性颗粒在纤维间起到支撑作用，增加了所述含弹性颗粒的高分子纤维材料的体积，从而使其具有较高的松厚度，给予所述含弹性颗粒的高分子纤维材料更大的孔隙率，从而在保证较高过滤效率的同时，降低过滤阻力，延长滤材的使用寿命。
本发明提供的高松厚度的过滤材料，含弹性颗粒的高分子纤维材料施以树脂层，从而提升滤材的物理强度，如抗张强度，耐破强度。
本发明提供的高松厚度的过滤材料，各种原料均来源广泛、环保性好、成本低廉易得。另外，本发明提供的所述过滤材料结构简单，制备方法均为本领域常规成熟的工艺，操作简易，可控性强，特别适合工业化生产。
附图说明
下面结合附图，对本发明做进一步的说明。
图1是本发明提供的含弹性颗粒的高分子纤维材料的结构示意图，其中，其中曲线表示植物纤维，直线表示超细纤维，“●”代表弹性颗粒。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的药材原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。其中，部分原料购买情况如下：
热塑性聚氨酯弹体颗粒：美国杜邦，HTR6108；
POE弹性颗粒：美国杜邦陶氏系列，POE8999；
TPV弹性颗粒：美国杜邦90A01HSBK001；
微纤维玻璃棉：重庆再生科技股份有限公司；
PA6/LPDE海岛纤维：扬州天伦纤维有限公司；
PA6纤维：扬州天伦纤维有限公司；
PP纤维：扬州天伦纤维有限公司；
短切玻璃纤维：重庆再生科技股份有限公司；
阔叶木纤维：广州伟道商贸有限公司；
闪急干燥阔叶木纤维：广州伟道商贸有限公司；
PET纤维：日本帝人纤维株式会社。
实施例1一种含弹性颗粒的高分子纤维材料
本实施例所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料的原料组成为：
(1)热塑性聚氨酯弹性体颗粒，直径为30～90μm，1重量份；
(2)微纤维玻璃棉，平均直径为0.5μm，10重量份；短切玻璃纤维，平均直径为1.2μm，5重量份；PET纤维，平均直径为2.46μm，5重量份。
(3)闪急干燥阔叶木纤维，平均直径为13.8μm，70重量份；
通过如下步骤制备得到：
按照所述重量份准备各原料。将热塑性聚氨酯弹性颗粒和微纤维玻璃棉、短切玻璃纤维、PET超细纤维分散在1500ml水中，用浆料标准疏解机疏解10000转，得到均匀的混悬液。往所述混悬液中加入闪急干燥阔叶木纤维浆，用浆料标准疏解机疏解10000转，得到浆料(质量百分比浓度 0.005％～0.1％)；将所述浆料转移至Tappi标准手抄片上抄造，脱水压榨，成形的湿纸幅置于平板干燥器干燥5分钟，温度100℃，制备定量80g/m2的原纸即得。
实施例2一种含弹性颗粒的高分子纤维材料
本实施例所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料的原料组成为：
(1)热塑性聚氨酯弹性体颗粒，直径为30～90μm，5重量份；
(2)微纤维玻璃棉，平均直径为0.5μm，10重量份；短切玻璃纤维，平均直径为1.2μm，5重量份；PET纤维，平均直径为2.46μm，5重量份。
(3)闪急干燥阔叶木纤维，平均直径为13.8μm，70重量份；
制备步骤同实施例1。
实施例3一种含弹性颗粒的高分子纤维材料
本实施例所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料的原料组成为：
(1)热塑性聚氨酯弹性体颗粒，直径为30～90μm，10重量份；
(2)微纤维玻璃棉，平均直径为0.5μm，10重量份；短切玻璃纤维，平均直径为1.2μm，5重量份；PET纤维，平均直径为2.46μm，5重量份。
(3)闪急干燥阔叶木纤维，平均直径为13.8μm，70重量份；
制备步骤同实施例1。
实施例4一种含弹性颗粒的高分子纤维材料
本实施例所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料的原料组成为：
(1)热塑性聚氨酯弹性体颗粒，直径为30～90μm，20重量份；
(2)微纤维玻璃棉，平均直径为0.5μm，10重量份；短切玻璃纤维，平均直径为1.2μm，5重量份；PET纤维，平均直径为2.46μm，5重量份。
(3)闪急干燥阔叶木纤维，平均直径为13.8μm，70重量份；
制备步骤同实施例1。
实施例5一种含弹性颗粒的高分子纤维材料
本实施例所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料的原料组成为：
(1)POE弹性颗粒，直径为30～90μm，10重量份；
(2)微纤维玻璃棉，平均直径为0.5μm，10重量份；短切玻璃纤维，平均直径为1.2μm，5重量份；PET纤维，平均直径为2.46μm，5重量份。
(3)闪急干燥阔叶木纤维，平均直径为13.8μm，70重量份；
通过如下步骤制备得到：
按照所述重量份准备各原料。将POE弹性颗粒和微纤维玻璃棉、短切玻璃纤维、PET超细纤维分散在水介质中分散。再取闪急干燥阔叶木纤维在水介质中均匀分散。将两种悬浮液混合均匀，制成浆料浓度为0.005～0.1％混合浆料；在长网纸机上成形，脱水压榨，于烘箱100℃烘干5分钟，制备定量80g/m2的原纸。
实施例6一种含弹性颗粒的高分子纤维材料
本实施例所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料的原料组成为：
(1)热塑性聚氨酯弹体颗粒，直径为30～90μm，10重量份；
(2)PA6/LPDE海岛纤维，平均直径为1μm，2重量份；
(3)闪急干燥阔叶木纤维，平均直径为13.8μm，80重量份；
制备步骤同实施例5。
实施例7一种含弹性颗粒的高分子纤维材料
本实施例所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料的原料组成为：
(1)POE弹性颗粒，直径为30～90微米，10重量份；
(2)微纤维玻璃棉，平均直径为0.5μm，10重量份；PP纤维，平均直径为2.70μm，15重量份；
(3)闪急干燥阔叶木纤维，平均直径为15μm，65重量份；
制备步骤同实施例5。
实施例8一种含弹性颗粒的高分子纤维材料
(1)TPV弹性颗粒，直径为30～90μm，10重量份；
(2)微纤维玻璃棉，纤维平均直径为0.6μm，10重量份；PET纤维，平均直径为2.54μm，10重量份；短切玻璃纤维，平均直径为2μm，10重量份；
(3)阔叶木纤维，平均直径为15μm，30重量份；闪急干燥阔叶木纤维，平均直径为13.8μm，30重量份。
制备步骤同实施例5。
实施例9一种高松厚度的过滤材料
本实施例的高松厚度的过滤材料，由实施例1制备得到的含弹性颗粒的高分子纤维材料和苯乙烯化丙烯酸乳胶构成；所述苯乙烯化丙烯酸乳胶(商购，质量百分比浓度为20～35％)通过表面施胶工艺涂覆在含弹性颗粒的高分子纤维材料的表面，占所述高松厚度的过滤材料总质量的20wt％。
实施例10-16一种高松厚度的过滤材料
实施例10-16的高松厚度的过滤材料，分别由实施例2-8制备得到的含弹性颗粒的高分子纤维材料和酚醛树脂构成；所述酚醛树脂(商购，质量百分比浓度为20～35％)通过表面施胶工艺分别涂覆在含弹性颗粒的高分子纤维材料的表面，分别占所述高松厚度的过滤材料总质量的20wt％。
对比例1一种过滤材料
本对比例所述的过滤材料由含弹性颗粒的高分子纤维材料和苯乙烯化丙烯酸乳胶构成；所述苯乙烯化丙烯酸乳胶(商购，质量百分比浓度为 20～35％)通过表面施胶工艺涂覆在含弹性颗粒的高分子纤维材料的表面，涂覆时苯乙烯化丙烯酸乳胶浓度为20～35％，占所述过滤材料总质量的 20wt％。
所述含弹性颗粒的高分子纤维材料的原料组成为：
(1)短切玻璃纤维，平均直径为6μm，10重量份；PP纤维，平均直径为5.54μm，10重量份；
(2)闪急干燥阔叶木纤维，平均直径为15μm，65重量份；
通过如下步骤制备得到：
按照所述重量份准备各原料。将短切玻璃纤维、PP纤维分散在1500ml 水中，用浆料标准疏解机疏解10000转，得到均匀的悬浮液。往疏解后的悬浮液中加入闪急干燥阔叶木纤维浆，用浆料标准疏解机疏解10000转，得到浆料。将所述浆料转移至Tappi标准手抄片上抄造，脱水压榨，成形的湿纸幅置于平板干燥器干燥5分钟，温度100℃，制备定量80g/m2的原纸即得。
对比例2一种过滤材料
本对比例所述的过滤材料由含弹性颗粒的高分子纤维材料和酚醛树脂层构成；所述酚醛树脂通过表面施胶工艺涂覆在高分子纤维材料含弹性颗粒的高分子纤维材料的表面，涂覆时酚醛树脂浓度为20～35％，占所述过滤材料总质量的20wt％。
所述含弹性颗粒的高分子纤维材料的原料组成为：
(1)短切玻璃纤维，平均直径为6μm，5份；PET纤维，平均直径为 5.54μm，10份；
(2)闪急干燥阔叶木纤维，平均直径为15μm，40重量份；阔叶木纤维，平均直径为15μm，40重量份。
通过如下步骤制备得到：
按照所述重量份准备各原料。将短切玻璃纤维、PET纤维分散在1500ml 水中，用浆料标准疏解机疏解10000转，得到均匀的混悬液。往所述混悬液中闪急干燥阔叶木纤维浆，用浆料标准疏解机疏解10000转，得到浆料。将所述浆料转移至Tappi标准手抄片上抄造，脱水压榨，成形的湿纸幅置于平板干燥器干燥5分钟，温度100℃，制备定量80g/m2的原纸即得。
测试例本发明的高松厚度过滤材料和对比例的过滤材料性能测定
分别测定实施例9-16制备得到的高松厚度过滤材料和对比例1-2制备得到的过滤材料的松厚度、透气度、阻力、过滤效率和容尘量，其中：
1.松厚度
Figure BDA0001758050830000091
式中G为滤材定量，t为滤材厚度。定量测定采用精密电子天平(JA2003，上海恒平科学仪器有限公司)，厚度测定采用厚度仪 (YG142型手提式测厚仪，宁波纺织仪器厂)；
2.透气度采用透气度仪(FX 3300，瑞士TEXTEST公司)测定，固定压差为200Pa；
3.阻力采用自动滤料检测仪(TSI 8130,美国TSI公司)测定，测试流量为32.5L/min.；
4.过滤效率采用自动滤材检测仪(TSI 8130，美国TSI公司)测定,按照 GB 19083-2003规定的条件测定，流速32.5L/min，测试颗粒为NACL气溶胶；
5.容尘量采用滤材容尘测试设备(MFP 3000，德国Palas公司)测定, 测试方法按照ISO 5011规定，终止压差为2000Pa。
结果见表1。
表1实施例9-16和对比例1-2的过滤材料性能测定结果
Figure BDA0001758050830000101
表1的测定结果示出：本发明的过滤材料在所测定的各项性能上均优于对比例：
1)含有弹性颗粒的本发明的过滤材料(实施例9-16)的松厚度都在5.90 cm3/g以上，尤其是弹性颗粒用量最大的实施例12的过滤材料，松厚度达到了7.22cm3/g；没有弹性颗粒的对比例1和对比例2的过滤材料松厚度仅为 5.45cm3/g和5.23cm3/g。可见弹性颗粒的应用对提高过滤材料的松厚度有显著的影响，且松厚度和弹性颗粒的用量呈一定程度的正相关。
2)含有弹性颗粒的本发明的过滤材料(实施例9-16)的透气度在450 mm/s以上，实施例11的过滤材料的透气度甚至达到了610mm/s。没有弹性颗粒的对比例的过滤材料都在400mm/s以下。实施例9-12的过滤材料的超细纤维和植物纤维的组成和用量相同，弹性颗粒的用量不同，其中实施例的 11的透气度最高；实施例13的过滤材料的超细纤维和植物纤维的组成和用量与实施例11的相同，弹性颗粒的用量也相同，但是弹性颗粒的材料不同，实施例13的过滤材料透气度比实施例11的过滤材料略低。因此，弹性颗粒及其用量对过滤材料的透气度有显著影响，弹性颗粒的用量有最优范围，为6-10重量份。
3)含有弹性颗粒的本发明的过滤材料(实施例9-16)的过滤阻力明显低于没有弹性颗粒的对比例1和2的过滤材料的过滤阻力。因此，弹性颗粒的应用有利于降低过滤材料的阻力，从而降低过滤时的能耗，延长过滤材料的寿命。
4)含有弹性颗粒的本发明的过滤材料(实施例9-16)的容尘量在100g/m2以上，实施例11的过滤材料的容尘量甚至达到了135.47g/m2。没有弹性颗粒的对比例的过滤材料都在97g/m2以下。实施例9-12的过滤材料的超细纤维和植物纤维的组成和用量相同，弹性颗粒的用量不同，其中实施例的11 的容尘量最高；实施例13的过滤材料的超细纤维和植物纤维的组成和用量与实施例11的相同，弹性颗粒的用量也相同，但是弹性颗粒的材料不同，实施例13的过滤材料容尘量比实施例11的过滤材料略低。因此，弹性颗粒的应用能显著提高过滤材料的容尘量，并且弹性颗粒及其用量对过滤材料的容尘量有显著影响，弹性颗粒的用量存在最优范围，为6-10重量份。
5)含有弹性颗粒的本发明的过滤材料(实施例9-16)的过滤效率都明显高于对比例1和对比例2的过滤材料的过滤效率。与“透气度”项指标类似，其中实施例11的过滤效率最高，达到了85.17％。实施例14的过滤材料的超细纤维的用量较少，效率虽然与对比例2的过滤材料相近，但是由于含有弹性颗粒，透气度、过滤阻力和容尘量的其他性能明显优于对比例2的过滤材料。
6)实施例14-16的过滤材料的弹性颗粒的用量相同，但是超细纤维和植物纤维的组成和用量不同，透气度，过滤阻力，过滤效率和容尘量也各不同相同。因此，所述超细纤维和植物纤维的组成和用量都是影响本发明所述过滤材料性能的重要因素。
综上，以本发明的含有弹性颗粒的高分子纤维材料制备的所述过滤材料，各项性能指标均明显优于没有弹性颗粒的对比例的过滤材料，尤其是在降低滤材过滤阻力和提高滤材容尘量，延长了过滤材料的寿命的同时，本发明的过滤材料也没有牺牲过滤效率。实施例14的过滤材料的超细纤维的用量较少，效率虽然与对比例2的过滤材料相近，但是由于含有弹性颗粒，透气度、过滤阻力和容尘量的其他性能明显优于对比例2的过滤材料。因此，本发明的含有弹性颗粒的高分子纤维材料是本发明的过滤材料的优异性能的基础和保证；所述弹性颗粒、超细纤维和植物纤维的组成和用量都是影响本发明所述过滤材料性能的重要因素。
就上述测试的本发明所述的过滤材料，实施例11和13的过滤材料综合性能最优；弹性颗粒、超细纤维和植物纤维的用量份存在最优范围，弹性颗粒的最优用量范围为6～10重量份，超细纤维的最优用量份范围为10～20重量份，植物纤维的最优用量范围为60～80重量份。

Claims (18)

1.一种含弹性颗粒的高分子纤维材料，由弹性颗粒、超细纤维和植物纤维组成，三种组分的重量份为：
弹性颗粒1～20重量份，超细纤维2～30重量份，植物纤维50～99重量份；
其中所述弹性颗粒粒径为10μm～90μm，选自聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、丁苯橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶中的一种或多种；
所述超细纤维为下述纤维的组合：
平均直径为0.3μm～2μm、长度为500nm～5mm的微纤维玻璃棉，平均直径为1μm～5μm、长度为3mm～6mm的PET纤维，和平均直径为1μm～5μm的短切玻璃纤维；其中微纤维玻璃棉的重量份为5～15份，PET纤维的重量份为1～10份，短切玻璃纤维的重量份为1～10份；
所述植物纤维的直径为10μm～50μm。
2.根据权利要求1所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料，其特征在于，所述弹性颗粒、超细纤维和植物纤维的重量份为：弹性颗粒1～15份，超细纤维5～25份，植物纤维70～99份。
3.根据权利要求2所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料，其特征在于，所述弹性颗粒、超细纤维和植物纤维的重量份为：弹性颗粒6～10份，超细纤维10～20份，植物纤维60～80份。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料，其特征在于，所述弹性颗粒为粒径10μm～90μm的热塑性聚氨酯弹性体。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料，其特征在于，所述植物纤维选自阔叶木纤维、闪急干燥阔叶木纤维、针叶木纤维、稻草纤维、茅草纤维、韧皮纤维、亚麻纤维、苎麻纤维、剑麻纤维、马拉尼麻纤维、木棉纤维、棉纤维、棉绒纤维的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料，其特征在于，所述植物纤维为闪急干燥阔叶木纤维，直径为10μm～30μm。
7.权利要求1至6中任一项所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料的制备方法，包括浆料的制备、湿法抄造成形和干燥；
所述浆料的制备包括如下具体步骤：
I.按照重量份准备弹性颗粒、超细纤维和植物纤维；
II.将所述超细纤维和弹性颗粒加入水中，制成分散均匀的悬浮液；
III.将所述植物纤维分散在水中，制成均匀的悬浮液；
Ⅳ.将步骤II和步骤III得到的悬浮液混合，搅拌均匀，得到浆料，所述浆料的质量百分比浓度为0.005～0.1％；或
I.按照重量份准备弹性颗粒、超细纤维和植物纤维；
II.将所述超细纤维和弹性颗粒加入水中，制成分散均匀的悬浮液；
III.向步骤II制备得到的悬浮液中加入所述植物纤维，混合均匀，得到所述浆料，所述浆料的质量百分比浓度为0.005～0.1％。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述湿法抄造成形是指所述浆料经长网纸机、圆网纸机、斜网纸机或手抄片器抄造成形；所述干燥是指平板干燥、红外干燥或烘缸干燥。
9.一种高松厚度的过滤材料，所述过滤材料的松厚度为5.9～9cm3/g，包括权利要求1至6中任一项所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料、或者根据权利要求7或8所述的制备方法制备得到的含弹性颗粒的高分子纤维材料，以及树脂；所述树脂通过表面施胶工艺均匀涂覆在所述含弹性颗粒的高分子纤维材料的表面，以所述过滤材料的总质量为基准，所述树脂占总质量的1～30wt％。
10.根据权利要求9所述的高松厚度的过滤材料，其特征在于，所述过滤材料的松厚度为5.9～7.5cm3/g。
11.根据权利要求9所述的高松厚度的过滤材料，其特征在于，所述树脂占所述过滤材料的总质量的20～30wt％。
12.根据权利要求9所述的高松厚度的过滤材料，其特征在于，所述树脂选自酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、脲甲醛、丙烯酸乳液、苯乙烯化丙烯酸乳胶、聚醋酸乙烯、聚醋酸乙烯类胶乳、苯丙乳液、氟丙烯酸乳液中的一种或几种。
13.根据权利要求12所述的高松厚度的过滤材料，其特征在于，所述树脂为酚醛树脂或苯乙烯化丙烯酸乳胶。
14.权利要求9至13中任一项所述的高松厚度的过滤材料的制备方法，包括经表面施胶工艺在权利要求1至6中任一项所述的含弹性颗粒的高分子纤维材料、或者根据权利要求7或8所述的制备方法制备得到的含弹性颗粒的高分子纤维材料的表面涂覆树脂。
15.根据权利要求14所述 的制备方法，其特征在于，所述制备方法，包括将质量百分比浓度为20～35％的所述树脂用表面施胶工艺均匀涂覆在所述含弹性颗粒的高分子纤维材料的表面。
16.权利要求9至13中任一项所述的高松厚度的过滤材料或者根据权利要求14或15所述制备方法制备得到的高松厚度的过滤材料在空气过滤中的应用。
17.一种空气过滤设备，包括权利要求9至13中任一项所述的高松厚度的过滤材料或者根据权利要求14或15所述制备方法制备得到的高松厚度的过滤材料。
18.根据权利要求17所述的空气过滤设备，其特征在于，空气过滤设备包括但不限于汽车空气滤清器、家用空气净化器、工业空气净化器、口罩、医院无菌室空气滤清器、制药洁净室空气滤清器、微电子洁净室空气滤清器。
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