CN113996119A - 一种空气过滤用抗菌抗病毒玻璃纤维棉毡的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空气过滤用抗菌抗病毒玻璃纤维棉毡的制备方法，首先，将超细玻璃纤维棉毡拆撕；其次，将TiO₂/Cu₂O/GO抗菌抗病毒纳米水性浆料稀释涂覆于单层玻璃棉表面或浸渍，形成单纤维表面包裹负载纳米抗病毒浆料，涂层厚度1‑2nm，涂层孔径≤2nm，得到复合材料；再次，将单层复合材料叠层成2mm厚的过滤棉毡；最后，控制40‑120℃之间对过滤材料进行三个阶段的分段固化，获得复合过滤材料。本发明制备的过滤材料特点在于玻璃纤维棉毡类滤料具有高效低阻性能，工艺简单，易于工业化，同时可有效灭活大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌等细菌和流感病毒、SARS等无包膜病毒，在汽车滤材、新风系统、白色家电等空气过滤领域具有广泛应用前景。

Description

一种空气过滤用抗菌抗病毒玻璃纤维棉毡的制备方法

技术领域

本发明涉及一种空气过滤用抗菌抗病毒玻璃纤维棉毡的制备方法，特别是涉 及一种纳米抗菌抗病毒材料改性超细玻璃纤维过滤棉毡的制备方法。

技术背景

空气过滤材料一直是国内外研究机构和学者研究的对象，包含纺织滤料和非 纺织滤料，非纺织滤料中包括无机和有机滤料。玻璃纤维类过滤材料是无机非纺 织类滤料的代表。常见的有连续玻璃纤维过滤布、膨体纱玻璃纤维滤料和针刺毡 玻璃纤维滤料，玻璃纤维覆膜滤料。玻璃纤维熔喷滤料，是优异聚结和空气净化 材料。具有容尘量高，抗霉菌，阻力低耐老化等特性。是化纤滤材不可替代的核 心介质。而基于超细玻璃纤维棉与纳米抗菌抗病毒复合材料的研究较少。

绝大多数空气过滤材料研究的单一性和局限性，设计开发新型具有高效低阻 过滤、高效杀菌和持续有效灭活病毒功能的抗菌抗病毒滤料成为当前空气过滤技 术扩展研究的一个重要方向。

申请号CN201610928296.2的中国专利公开了一种过滤材料的制备方法。所 述过滤材料包括支撑材料及附着在支撑材料表面的过滤层，所述过滤材料的厚度 为0.005～3.0mm、平均孔径为0.05～100μm，孔隙率为35～80％，所述方法包 括以下步骤：1)选择先驱体粉末，所述先驱体为构成过滤层的元素组成的化合物； 2)将先驱体粉末分散于分散剂和粘结剂中形成均一的浆体；3)在支撑材料表面涂 覆所述浆体并干燥，得到过滤材料前驱体；4)采用能量束以一定速率扫射过滤材 料前驱体的附着有先驱体桨体的表面，使被照射的先驱体熔化后再冷却凝固，即 得过滤材料。通过该方法可以得到过滤性能好，物化性能稳定的过滤材料。

申请号为CN201580040463.3的日本专利公开了一种过滤材料、使用该过滤 材料的滤芯、及过滤材料的制备方法，本发明提供一种过滤材料，具有：厚度为0.5mm以上的蓬松纤维片层、以及摩擦带电无纺布层，所述摩擦带电无纺布层中 混合存在有构成树脂不同的两种以上的纤维，所述摩擦带电无纺布层构成纤维进 入蓬松纤维片层。本发明提供一种三层过滤材料，其在厚度为0.5mm以上的蓬 松纤维片层之间具有摩擦带电无纺布层，摩擦带电无纺布层构成纤维进入蓬松纤 维片层；并且，所有的蓬松纤维片层均含有极限氧指数为20以上的纤维，且具 有摩擦带电无纺布层的0.5倍以上的单位面积重量。本发明的滤芯以折叠的状态 具有所述过滤材料。

申请号为CN201510701479.6的中国专利公开了一种多层过滤材料制备方法， 本发明涉及一种多层过滤材料制备方法，具体步骤为：将长石、纯碱、硼酸、石 灰石等原料进行混合，制成玻璃球，在组合式窑炉将玻璃球熔融，在漏板进行一 次拉丝，经过燃烧室的火焰喷吹成为玻璃纤维，经过集棉室，在出口处与粘结剂 混合，成为多层玻璃棉毡，棉毡在负压风机的作用下，在棉毡下表面铺设无纺布， 进入固化炉固化之后，成为多层玻璃纤维过滤材料。本发明采用火焰喷吹法制备 玻璃纤维均匀性好、直径小和强度高；多层玻璃纤维棉毡与无纺布组成的多级玻 璃纤维过滤材料，既能过滤颗粒直径小的杂质，又保持较大的尘容量，使用寿命 长，应用比较广泛；生产过滤材料一次成型，即保证产品的稳定和可靠性，又降 低了生产成本。

以上三种发明一定程度上过滤材料的制备问题和将其应用于某些领域问题。 申请号为CN201610928296.2的专利，未涉及到过滤材料的抗菌抗病毒性能，申 请号为CN201580040463.3的专利，无法解决过滤材料静电消失问题，申请号为 CN201510701479.6的专利，火焰喷吹法获得过滤毡，但无法过滤细菌病毒。

病毒比细菌小得多，一般在几十至几百纳米范围内。将纳米复合材料制备成 浆料，用于涂覆和浸渍超细玻璃纤维棉毡，进而使得相应材料或产品能够吸附和 灭活病毒，将对病毒类疾病的防治起到非常积极的作用。目前国内外相关报道较 少。

发明内容

本发明旨在提升现有技术，提供一种抗菌抗病毒纳米材料浆料的制备方法， 其特征在于包括以下顺序步骤：

1.一种抗菌抗病毒纳米水性浆料的制备方法，其特征在于包括以下顺序的步 骤：

(1)将火焰喷吹方法获得平均纤维直径在1-2μm的超细玻璃纤维棉毡拆 撕成0.2-0.4mm的单层。

(2)将纳米TiO₂加入到Cu(NO₃)₂水溶液中，再加入一定量的NaOH水溶 液、葡萄糖水溶液、PVP水溶液、GO水溶液，超声混合反应，然后洗涤，100～ 140℃下真空干燥，得到TiO₂/Cu₂O/GO纳米复合材料；

(3)将5～20％wt的乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂，0.3～5％wt的十二烷基 硫酸钠表面活性剂，3～5％wt的乙醇分散剂，30～50％wt聚丙烯酸粘结剂混合， 配成混合分散溶液；

(4)将TiO₂/Cu₂O/GO纳米复合材料加入到混合分散溶液中，搅拌后得到 抗菌抗病毒纳米水性浆料；

(5)将超细玻璃棉单层在抗菌抗病毒纳米水性浆料中浸渍，或者将后者稀 释涂覆于玻璃棉表面，形成单纤维表面包裹负载纳米抗病毒浆料，涂层厚度 1-2nm，涂层孔径≤2nm；

(6)将浸渍或涂覆后的单层玻璃纤维棉叠层，层数5-10，形成2mm左右 厚度的玻璃纤维过滤毡；

(7)将玻璃纤维毡分段固化，避免板结，影响过滤毡的孔隙率，降低容尘 量，第一阶段40-60℃，固化3-5min；第二阶段60-90℃，固化2-3min；第三阶 段90-120℃，固化2-3min。

本发明的有益效果在于：

1.所述的过滤棉毡具有高效低阻特性，对于颗粒物和微生物、细菌、病毒 的过滤效率高于同类过滤材料。

2.所述纳米水性浆料，易于制备及保存，能保证其中纳米材料对细菌病毒 的高效灭活性能；

3.所述分层涂层或浸渍纳米浆料后层叠的过滤毡，孔隙率、容尘量基本无 变化，抗菌抗病毒纳米材料的涂覆，提高了棉毡的过滤效率，同时增加了过滤材 料灭活病毒的性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，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，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发 明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例1

一种抗菌抗病毒纳米复合粉体水性浆料的制备方法，其特征在于包括以下顺 序步骤：

(1)将火焰喷吹方法获得平均纤维直径在1.3μm的超细玻璃纤维棉毡拆撕 成0.4mm的单层。

(2)将纳米TiO₂加入到Cu(NO₃)₂水溶液中，再加入一定量的NaOH水溶 液、葡萄糖水溶液、PVP水溶液、GO水溶液，超声混合反应，然后洗涤，100～ 140℃下真空干燥热解，得到TiO₂/Cu₂O/GO纳米复合材料；

(3)将10％wt的乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂，2％wt的十二烷基硫酸钠表 面活性剂，3％wt的乙醇分散剂，40％wt聚丙烯酸粘结剂混合，配成混合分散溶 液；

(4)将TiO₂/Cu₂O/GO纳米复合材料加入到混合分散溶液中，搅拌后得到 抗菌抗病毒纳米水性浆料；

(5)将超细玻璃棉单层在抗菌抗病毒纳米水性浆料中浸渍，形成单纤维表 面包裹负载纳米抗病毒浆料，涂层厚度1.5nm，涂层孔径2nm；

(6)将浸渍或涂覆后的单层玻璃纤维棉叠层，层数5，形成2mm厚的玻璃 纤维过滤毡；

(7)将玻璃纤维毡分段固化，避免板结，影响过滤毡的孔隙率，降低容尘 量，第一阶段60℃，固化5min；第二阶段80℃，固化2min；第三阶段110℃， 固化2min。

(8)分别取2*10cm面积的复合滤料和对照布，放入无菌1.5mlEP管中， 加入800μl的副流感病毒液混合均匀后，在室温下作用30min，期间每隔5min， 混合复合滤料瑜病毒液混合物，保证复合滤料瑜病毒充分作用。作用30min后， 3000rpm离心5min，每管吸取250μl上清液于新的无菌EP管中(保证每管吸取 上清等量)。此后，对含有病毒的上清进行灭活处理，再进行提取RNA做3个 重复的qRT-PCR实验。

(9)测试结果显示，复合滤料呢个有效灭活副流感病毒，灭活率达85％以 上。

实施例2

(1)取5块复合滤料单位样品的试样，试样有效面积为50cm²，固定压差 为127Pa条件下进行透气率检测，测试结果透气性为45cm/s；

(2)选取中位径≥0.3微米的KCl颗粒物，以85L/min的测试流量，对上 述同规格复合滤料进行过滤性能、初阻力测试，测试结果为颗粒物过滤效率≥ 99％，初阻力≤120Pa。

上述仅为本发明的一个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此， 凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的 行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施 例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护 范围。

Claims (1)

1.一种空气过滤用抗菌抗病毒玻璃纤维棉毡的制备方法，其特征在于包括以下顺序的步骤：

(1)将火焰喷吹方法获得平均纤维直径在1-2μm的超细玻璃纤维棉毡拆撕成0.2-0.4mm的单层。

(2)将纳米TiO₂加入到Cu(NO₃)₂水溶液中，再加入一定量的NaOH水溶液、葡萄糖水溶液、PVP水溶液、GO水溶液，超声混合反应，然后洗涤，100～140℃下真空干燥，得到TiO₂/Cu₂O/GO纳米复合材料；

(3)将5～20％wt的乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂，0.3～5％wt的十二烷基硫酸钠表面活性剂，3～5％wt的乙醇分散剂，30～50％wt聚丙烯酸粘结剂混合，配成混合分散溶液；

(4)将TiO₂/Cu₂O/GO纳米复合材料加入到混合分散溶液中，搅拌后得到抗菌抗病毒纳米水性浆料；

(5)将超细玻璃棉单层在抗菌抗病毒纳米水性浆料中浸渍，或者将后者稀释涂覆于玻璃棉表面，形成单纤维表面包裹负载纳米抗病毒浆料，涂层厚度1-2nm，涂层孔径≤2nm；

(6)将浸渍或涂覆后的单层玻璃纤维棉叠层，层数5-10，形成2mm左右厚度的玻璃纤维过滤毡；

(7)将玻璃纤维毡分段固化，避免板结，影响过滤毡的孔隙率，降低容尘量，第一阶段40-60℃，固化3-5min；第二阶段60-90℃，固化2-3min；第三阶段90-120℃，固化2-3min。