CN115845497A - 一种过滤材料及滤芯 - Google Patents
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Abstract
一种过滤材料及滤芯，其特征在于：过滤材料从下到上依次包括无纺布基材层（1）、耐腐蚀金属膜层（2）、纳米纤维膜层（3）；其中无纺布基材层（1）中磷元素的含量为0.2－10%；耐腐蚀金属膜层（2）的材质为金属活泼性在铁之后的金属材质；纳米纤维膜层（3）中纳米纤维的直径在1－500nm。本发明的过滤材料，硬挺度好、强力佳、耐腐蚀性好、过滤效率高，同时具有优异的导电性和耐燃性能，适用于过滤材料领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤材料及滤芯，应用于过滤领域。
背景技术
医药食品、金属制造、锂电池加工等生产制造领域，不可避免的在加工生产过程中有大量粉尘产生，为了防止粉尘对人体的伤害以及对环境的污染，粉尘的过滤与收集至关重要。为了保证良好的粉尘收集效率和效果，滤芯及滤材的性能至关重要。例如电池加工领域，由于粉尘极容易产生静电集聚现象，粉尘与滤材的摩擦极其容易产生火花造成燃烧甚至爆炸的危险，同时，随着滤芯的长期使用，偶尔依然会有静电火星产生的风险，此时滤材还需具备优异的阻燃特性，防止火灾等事故的发生。如何让滤材兼具导电难燃、同时还具有优异的过滤性能和较长的使用寿命，是本领域亟待解决的技术难题。
如中国专利CN108211517A中公开了一种耐热抗腐蚀过滤材料及其制备方法，其选用难燃耐腐蚀的PPS素材作为原料进行过滤材料的加工，解决了材料难燃耐腐蚀的性能，使用寿命较长，但是其加工成本高昂，同时对于材料的导电性能以及如何防止粉尘堵塞导致材料失效等问题，并没有给出解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种过滤效率高、导电性优异、难燃性良好、使用寿命长的过滤材料。
本发明的技术解决方案如下：
一种过滤材料，从下到上依次包括无纺布基材层（1）、耐腐蚀金属膜层（2）、纳米纤维膜层（3）；其中无纺布基材层（1）中磷元素的含量为0.2－10%；耐腐蚀金属膜层（2）的材质为金属活泼性在铁之后的金属材质；纳米纤维膜层（3）中纳米纤维的直径在1－500nm。
上述过滤材料，其特征在于所述无纺布基材层（1）中的纤维直径在10－80微米。
上述过滤材料，其特征在于，所述耐腐蚀金属膜层（2）的材质为镉、钴、铅、镍、铜五种金属中的一种或几种的组合。
上述过滤材料，其特征在于，所述纳米纤维膜层（3）的纤维材质为含氟纤维。
上述过滤材料，其特征在于，所述无纺布基材层（1）含有环磷酸酯阻燃剂。
上述过滤材料，其特征在于，所述耐腐蚀金属膜层（2）的表面电阻在0.5－500欧姆。
上述过滤材料，其特征在于，所述纳米纤维膜层（3）的克重在0.5－6g/m2。
上述过滤材料，其特征在于，材料在纵向方向上具有瓦楞结构且瓦楞高度在1-5mm。
上述过滤材料，其特征在于，包括如下加工顺序，将无纺布基材层先进行金属镀膜加工，镀膜克重在0.1-2g/m2，金属晶粒大小在0.1-10nm，然后进行难燃浸渍加工干燥温度在100-230℃，最后进行表面纳米纤维膜加工。
一种滤芯，其特征在于，包含权利要求1－9中所述任意的过滤材料。
本发明的有益效果：
本发明的过滤材料及滤芯，过滤效率优异、清灰效果好、过滤阻力低，材料导电性能优异、加工使用过程中导电保持性佳，同时材料具有优异的阻燃性能，安全性高。本发明的材料和滤芯可广泛使用于气体及液体过滤领域，产品安全系数高、使用寿命长、过滤性能稳定可靠。
具体实施方式
本发明的过滤材料，从下到上依次包括无纺布基材层（1）、耐腐蚀金属膜层（2）、纳米纤维膜层（3）；其中无纺布基材层（1）中磷元素的含量为0.2－10%；耐腐蚀金属膜层（2）的材质为金属活泼性在铁之后的金属材质；纳米纤维膜层（3）中纳米纤维的直径在1－500nm。
其中无纺布基材层（1）主要起到支撑作用，因此需要一定的强度和硬挺度，本发明的基材层克重优选100-280g/m2，若基材层的克重较低，低于100g/m2时，基材层的强度较低，支撑作用减弱，从而造成使用寿命下降；而若基材层克重较高，高于280g/m2时，则基材层较厚，滤材阻力会急剧上升，同时克重增加必然导致基材层厚度增加，厚度增大会增加滤芯打折组装的难度，影响滤芯的使用寿命。此外，基材层的纤维纤度优选0.9-3.5dtex，若基材层纤维的纤度较低，低于0.9dtex时，滤材基材层纤维排列致密，过滤阻力增大，造成使用过程中噪音和能耗过大；另一方面若基材层纤维的纤度较大，大于3.5dtex时，材料的孔隙和孔径较大，过滤效率下降，同时由于孔径较大且有不均匀的隐患，因此容易产生过滤弱节，造成堵孔，滤芯失效等问题。
本发明基材层（1）的纤维优选双折射率在0.001-0.050的纤维素纤维材料或聚酯材料，一般而言，纤维素纤维的耐热性较好，合成纤维次之，蛋白质纤维最差。此外材料在使用过程中或多或少都会受到一定的温度影响，在热作用下纤维的聚集态结构可能会发生改变，造成纤维的结晶解体，取向下降，双折射率降低，进而影响材料的强度和使用寿命，本发明的基材层纤维双折射率高于0.050的话，纤维的结晶度较高，材料会表现出结晶过高，加工使用过程中容易发生脆化，导致损坏，若基材层纤维的双折射率低于0.001的话，纤维结晶度极低，强力极差，进而材料的强力较低，尺寸稳定性差，进而导致材料的使用寿命较差。
本发明的基材层中磷元素的含量为0.2－10%；纤维材料的难燃，可以通过阻止纤维热分解、隔绝或稀释氧气和快速降温等原理实现，将有阻燃功能的阻燃剂加入到基材层，涂覆在纤维表面或浸渍于纤维内，可以提高材料的阻燃性，其中磷酸及其盐类阻燃剂，它们与纤维素结合后能降低纤维素发生脱水反应的活化能，从而起到阻止燃烧，提高难燃性的效果，但是同时要注意的是磷系阻燃剂对纤维损伤严重，因此本发明选用磷系阻燃剂进行难燃加工且基材层磷元素的含量在0.2-10%。若磷元素的含量低于0.2%，则阻燃剂无法充分发挥，材料整体的阻燃效果较差；若磷元素的含量高于10%，则阻燃剂在材料中含量过高，材料的阻燃效果较好，但是纤维损伤严重，同时金属膜层亦会导致损伤，因此本发明中基材层的磷元素的含量优选0.5-5%，更优选1%-3%。
本发明的耐腐蚀金属膜层（2）主要赋予材料优异的导电和防静电性能，材料在加工和使用过程中，不可避免的会受到氧化腐蚀等作用，为了使得材料具备长期且耐久性良好的导电性，因此耐腐蚀金属膜层（2）的材质选用金属活泼性在铁之后的金属材质。
常见金属的活泼性顺序为：锂、铯、钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、镉、钴、镍、锡、铅、（H）、 铜、汞、银、钯、铂、金，金属活泼性顺序在铁之前的金属材料，其反应活性较高，在空气中便可轻易氧化，使得材料导电性下降，甚至损坏变性，同时由于材料中存在磷系阻燃剂类物质，会使得较活泼的金属膜层的寿命进一步大幅下降，因此本发明的金属膜层的材质选用金属活泼性顺序在铁之后的材质，该类材料在正常状态下，物性稳定，不易被氧化腐蚀，且相对于涂炭以及导电剂/抗静电剂类材料，活性较低的金属材料还具备导电性能稳定长久，成本较低，外观均匀稳定等优势。
为了使金属膜层与基材层之间具有优异的附着牢度，本发明的金属膜层的加工方式优选真空溅射工艺。
本发明的耐腐蚀金属膜层（2），金属晶粒的尺寸优选在0.1-1.0nm。由于难燃剂一般都具有一定的腐蚀性，若金属晶粒的尺寸低于0.1nm，测镀金属加工时，激发的能量极大，对基材层易造成损伤，而若金属晶粒的尺寸大于1.0nm，则金属膜层附着强度相对较低，当金属晶粒与难燃剂接触时，亦或是受到外力作用时，会造成金属脱落的现象，使得材料的导电性降低甚至失效，使用时造成安全隐患。
本发明纳米纤维膜层（3），主要起到过滤的作用，且纳米纤维的直径在1－500nm。若纳米纤维直径过小，则纤维强度较低，纳米纤维膜层与粉尘摩擦时，极容易发生损坏，造成过滤效率下降；若纳米纤维直径过大，则过滤效率会降低，使得材料的过滤性能大打折扣。本发明的纳米纤维膜层（3）优选静电纺加工工艺制备而成的纳米纤维膜，该工艺制备的纳米纤维，无需粘合剂以及加热工序，可直接涂附在基材表面，加工便捷，过滤效率高；此外由于本发明具备耐久性优异的金属膜层，其不仅提高了材料的导电性，同时在进行纳米纤维加工的时候，金属膜层可以成为理想的负极材质，可以更好的接受纳米纤维，提高纳米纤维与基材层之间的范德华力，使得纳米纤维层的附着强力得到大幅的提高，从而提高了材料过滤性能的稳定性和耐久性。本发明的纳米纤维的直径优选20-400nm，更优选100-300nm。
本发明的滤材料，所述无纺布基材层（1）中的纤维直径在10－80微米。若基材层纤维的直径过低，基材层纤维排列紧密，过滤阻力增大，造成使用过程中噪音和能耗过大，同时纤维越细，材料越软，滤材的打折和阻力难度也会加大；另一方面若基材层纤维的直径较大，材料的孔隙和孔径也就较大，会导致材料的过滤效率下降，同时由于孔径较大且有不均匀的隐患，孔径较大部位对纳米纤维支撑作用不足，易造成纳米纤维损坏，材料堵孔，滤芯失效等问题。因此本发明的基材层中的纤维直径还优选15-60微米，更优选20-50微米。
本发明的过滤材料，耐腐蚀金属膜层（2）的材质为镉、钴、铅、镍、铜五种金属中的一种或几种的组合。这五种金属材质的活泼性顺序均在铁之后，且都可以进行真空溅射镀膜加工，是理想的导电金属膜层材质；考虑导经济性和加工难易度，本发明的金属膜层材质优选镍金属或镍铜金属。镍的外围电子排布3d84s2，位于第四周期第八族，化学性质比铁稳定，室温时在空气中难氧化，不会与阻燃剂反应，耐酸碱等化学药剂，且阻燃性能优异，与基材层的附着牢度佳。并且在进行纳米纤维加工时，意外发现含镍金属膜层与纳米纤维的结 合牢度极佳，在做成滤芯后使用时，反复喷吹后纳米纤维不脱落，过滤效率高且经久耐用。
本发明的过滤材料，所述纳米纤维膜层（3）的纤维材质为含氟纤维。在滤材加工和使用过程中，纳米纤维也不可避免的会受到氧化侵蚀的作用，同时由于纳米纤维纤度极细，因此比表面积极大，因此非常容易与物质发生反应，因此为提高纳米纤维膜层的耐久性，纳米纤维材质优选耐化学性优异的含氟纤维，具体包括聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、可溶聚四氟乙烯PFA、以及聚砜类的共聚物等。
本发明的过滤材料，所述无纺布基材层（1）的磷元素来源主要是含有环磷酸酯的阻燃剂。磷系阻燃剂安全稳定，相对于卤系阻燃剂更广泛被各领域采用，其中环磷酸酯和磷酸铵类阻燃剂最为常用；本发明的阻燃处理的配方以及加工方法如下：
将配方为，将无纺布基材层加入，环磷酸酯阻燃剂 5%－20%、交联剂1－2%、渗透剂0－0.1%、防泳移剂0－0.1%的加工药剂中进行浸渍、轧液加工，轧液率在30－100%，烘干温度80-150℃。轧液率低于30%的时候，容易导致阻燃剂涂敷不匀，阻燃性不佳，轧液率高于100%时，容易造成阻燃剂上液过多，损伤材料，以及干燥不良等问题；干燥烘干温度不能过低，低于80℃时会影响加工速率，同时干燥速度过慢容易造成材料产生褶皱，干燥温度高于150℃时，可能会对基材层和金属膜层造成影响，使得基材层强度和导电性下降。
本发明的过滤材料，金属膜层（2）的表面电阻在0.5－500欧姆。材料的表面电阻决定了其导电以及防静电性能的好坏，在静电易发生的工况下，导电性良好的过滤材料可以消除静电防止静电火花造成危险；若材料的表面电阻小于0.5欧姆时，材料的表面金属膜层的厚度必然较厚，较厚的金属膜层，会影响材料的过滤阻力，同时在进行金属膜层的加工过程中高温和高电压也会严重损坏材料的强力性能；另一方面，若材料的表面电阻大于500欧姆时，材料的导电性能比较普通，在静电突然产生的时候，消除静电效果较差，同时在使用过程中，随着粉尘的不断摩擦和覆盖，其导电性能是逐渐下降的，若导电性能下降较多，材料的导电和移除静电电荷的功能将会大打折扣，因此本发明的材料表面电阻优选5-300欧姆，更有选20-200欧姆。
本发明的过滤材料，所述纳米纤维膜层（3）的克重在0.5－6g/m2。纳米纤维膜层主要提供材料的过滤性能，若纤维膜层的克重较低，小于0.5g/m2的话，材料的纳米纤维较少，过滤拦截效率一般；若纳米纤维膜层的克重较大，大于6g/m2的话，材料的纳米纤维较多，容易薄膜化，导致材料的阻力大幅度提升，使得使用时的噪音和能耗大幅增加。因此本发明的纳米纤维膜层的克重，还优选0.8-3g/m2，更优选1-2g/m2。
本发明的过滤材料，在纵向方向上具有瓦楞结构且瓦楞高度在1-5mm。过滤材料一般为了提高过滤面积，都会进行打折后再去使用，打折的褶高一般在5-50mm，褶间距在2-20mm，而打折后，特别是褶间距较小时，滤材会有褶与褶贴合在一起，造成等效过滤面积大幅下降的风险，因此本发明的过滤材料在打折方向也就是纵向方向上设置有瓦楞结构，瓦楞结构可以有效防止材料褶与褶的贴合问题，使得材料的等效过滤面积不会因为，风压等影响大幅度降低，保证滤芯可以长久有效的使用。瓦楞结构可以在基材层加工时后直接赋予，也可以在后加工时，进行打瓦楞加工。本发明的瓦楞高度还优选2-4mm。
本发明的过滤材料，包括如下加工顺序，将无纺布基材层先进行金属镀膜加工，镀膜克重在0.1-2g/m2，金属晶粒大小在0.1-10nm，然后进行难燃浸渍加工，最后进行表面纳米纤维膜加工。本发明的无纺布基材层既可以是湿法成网的无纺布材料，也可以是干法成网的无纺布材料，加工出来的无纺布基材层首先进行金属真空溅射镀膜加工，镀膜加工一定要在纳米纤维加工之前，否则会损伤纳米纤维，同时镀膜加工最好要在阻燃加工前，因为阻燃加工会影响镀膜加工的均匀性，同时镀膜加工可能会使阻燃加工效果消失；金属膜层的克重在0.1-2g/m2，若克重小于0.1g/m2的话，材料的表面电阻过大，导电性较差，并且材料有镀不匀的风险；若克重大于2g/m2，材料表面金属较多，镀膜加工时间较长，易导致滤材强度降低，使用寿命降低的隐患；金属晶粒的大小在0.1-10nm，金属晶粒小于0.1nm的话，必须选用原子尺寸较小的金属进行加工，原子尺寸较小的金属，活泼性较强，导电耐久性和耐难燃剂性能较差，当金属晶粒大于10nm时，金属晶粒大，与基材层的附着力就会变小，金属膜层的附着牢度变差，亦会使材料的导电耐久性下降。金属镀膜后，进行耐燃加工，难燃加工需要在纳米加工之前，否则会对纳米纤维层造成损伤；最后进行纳米纤维加工，镀完金属膜的基材层能很好的作为负极材料，作为接收纳米纤维的载体，使得纳米纤维具有良好的接着牢度。
本发明的一种滤芯，包含权利要求1－9中所述任意的过滤材料。将本发明的过滤材料，进行打折组立加工，制得打折滤芯材料，滤芯具备优异的打折性和导电性，同时还具有良好的过滤效率和安全阻燃性能。
通过以下实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于实施例，实施例中的各物性参数由下面方法测定。
【无纺布基材层的纤维直径】
采用SEM电子显微镜拍摄样品表面，拍摄倍率为500倍，随机测量无纺布基材层纤维的直径（宽度），取30次测量结果的平均值，该平均值为无纺布基材层的纤维直径。
【纳米纤维的直径】
采用SEM电子显微镜拍摄样品表面，拍摄倍率为5000倍，随机测量纳米纤维膜层纤维的直径（宽度），取30次测量结果的平均值，该平均值为纳米纤维膜层的纤维直径。
【磷元素含量】
采用SEM-EDX对无纺布基材层的截面进行样品扫描，分析样品元素成分和含量，取5次测量结果的平均值，该平均值为无纺布基材层的磷元素含量。
【金属晶粒尺寸】
采用扫描隧道显微镜(STM)或者原子力显微镜(AFM)对样品表面进行观测，拍摄倍率为10万-200万倍，随机测量附着在基材层上的金属晶粒尺寸，若为不规则形态，尺寸最小的维度进行测量，其结果为金属晶粒尺寸，取30次测量结果的平均值，该平均值为金属晶粒的尺寸。
【表面电阻】
根据GB1410-1989固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法对样品的耐腐蚀金属膜层的表面电阻进行测量。测量结果为材料的表面电阻。
【瓦楞高度】
使用直尺对材料瓦楞处最高点与最低点的距离进行测量，测量结果为瓦楞高度，取30次测量结果的平均值，该平均值为瓦楞高度。
【过滤效率】
使用TSI8130测试设备，对材料的过滤效率进行测试，气溶胶粒子为氯化钠，测量风速为3.2m/min，测量面为纳米纤维膜层，取10次过滤效率测量结果的平均值，该平均值为过滤效率。
【过滤阻力】
使用TSI8130测试设备，对材料的过滤效率进行测试，气溶胶粒子为氯化钠，测量风速为3.2m/min，测量面为纳米纤维膜层，取10次过滤阻力测量结果的平均值，该平均值为过滤阻力。
【结构阻力】
将材质制备成，直径325mm，高660mm的滤筒，滤筒褶高45mm，褶数300；将制备好的滤筒，放入小型集尘机中，在风量为10m3/min状态下测量其阻力，该阻力为结构阻力。
【使用寿命】
将材质制备成，直径325mm，高660mm的滤筒，滤筒褶高45mm，褶数300；将制备好的滤筒，放入小型集尘机中，在风量为10m3/min状态下进行使用，入口粉尘浓度为20g/m2，当滤芯阻力到达1000Pa时进行反向喷吹，当反向喷吹后阻力依然在600Pa以上、或者设备发生漏粉，亦或者因其它问题造成滤芯损坏失效时，此时喷吹的次数为使用寿命。
【难燃性】
根据UL94塑料材料阻燃性能评价标准，采用水平燃烧法对材料的难燃性进行评价。测量结果为材料的难燃性结果。
实施例1
选用纤维直径为40微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表1。
实施例2
选用纤维直径为40微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在2%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表1。
实施例3
选用纤维直径为40微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在10%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表1。
实施例4
选用纤维直径为40微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为1nm；加工完成后的材料物性参数参见表1。
实施例5
选用纤维直径为40微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为500nm；加工完成后的材料物性参数参见表1。
实施例6
选用纤维直径为10微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表1。
实施例7
选用纤维直径为80微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表1。
实施例8
选用纤维直径为40微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为0.1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表2。
实施例9
选用纤维直径为40微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为2g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表2。
实施例10
选用纤维直径为40微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为0.5g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表2。
实施例11
选用纤维直径为40微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为6g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表2。
实施例12
选用纤维直径为40微米，无瓦楞的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表2。
实施例13
选用纤维直径为16微米，瓦楞高度为3.5mm的聚酯纤维干法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表2。
实施例14
选用纤维直径为40微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行铜金属镀膜加工，铜金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为2.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表2。
比较例1
选用纤维直径为40微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行铝金属镀膜加工，铝金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表3。
比较例2
选用纤维直径为40微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PLA，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表3。
比较例3
选用纤维直径为40微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；最后在金属镀膜层面进行静电纺纳米纤维加工，纳米纤维材质为PVDF，纳米纤维膜层克重为1.5g/m2，纤维直径为200nm；加工完成后的材料物性参数参见表3。
比较例4
选用纤维直径为40微米，瓦楞高度为3.5mm的木浆纤维素纤维湿法无纺布为无纺布基材层，对基材层表面进行镍金属镀膜加工，镍金属镀膜克重为1g/m2，晶粒尺寸为1.0nm；然后将镀金属后的基材层进行阻燃浸渍加工，使得磷元素含量在5%；加工完成后的材料物性参数参见表3。
表1
表2
表3
根据上述表，
（1）由实施例1-3可知，同等条件下，实施例2中磷元素的含量较低，阻燃性能较差；实施例3中磷元素含量较多，对基材层造成损坏，材料使用寿命较低。。
（2）由实施例1、4、5可知，同等条件下，实施例4中纳米纤维直径较低，过滤阻力偏大过大，使用寿命较低；实施例5中纳米纤维直径较大，过滤效率较低，容易造成堵孔，使用寿命较低。
（3）由实施例1、6、7可知，同等条件下，实施例6中基材层纤维径较低，纤维排列紧密，阻力较大，使用寿命较低；实施例7中集采曾纤维直径较大，对纳米纤维层的支撑作用较差，材料的使用寿命较低。
（4）由实施例1、8、9可知，同等条件下，实施例8中耐腐蚀金属膜层的克重较低，导电性能较差；实施例9中耐腐蚀金属膜层的克重较高，导电性较好，但是由于金属膜层较多，容易发生脱落，使用寿命较短。
（5）由实施例1、10、11可知，同等条件下，实施例10中纳米纤维膜层的克重较低，过滤效率偏低，使用寿命一般；实施例11中纳米纤维的克重较大，过滤阻力偏高，使用寿命较短。
（6）由实施例1与实施例12可知，同等条件下，实施例12中基材层中没有瓦楞结构，做成滤芯后结构阻力偏高，使用寿命较短。
（7）由实施例1与实施例13可知，同等条件下，实施例13中选用强力更好的聚酯纤维无纺布材质，所得材料的使用寿命较长。
（8）由实施例1与实施例14可知，同等条件下，实施例14中金属镀膜材质选用铜材质，其耐腐蚀和附着牢度相对于镍金属偏低，材料使用寿命较低。
（9）由实施例1与比较例1可知，同等条件下，比较例1中金属镀膜材质选用铝材质，铝为金属活泼性在铁之前的物质，其稳定性较差，阻燃加工后，铝层大量脱落消失，不具有使用性能。
（10）由实施例1与比较例2可知，同等条件下，比较例2中纳米纤维膜层的材质为PLA材质，PLA材质耐候性较差，遇水或微生物极其容易分解，材料做成滤芯后，过滤效率易大幅度降低，不具有使用性能。
（11）由实施例1与比较例3可知，同等条件下，可以看出，材料的没有进行阻燃处理，不含有磷元素，其不具备难燃性，材料无法在需要难燃的工况下使用。
（12）由实施例1与比较例4可知，同等条件下，比较例4中材料不含有纳米纤维层，材料的过滤效率极低，无法起到过滤粉尘的作用。
Claims (10)
1.一种过滤材料，其特征在于：从下到上依次包括无纺布基材层（1）、耐腐蚀金属膜层（2）、纳米纤维膜层（3）；其中无纺布基材层（1）中磷元素的含量为0.2－10%；耐腐蚀金属膜层（2）的材质为金属活泼性在铁之后的金属材质；纳米纤维膜层（3）中纳米纤维的直径在1－500nm。
2.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于所述无纺布基材层（1）中的纤维直径在10－80微米。
3.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述耐腐蚀金属膜层（2）的材质为镉、钴、铅、镍、铜五种金属中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述纳米纤维膜层（3）的纤维材质为含氟纤维。
5.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述无纺布基材层（1）含有环磷酸酯阻燃剂。
6.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述耐腐蚀金属膜层（2）的表面电阻在0.5－500欧姆。
7.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述纳米纤维膜层（3）的克重在0.5－6g/m2。
8.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，在材料纵向方向上具有高度在1-5mm的瓦楞结构。
9.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，包括如下加工顺序，将无纺布基材层先进行金属镀膜加工，镀膜克重在0.1-2g/m2，金属晶粒大小在0.1-10nm，然后进行难燃浸渍加工干燥温度在100-230℃，最后进行表面纳米纤维膜加工。
10.一种滤芯，其特征在于，包含权利要求1－9中所述任意的过滤材料。
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