專利名稱：一種空氣過濾材料及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空氣過濾材料及其制備方法，具體地說涉及一種用于空調的空氣過濾復合材料，特別是涉及一種可同時對空氣中的粒污染物、氣態(tài)污染物有效過濾的材料。
背景技術：
隨著空調的日益普及以及大量新型建筑裝飾材料的廣泛應用，導致室內空氣污染進一步加劇，室內空氣品質問題變得更加突出，大量研究結果證明，室內空氣品質與人體的健康有著密切的關系，其中尤以揮發(fā)性有機化合物(VOC)等氣態(tài)污染物對人體的危害最為嚴重，但是由于對揮發(fā)性有機物缺乏高效實用的凈化手段，目前在空調系統(tǒng)(包括小型空調機組)中并未采取有針對性的措施。因而，現(xiàn)有空調系統(tǒng)的空氣凈化方式是不完備的，亟待改進。
為此，高效空氣過濾材料及期制備的開發(fā)研究得到人們十分廣泛的重視，許多專利公開了各自的技術。
眾所周知，室內空調的普及率正在逐年提高，它所用的過濾材料大多是普通塑料機織濾網(wǎng)，孔隙較大，僅能濾去較大的塵粒。室內空氣凈化器是空氣過濾材料的又一潛在市場。人的90％時間是在室內度過的，但室內空氣污染有可能要遠甚于室外的空氣，空氣中含有煙霧、霉菌，孢子、細菌、纖維、塵粒等。用空氣凈化器除去室內污染物是一種有效的方法，空氣凈化器的過濾材料一般是超細玻璃纖維?？諝鈨艋髟诟鲊l(fā)展均較快，美國空氣凈化器市場的年增長率在10％以上。普通空氣凈化器無法除去室內有害氣體，這些氣體的成份十分復雜，僅香煙煙氣中就含有數(shù)百種氣體成分，再加上裝修材料中散發(fā)出的醛系、苯系物，各種污染源散發(fā)的CO、SO2、NOx、NH3等直接危害人體健康，要消除這一危害需采用功能性空氣過濾材料。而已公開的專利技術未能滿足現(xiàn)代社會對空氣過濾材料的多功能，長時效，可反復使用，價格低的綜合要求。申請人在中國專利申請?zhí)?004100167006中公開了一種過濾材料，雖然具有較好的過濾性能，但是，還存在某一些不足，其中，納米顆粒的光催化劑在過濾材料上的附著力不能，持久性還不能理想，對于有些極性物質的過濾，還不能完善，需要改進。

發(fā)明內容
本發(fā)明需要解決的技術問題是公開一種空氣過濾材料及制備方法，以滿足當代社會對空氣有效過濾的問題。
本發(fā)明所說的空氣過濾材料材料由帶有靜電的極化的熔噴聚丙烯無紡布過濾層和含有納米顆粒的光催化劑的復合材料氧化層通過針刺而使兩層的纖維相互纏繞復合而成。
所說的帶有靜電的極化的熔噴聚丙烯無紡布過濾層由極化的熔噴聚丙烯無紡布和錨固在聚丙烯無紡布上的經(jīng)過表面處理的納米磁性顆粒構成。
其中，所說的極化的熔噴聚丙烯無紡布纖維細度為1.7～3.3dtex，纖維長度為35～38cm，厚度為0.35～0.6mm；術語“極化”指的是在高電流、低電壓的作用下，空氣被電離后，在電荷地電場和空氣動力作用下埋入熔噴聚丙烯無紡布纖維中，形成能永久保持極化的電介質，即永電體，亦即熔噴聚丙烯無紡布被極化。
所說的納米磁性顆粒為Fe3O4，其粒徑為500～1500納米；
納米磁性顆粒的重量為聚丙烯無紡布過濾層總重量的0.01～0.1％；所說的含有納米顆粒的光催化劑的復合材料氧化層為通過針刺而使兩層的纖維相互纏繞的滌綸層和丙綸層的針刺復合材料，其中，滌綸∶丙綸＝25～75，重量比，纖維細度為1.5～4.2dtex，纖維長度為27～10cm，厚度為0.35-0.6mm，納米顆粒的光催化劑為TiO3，外觀為白色，粒徑為6～60nm，催化劑含量為1～10％，重量。
帶有靜電的極化的熔噴聚丙烯無紡布過濾層是這樣制備的(1)將納米磁性顆粒與偶連劑的水溶液攪拌混合，進行納米磁性顆粒的表面處理，所說的偶連劑優(yōu)選硅烷偶連劑，如γ氨基丙基三乙氧基硅烷，可采用市售產(chǎn)品；偶連劑水溶液的重量濃度為5～10％，偶連劑水溶液中，納米磁性顆粒的濃度為1～10克/毫升；處理溫度為30～60℃，處理時間為1～3小時；(2)然后將聚丙烯無紡布過濾層浸漬于上述含有納米磁性顆粒的溶液中，攪拌，，滾動，壓軋，浸漬溫度為30～60℃，處理時間為2～10小時；含有納米磁性顆粒的溶液的重量為聚丙烯無紡布的5～10倍；(3)離心過濾，干燥，獲得負載有納米磁性顆粒聚丙烯無紡布；(4)將空氣在加有偏壓的電暈針的作用下電離，形成電離空氣，然后將步驟(3)的熔噴聚丙烯無紡布通過電離空氣，在電荷地電場和空氣動力作用下，電離空氣埋入纖維中，形成能永久保持極化的電介質，即永電體，即獲得帶有靜電的空氣過濾材料，極化處理的靜電值2000～3500v/cm。
本發(fā)明的空氣過濾材料的制備方法包括如下步驟(1)將相互纏繞的滌綸和丙綸的針刺復合材料，浸漬于TiO2與有機硅的水乳液中，以1～8米/分鐘的速度運行，經(jīng)過雙輥壓軋，將水份去掉，在75～90℃的溫度下烘干；所說的乳液的組分和重量含量包括TiO2納米顆粒 15～30％；有機硅 3～15％表面活性劑 1～10％水 余量。
所說的表面活性劑選自十二烷基苯磺酸鈉、聚山梨酯20、聚山梨酯40、聚山梨酯60、聚山梨酯80、癸酸月桂酸甘油酯或辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯中的一種或一種以上，可優(yōu)選十二烷基苯磺酸鈉；所說的有機硅為含氫硅油，其結構式如式I所示 其中R代表烷基、芳基、烯基，n＝30～35；所說的有機硅可采用市售產(chǎn)品；TiO2納米顆粒的粒徑為6～60nm；(2)將步驟(1)的材料與帶有靜電的極化的熔噴聚丙烯無紡布過濾層進行針刺復合，使兩層的纖維相互纏繞，針速機速度為700～1000次/min植針，密度為1500～2500枚/m，使兩層材料能很平和均勻地聯(lián)為一體，即獲得本發(fā)明的空氣過濾材料。
本發(fā)明由于采用了納米TiO2為光催化劑，并采用有機硅的水乳液進行涂裝，因此，不僅能夠保持原有的性能，而且納米顆粒的光催化劑在過濾材料上的附著力大大增加，持久性好，能夠直接用空氣中的O2作氧化劑，催化性能高，反應條件溫和，可以將有機污染物分解為CO2和H2O等無機小分子，凈化效果徹底，催化劑化學性質穩(wěn)定，氧化還源性強，成本低，不存在吸附飽和現(xiàn)象，使用壽命長。
本發(fā)明的空氣過濾材料，納米TiO2均勻地分布在復合材料纖維網(wǎng)孔上，在O2和光的作用下，能有效凈化空氣和仰制病毒。經(jīng)過本發(fā)明的材料制備成的過濾器處理后的空氣，不僅粉塵濃度大大降低，而且細菌和病毒的濃度也明顯減弱，(如大腸桿菌、金葡、白葡、芽胞和雹菌等)。
采用本發(fā)明的方法制備的空氣過濾材料，工藝簡單，產(chǎn)出快，成本低，性能優(yōu)越，能有效阻擋塵顆粒污染物，氣態(tài)污染物，且可通過簡單處理后，反復使用，廣泛用于各類室內空調機上。
具體實施例方式
實施例1熔噴聚丙烯無紡布纖維細度為1.7dtex，纖維長度為35cm，厚度為0.35mm；納米磁性顆粒為Fe3O4，粒徑為800納米；納米磁性顆粒的重量為聚丙烯無紡布過濾層總重量的0.01％；制備方法包括如下(1)將納米磁性顆粒與偶連劑γ氨基丙基三乙氧基硅烷的水溶液攪拌混合；偶連劑水溶液的重量濃度為5％，偶連劑水溶液中，納米磁性顆粒的濃度為1克/毫升；處理溫度為30℃，處理時間為1小時；(2)然后將聚丙烯無紡布過濾層浸漬于上述含有納米磁性顆粒的溶液中，攪拌，，滾動，壓軋，浸漬溫度為30℃，處理時間為2小時；含有納米磁性顆粒的溶液的重量為聚丙烯無紡布的5倍；(3)離心過濾，干燥，獲得負載有納米磁性顆粒聚丙烯無紡布；(4)將空氣在加有偏壓的電暈針的作用下電離，形成電離空氣，然后將步驟(3)的熔噴聚丙烯無紡布通過電離空氣，在電荷地電場和空氣動力作用下，電離空氣埋入纖維中，形成能永久保持極化的電介質，即永電體，即為帶有靜電的空氣過濾材料，極化處理的靜電值2000v/cm。
(5)含有納米顆粒的光催化劑的復合材料氧化層的制備將相互纏繞的滌綸和丙綸的針刺復合材料，浸漬于TiO2與有機硅的水乳液中，以4米/分鐘的速度運行，經(jīng)過雙輥壓軋，將水份去掉，在85℃的溫度下烘干；所說的乳液的組分和重量含量包括TiO2納米顆粒 20％；硅油10％表面活性劑 5％水 65％所說的表面活性劑選自十二烷基苯磺酸鈉。
所說的有機硅為含氫硅油，其結構式如式I所示RC3的烷基，n＝30；TiO2納米顆粒的粒徑為6～60nm；(3)將步驟(5)和(4)的材料進行針刺復合，使兩層的纖維相互纏繞，針速機速度為800次/min植針，密度為2000枚/m，使兩層材料能很平和均勻地聯(lián)為一體，即獲得本發(fā)明的空氣過濾材料。
其中，所說的極化的熔噴聚丙烯無紡布纖維細度為2dtex，纖維長度為36cm，厚度為0.4mm；其中，滌綸∶丙綸＝50，重量比，纖維細度為3dtex，纖維長度為15cm，厚度為0.4mm，納米顆粒的光催化劑為TiO2，外觀為白色，粒徑為30nm，催化劑含量為5％，重量。
本發(fā)明的材料采用GB15193-1994《食品安全性毒理學評介程序和方法》以及GB/T17409-1998；消毒技術規(guī)范1999.11；GB15979-1995；GB6165-85；JE/T22-99；GB/T18204.26-2000；GB/T18204.25-2000等標準進行檢測，結果如下1.小鼠急性經(jīng)口毒性LD50mg/kg，檢驗結果＞10000，結論實際無毒；2.急性皮膚刺激試驗 積分均值，檢驗結果為0，結論無刺激；3.致突變微核試驗 檢驗結果陰性，結論陰性。
甲醛去除率％5分鐘 85.1，10分鐘 88.2，30分鐘 92.1；氨去除率％ 5分鐘 72.4，10分鐘 78.5，30分鐘 87.8；醋酸去除率％5分鐘 58.7，10分鐘 59.3，30分鐘 64.2。
對大腸桿菌(8099)和金黃色葡萄球菌(ATCC6538)有較強的抑菌作用。
過濾效率為99.9％。
再生作用以及持久性試驗再生作用效率為88％～90％；持久性試驗產(chǎn)品置于清潔袋中，180天后，檢驗效果，檢測數(shù)據(jù)無變化。
權利要求
1.一種空氣過濾材料，其特征在于，由帶有靜電的極化的熔噴聚丙烯無紡布過濾層和含有納米顆粒的光催化劑的復合材料氧化層通過針刺而使兩層的纖維相互纏繞復合而成；所說的帶有靜電的極化的熔噴聚丙烯無紡布過濾層由極化的熔噴聚丙烯無紡布和錨固在聚丙烯無紡布上的經(jīng)過表面處理的納米磁性顆粒構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的空氣過濾材料，其特征在于，所說的極化的熔噴聚丙烯無紡布纖維細度為1.7～3.3dtex，纖維長度為35～38cm，厚度為0.35～0.6mm。
3.根據(jù)權利要求1所述的空氣過濾材料，其特征在于，所說的納米磁性顆粒為Fe3O4，其粒徑為500～1500納米。
4.根據(jù)權利要求3所述的空氣過濾材料，其特征在于，納米磁性顆粒的重量為聚丙烯無紡布過濾層總重量的0.01～0.1％。
5.根據(jù)權利要求1所述的空氣過濾材料，其特征在于，所說的含有納米顆粒的光催化劑的復合材料氧化層為通過針刺而使兩層的纖維相互纏繞的滌綸層和丙綸層的針刺復合材料，其中，滌綸∶丙綸＝25～75，重量比，纖維細度為1.5～4.2dtex，纖維長度為27～10cm，厚度為0.35-0.6mm，納米顆粒的光催化劑為TiO2，粒徑為6～60nm，催化劑含量為1～10％，重量。
6.制備權利要求1～5任一項所述的空氣過濾材料的方法，包括如下步驟(1)將相互纏繞的滌綸和丙綸的針刺復合材料，浸漬于TiO2與有機硅的水乳液中，以1～8米/分鐘的速度運行，經(jīng)過雙輥壓軋，將水份去掉，在75～90℃的溫度下烘干；所說的乳液的組分和重量含量包括TiO2納米顆粒 15～30％；有機硅 3～15％表面活性劑 1～10％水 余量。所說的表面活性劑選自十二烷基苯磺酸鈉、聚山梨酯20、聚山梨酯40、聚山梨酯60、聚山梨酯80、癸酸月桂酸甘油酯或辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯中的一種或一種以上；(2)將步驟(1)的材料與帶有靜電的極化的熔噴聚丙烯無紡布過濾層進行針刺復合，使兩層的纖維相互纏繞，針速機速度為700～1000次/min植針，密度為1500～2500枚/m，使兩層材料能很平和均勻地聯(lián)為一體，即獲得本發(fā)明的空氣過濾材料。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所說的有機硅為含氫硅油，其結構式如式I所示 其中R代表烷基、芳基、烯基，n＝30～35。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于空調的空氣過濾復合材料，公開了一種空氣過濾材料及制備方法。其特征在于，由帶有靜電的極化的熔噴聚丙烯無紡布過濾層和含有納米顆粒的光催化劑的復合材料氧化層通過針刺而使兩層的纖維相互纏繞復合而成；所說的帶有靜電的極化的熔噴聚丙烯無紡布過濾層由極化的熔噴聚丙烯無紡布和錨固在聚丙烯無紡布上的經(jīng)過表面處理的納米磁性顆粒構成。采用本發(fā)明的方法制備的空氣過濾材料，工藝簡單，產(chǎn)出快，成本低，性能優(yōu)越，能有效阻擋塵顆粒污染物，氣態(tài)污染物，且可通過簡單處理后，反復使用，廣泛用于各類室內空調機上。
文檔編號B01D39/08GK1872382SQ20061002628
公開日2006年12月6日 申請日期2006年4月29日 優(yōu)先權日2006年4月29日
發(fā)明者孟如 申請人:上海恒泓家電配件有限公司