一种多功能空气过滤材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多功能空气过滤材料及其制备方法。本发明专利技术的多功能空气过滤材料由含有功能助剂的纤维基布和纳米涂层复合得到；所述功能助剂为复合电气石粉，所述纳米涂层为光催化剂层。本发明专利技术的制备方法制得的多功能空气过滤材料，具有持续释放负氧离子和静电吸附的双重作用，具备过滤、杀菌、净化、保健等多种功能和高效性。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能空气过滤材料及其制备方法
本专利技术属于空气过滤领域，具体涉及一种空气过滤材料及其制备方法，尤其涉及一种多功能空气过滤材料及其制备方法。
技术介绍
随着建筑结构向节能方向发展，越来越多的建筑呈现封闭状态，空气中含有的大量微细颗粒、病毒、细菌、有害气体等，很容易导致室内空气质量问题。目前，现代建筑一般通过中央空调等新风系统来维持室内空气交换，改善室内空气质量。新风系统一般是由风道和空气过滤材料组成，其中，空气过滤材料是起净化作用的核心，因此，空气过滤材料是决定室内空气质量的关键。高性能的空气过滤材料应该具备高效的截留能力，但传统的过滤材料单纯依靠机械捕获作用对颗粒、细菌等进行过滤，并不能杀灭细菌，或去除气体有害物；同时还存在高效高阻压或低阻压低效的问题。因此，一些新型的降阻增效的过滤材料，或功能性的过滤材料受到广泛的关注。CN109316831A公开了一种磁性驻极纤维空气净化过滤材料及制备方法。包括如下制备过程：1）制备铁盐、钴盐和镍盐的金属离子溶液；2）加入到环己烷、正戊醇、十六烷基三甲基溴化铵和草酸的混溶溶液中形成微乳液，煅烧制得磁性纳米线粉末；3）与无机驻极纳米粒子二氧化钛、二氧化硅、极性聚合物加入溶剂中，制成静电纺丝液；4）在无纺布上静电纺丝，制得磁性驻极体纤维空气净化过滤材料。CN109499184A公开了一种可释放生态负离子的过滤材料及其制备方法，该过滤材料的主体为负载有纳米负离子粉体的高分子材质的空气或水体过滤基材。制备方法包括:1)将负离子粉体、无机分散剂和去离子水混合高速研磨，制得含有纳米负离子粉体的稳定分散液；2)将稳定分散液加入到水性胶粘剂中，高速搅拌并乳化，制得含有纳米负离子粉体的开孔水性胶粘剂乳液；3)采用间隙式点喷流水工艺，对过滤基材进行多次分散点喷流水作业，得到负载有纳米负离子粉体的过滤基材；4)将过滤基材固化处理制得成品。CN106621571A公开了一种可释放负离子的空气过滤材料及其制备方法。所述的可释放负离子的空气过滤材料，包括基材以及设于基材之上的纳米纤维层，基材为网孔状，纳米纤维层包括纳米纤维、吸水保水物质和负离子功能物质。网孔状负离子过滤材料的制备方法为将高吸水保水性聚合物和负离子功能物质混合配制成溶液后纺丝，或将两者置于不同的储液装置中同时纺丝。但是，上述新型过滤材料基本上是增加材料的负氧离子作用，或者增强材料的过滤效率，但是，并不能对多种有害物质实现去除，或对有害物质进行降解。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种多功能空气过滤材料及其制备方法，制得的多功能空气过滤材料具有持续释放负氧离子和静电吸附的双重作用，具备过滤、杀菌、净化、保健等多种功能和高效性。本专利技术的目的之一在于提供一种多功能空气过滤材料的制备方法，为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的多功能空气过滤材料的制备方法，包括如下步骤：1）将粒度≤3μm的超细电气石粉分散到水中，加入稀土金属硝酸盐溶液，搅拌分散均匀，调整pH值，过滤、洗涤、干燥，所得粉体经过煅烧，得到含有稀土金属氧化物的复合电气石粉；2）将步骤1）制得的所述复合电气石粉与表面改性剂混合，然后加入到溶剂中分散，得到分散乳液；3）在步骤2）得到的所述分散乳液中加入聚合物，溶解，得到静电纺丝液；4）将步骤3）制得的所述静电纺丝液进行静电纺丝，制得纤维基布；5）将光催化剂加入到粘结剂中，高速搅拌混合均匀，得到含光催化剂的乳液；6）在步骤4）制得的所述纤维基布上喷涂步骤5）得到的含光催化剂的乳液，烘干固化，得到所述多功能空气过滤材料。需要说明的是，本专利技术所述的多功能是指过滤材料具备过滤、杀菌、净化、保健等多种功能。本专利技术的多功能空气过滤材料，功能助剂复合电气石粉具有持续释放负氧离子和静电吸附的双重作用；将纤维基布与光催化剂结合，赋予材料催化降解净化功能，从而使得该过滤材料具备过滤、杀菌、净化、保健等多种功能和高效性。步骤1）中，所述稀土金属氧化物的质量占所述超细电气石粉的质量的6~10%，例如所述稀土金属氧化物的质量占所述超细电气石粉的质量的6%、7%、8%、9%、10%等，此范围内所得复合电气石性能最佳。所述复合电气石粉由超细电气石粉和稀土金属硝酸盐制备得到；复合电气石粉以天然矿物为原料，通过离子掺杂改性制得，具有持续释放负氧离子和静电吸附的双重作用。优选地，为了适应聚合物纺丝的要求，所述超细电气石粉的粒径为≤3μm。所述稀土金属硝酸盐中的稀土金属为铈、镧、铕、钕、铒和镨中的任意一种，这些稀土金属可以进一步提高电气石负离子释放功能。步骤1）中，所述煅烧的温度为300~800℃，例如煅烧的温度为300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃等，所述煅烧的时间为2~4h，例如煅烧的时间为2h、2.5h、3h、3.5h、4h等。步骤2）中，按重量份计，所述复合电气石粉的重量份为2~15份，所述溶剂的重量份为85~98份，所述复合电气石粉与所述溶剂的重量份之和为100份。优选地，所述溶剂为N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的任意一种或至少两种的混合物；所述混合物典型但非限制的组合为N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃的混合物，四氢呋喃、异丙醇的混合物，异丁醇、丙酮的混合物，丙酮、乙醇的混合物，二氯甲烷、二甲基乙酰胺的混合物，二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的混合物，N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇的混合物，四氢呋喃、异丙醇、异丁醇的混合物，异丁醇、丙酮、乙醇的混合物，二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的混合物，N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇、异丁醇的混合物，异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇的混合物，乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的混合物，N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮的混合物，四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇的混合物，丙酮、乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的混合物，N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇的混合物，四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷的混合物，异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的混合物，N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷的混合物，四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺的混合物，四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的混合物，N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的混合物等。优选地，所述表面改性剂的质量占所述复合电气石粉质量的0.1~1.5%；例如所述表面改性剂的质量占所述复合电气石粉质量的0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%等。其中，表面改性剂可以改善复合电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能空气过滤材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：/n1）将粒径≤3μm的超细电气石粉分散到水中，加入稀土金属硝酸盐溶液，搅拌分散均匀，调整pH值，过滤、洗涤、干燥，所得粉体经过煅烧得到含有稀土金属氧化物的复合电气石粉；/n2）将步骤1）制得的所述复合电气石粉与表面改性剂混合，然后加入到溶剂中分散，得到分散乳液；/n3）在步骤2）得到的所述分散乳液中加入聚合物，溶解，得到静电纺丝液；/n4）将步骤3）制得的所述静电纺丝液进行静电纺丝，制得纤维基布；/n5）将光催化剂、粘结剂和水混合，高速搅拌均匀，得到含光催化剂的乳液；/n6）在步骤4）制得的所述纤维基布上喷涂步骤5）得到的含光催化剂的乳液，烘干固化，得到所述多功能空气过滤材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种多功能空气过滤材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
1）将粒径≤3μm的超细电气石粉分散到水中，加入稀土金属硝酸盐溶液，搅拌分散均匀，调整pH值，过滤、洗涤、干燥，所得粉体经过煅烧得到含有稀土金属氧化物的复合电气石粉；
2）将步骤1）制得的所述复合电气石粉与表面改性剂混合，然后加入到溶剂中分散，得到分散乳液；
3）在步骤2）得到的所述分散乳液中加入聚合物，溶解，得到静电纺丝液；
4）将步骤3）制得的所述静电纺丝液进行静电纺丝，制得纤维基布；
5）将光催化剂、粘结剂和水混合，高速搅拌均匀，得到含光催化剂的乳液；
6）在步骤4）制得的所述纤维基布上喷涂步骤5）得到的含光催化剂的乳液，烘干固化，得到所述多功能空气过滤材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述稀土金属氧化物的质量占所述超细电气石粉的质量的6~10%。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述稀土金属硝酸盐中的稀土金属为铈、镧、铕、钕、铒和镨中的任意一种。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述煅烧的温度为300~800℃，所述煅烧的时间为2~4h。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中，按重量份计，所述复合电气石粉的重量份为2~15份，所述溶剂的重量份为85~98份，所述复合电气石粉与所述溶剂的重量份之和为100份；
所述溶剂为N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的任意一种或至少两种的混合物；
所述表面改性剂的质量占所述复合电气石粉质量的0.1~1.5%；
所述表面改性剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷和乙烯基三乙酰氧基硅烷中的任意一种或至少两种的混合物。


6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中，按重量份计，所述分散乳液的重量份为80~95份，所述聚合物的重量份为5~20份，所述分散乳液与所述聚合物的重量份之和为100份；
所述聚合物为聚氯乙烯、氟化乙丙烯共聚物、聚丙烯、乙烯-...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺洋，于阳辉，赖玮，
申请(专利权)人：苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32