[发明专利]一种纤维素纳/微米纤维非织造复合过滤材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于非织造材料领域，具体涉及一种纤维素纳/微米纤维非织造复合过滤材料及其制备方法。

背景技术

传统织物滤料中应用较多的是机织物滤料，针织物滤料、三向织物滤料和编辫织物滤料等。机织物滤料是以合股加捻的经纬纱线用织机交织而成。由于经纬纱线都经过加捻，所以纱线本身和交织点的密度都比较大，过滤物几乎只能从经纬线间的空隙通过。一般机织过滤材料的孔隙率只有30％～40％，而且是直通的。传统滤材的生产工艺流程长，生成产品的速度慢，过滤主要通过经纱与纬纱的孔隙进行，与非织造滤料相比，在同样滤速情况下，滤料本身的阻力大；织造滤料只有在形成粉尘层后，才能阻挡较小颗粒物，在滤料未形成粉尘层、滤层清灰后或其他原因使粉尘层遭到破坏时，捕尘率明显下降。目前，空气过滤材料使用较多的是非织造材料，相比传统织物滤料，非织造材料孔隙率较高、过滤效率更高。现在使用的非织造空气过滤材料一般是针刺纤维毡和纺粘非织造材料。这两种过滤材料的缺点是过滤的精度不高、过滤的初始阻力较大。所以，面对日益严重的污染以及传统织物滤材的无法满足越来越高的过滤要求等问题，开发新型过滤精度高、应用性广的过滤材料成为了迫切的需要。

目前，静电纺丝工艺是制备纳米纤维最有效、最快捷的方法，其制备的纤维直径可以低于100纳米，可以应用于各种对过滤精度要求较高的领域。如作为空气过滤材料，能够过滤直径0.3微米以下的颗粒并具有99.97％以上的过滤效率；作为离子交换过滤材料，由于纳米纤维离子交换体具有较大的接触效率和较大的比表面积、孔隙率和毛细效应，使其具有溶胀特性，离子交换率高，速度快。本发明从材料设计的角度出发，采用复合工艺，制备出一种纤维素纳/微米纤维非织造复合过滤材料，该非织造复合过滤材料，具用过滤精度高、应用面广、力学强度大的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种纤维素纳/微米纤维非织造复合过滤材料，及该非织造复合过滤材料的制备方法。该方法在纤维素纤维毡上通过静电纺丝复合形成具有纳/微米纤维结构的非织造复合过滤材料。本发明制备的纤维素纳/微米纤维非织造复合过滤材料具有过滤精度高、应用面广、力学强度大的优点。

本发明所述的一种纤维素纳/微米纤维非织造复合过滤材料采用如下技术方案实现：

1)在室温下将分子量为20～60万的木浆纤维素溶解于溶剂中，配制成体积质量分数(g/L)为1.0～5.0％的溶液，磁力搅拌4小时，获得纤维素溶液；

2)将纤维素溶液加入到注射器中，并将其固定在注射泵上，距针头一定距离处垂直放置接地的铝箔，在铝箔上平行放置一定定量的非织造布进行接受。高压静电调节范围10-30kV，注射泵流速0.5mL/h～2mL/h，接受距离10-20cm，纺丝时间6-24h；

3)静电纺丝结束后，将非织造布放入含质量分数为1％戊二醛的水溶液中，室温下浸泡4-10小时后取出用去离子水反复冲洗，室温下彻底干燥。

本发明的有益效果是

1.以纤维素为基材，制备出了一种纤维素纳/微米纤维非织造复合过滤材料，该非织造复合过滤材料具用过滤精度高、应用面广、力学强度大的优点。

2.纤维素是地球上分布最广、产量最大的天然高分子材料，具有无污染、可持续等优点。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明：

实施例1

在室温下将一定分子量为20万的纤维素溶解于三氟乙酸中，配置成体积质量分数为3％的溶液，磁力搅拌4小时后过滤，获得纤维素溶液；将纤维素溶液加入到注射器中，并将其固定在注射泵上，距针头一定距离处垂直放置接地的铝箔，在铝箔上平行放置定量为150g/m²的纤维素非织造布进行接受。施加高压静电10kV，注射泵流速1 mL/h，接受距离15cm，纺丝时间6h；静电纺丝结束后，将非织造布放入含质量分数为1％戊二醛的水溶液中，室温下浸泡4小时后取出用去离子水反复冲洗，室温下彻底干燥。

实施例2