[发明专利]复合抗菌空气过滤材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及空气过滤材料技术领域，特别涉及一种复合抗菌空气过滤材料，及其制备方法。

背景技术

当前，中国大气污染形势严峻。据环保部今年1月公布的城市空气质量日报，API(Air Pollution Index)污染指数最高的前10位城市是：石家庄、邯郸、保定、唐山、天津、郑州、济南、秦皇岛、济宁、乌鲁木齐和武汉(并列)。有两种形式的空气污染被美国肺脏协会(ALA)确认为对人类是最有害的，它包括：(1)气体污染物，如臭氧、雾、挥发性有机化合物(VOC)等；(2)颗粒物污染，如烟及灰尘。

上述排名还不包括PM2.5和臭氧污染指数。颗粒污染物在各类污染中占有一席之地，它严重危害着人们的身体健康。它的重要来源是电厂等煤炭燃烧、车辆和重型设备等油料燃烧产生的颗粒物。此外木材、秸秆的燃烧也会产生颗粒物污染。

其中北京、河北、山东等地空气质量达严重污染，PM2.5指数直逼最大值，如石家庄、邯郸、邢台、衡水的空气质量指数甚至“爆表”，数值已达到或超过500的测量上限，首要污染物多为PM2.5、PM10，北京的PM2.5值突破900。

空气污染不仅能通过物理、化学、生物的侵蚀作用，对周围物体产生破坏性影响；而且污染气体也会经呼吸系统(肺部)、皮肤表皮等部位，对呼吸道系统、神经系统、免疫能力、皮肤、肝脏、内分泌系统等产生毒害作用。且能影响人的精神状态，易出现疲劳、紧张等不良反应，降低工作、学习效率。长期在空气质量较差的环境中生活和工作，不仅会引起呼吸功能下降、呼吸道症状加重，还会导致慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿等疾病，严重的还会导致肺癌、鼻咽癌患病率的增加。因此，以可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出，损害人民群众身体健康，影响社会和谐稳定，中国大气污染治理已刻不容缓。

为保证个人健康和工作环境的清洁，空气过滤材料广泛用于半导体行业、制药与食品行业、汽车工业、核工业、建筑行业等各个领域。随着科技的发展和人们防护意识的增强，市场对过滤材料的需求也越来越大。

评价空气过滤材料质量的性能指标主要有效率、阻力、容尘量与通量四个方面。纤维类过滤材料的类型对空气过滤材料的性能起着决定性作用。CN103706182A采用静电纺丝制备的球线组合型复合纤维空气过滤材料。Leung发现在纳米纤维毡表面层合微米纤维毡，可以增加过滤效率，且压降小于纯纳米纤维毡。Wang等先电纺出聚丙烯腈(PAN)纤维层，再将聚乙烯醇(PVA)纳米纤维覆盖在上面形成复合过滤材料。

上述研究都是采用静电纺丝的办法来提高过滤效率，但是压降却也随之增加，难以达到高效率、低压降的效果。而且，静电纺丝的工业化艰难，难以形成规模性的产品。即使有产品出来，成本也较高。如何通过简单的方式制备出高效低阻的过滤材料，已成为空气过滤材料领域中关注的焦点之一。

发明内容

本发明旨在提供一种过滤效率高，压力降小，且具有抗菌性能的复合空气过滤材料。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种复合抗菌空气过滤材料，包括：至少一层无纺布基材，粘连在所述无纺布基材的纤维之间形成网络结构的纤维素纳米纤维(CNF)，以及负载在无纺布基材的纤维和/或所述纤维素纳米纤维表面的壳聚糖(CS)。

一些实施例中，所述纤维素纳米纤维表面可以具有带负电荷的羧基基团。

一些实施例中，所述纤维素纳米纤维长度可以为0.5-5μm、宽度可以为4-10nm，长径比可以为50-1250。

一些实施例中，所述无纺布基材的重量可以为15-100g/m²。

一些实施例中，所述无纺布基材选自：纺粘无纺布、熔喷无纺布、针刺无纺布、水刺无纺布、竹炭纤维无纺布、负离子纳米无纺布、纳米银离子无纺布，或它们的任意组合。

另一方面，提供一种制备权利要求本发明的所述复合抗菌空气过滤材料的方法，包括：通过浸渍和/或喷涂包含纤维素纳米纤维和壳聚糖的溶液，将纤维素纳米纤维和壳聚糖结合到所述至少一层无纺布基材中，并烘干。

一些实施例中，所述浸渍和/或喷涂的步骤包括：将所述至少一层无纺布基材浸渍在包含壳聚糖的溶液中，并在取出后，喷涂包含纤维素纳米纤维的溶液。