[发明专利]空气过滤纸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别是涉及一种空气过滤纸及其制备方法。

背景技术

空气中的小颗粒可在人体肺部甚至血液循环系统沉积，造成呼吸系统疾病或者血栓；此外由于小颗粒比表面积较大，其能够吸附大量有毒物质如有机气体、病毒、细菌等，进一步对人体健康构成威胁。随着社会的发展，健康知识普及，人们越来越重视空气中细小颗粒污染的危害问题，近年来空气过滤产品已逐渐成为生活的必需品，同时市场对高效去除亚微米级颗粒污染物的过滤材料要求也大大提高。

过滤材料纤维直径越小，除去空气中微粒的粒径就越小，过滤效率也就越高。与传统纤维相比，纳米级材料展现出了更好的过滤性能。碳纳米材料是目前人工合成的最小直径的纤维、巨大的比表面积、优异的吸附性能、超强的力学性能，良好的抗菌性能，这些特性使得其在空气过滤领域具有良好的应用前景。此外，目前碳纳米材料已实现工业生产，原料价廉易得，且长度越来越长，这为碳纳米材料在空气过滤领域的应用提供直接条件。

目前，将碳纳米管用作空气过滤膜的方法主要有两种，一种是溶液过滤沉积法，另一种是气相生长法。溶液过滤沉积法(例如，公开文献Adv.Mater.2004,16,No.22,November 18)主要利用普通过滤材料截留作用将碳纳米管覆盖在其表面，得到的碳纳米膜缺陷在于碳纳米管之间排列过于紧密，空气阻力非常大。气相生长法(例如专利CN 102600667 A，CN 103446804 A和公开文献Science ofthe Total Environment 409(2011)4132–4138)是在过滤材料表面直接生长碳纳米管，该方法条件苛刻，制备的膜面积非常小，不利于工业化推广。

因此，对于碳纳米材料在空气过滤的实际应用上，开发一种工艺简单、易于工业化的空气过滤材料及其生产方法，真正实现碳纳米过滤材料高效去除空气中的亚微米级颗粒污染物具有重要的意义。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种空气过滤纸的制备方法。

具体的技术方案如下：

一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备底层纸

将底层纸纤维与水混合后在疏解器中充分疏解，再用水稀释至质量浓度为0.01-2％，得底层纤维悬浮液，然后将悬浮液送至成型器成型，抽吸后得成型湿纸，再施胶干燥得所述底层纸；

(2)制备碳纳米材料分散混合液

将表层纸纤维与水混合后在疏解器中充分疏解，再用水稀释至质量浓度为0.1-2％，得表层纤维悬浮液；

将碳纳米材料加入质量浓度为0.05-5wt％表面活性剂溶液中，超声分散，得碳纳米材料分散液，所述碳纳米材料为碳纳米管和/或碳纳米纤维；

将碳纳米材料分散液与表层纤维悬浮液混合搅拌均匀即得所述碳纳米材料分散混合液，其中碳纳米材料的质量浓度为0.05-0.5％；

(3)将所述底层纸设置于成型器上，将所述碳纳米材料分散混合液输送至成型器上，所述碳纳米材料分散混合液在所述底层纸上过滤成型，然后施胶烘干即得所述空气过滤纸。

在其中一个实施例中，所述碳纳米材料的尺寸为：直径为1-300nm，长度为0.5-100μm。

在其中一个实施例中，所述底层纸纤维选自涤纶纤维、玻璃纤维、碳纤维、纤维素纤维、ES纤维、聚丙烯纤维、天丝纤维、芳纶纤维、噁二唑纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述表层纸纤维选自碳纤维、涤纶纤维、玻璃纤维、纤维素纤维、ES纤维、聚丙烯纤维、天丝纤维、芳纶纤维、噁二唑纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述碳纤维的尺寸为：直径为6-8μm，长度为3-10mm。

在其中一个实施例中，所述施胶步骤中使用的胶水选自聚氨酯胶粘剂、聚丙烯酰胺胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂、聚乙烯醇胶粘剂或丙烯酸酯胶粘剂；施胶量为所述空气过滤纸总质量的1-45％。

在其中一个实施例中，步骤(2)中所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、辛苯昔醇中的一种或几种。

本发明的另一目的是提供一种空气过滤纸。

具体的技术方案如下：

上述制备方法制备得到的空气过滤纸。

在其中一个实施例中，包括底层和表层，所述底层的与表层接触的上表面向下延伸10-1500μm厚度区域内均匀分布有碳纳米材料。

在其中一个实施例中，所述底层的与表层接触的上表面向下延伸10-450μm厚度区域内均匀分布有碳纳米材料。