[发明专利]一种高效低阻型交错排列纳米纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高效低阻型交错排列纳米纤维复合材料及其制备方法，该高效低阻型纳米纤维复合材料呈表面具有纳米多孔的纤维与纳米纤维交错式排列结构，该复合材料对重量中值直径为260nm的氯化钠气溶胶颗粒空气过滤效率高达99.99％以上，并且过滤阻力低于140Pa，该制备方法为：在静电纺丝过程中通过采用全自动横移式滚筒接收装置，将100～300nm左右的纳米纤维与1.2～1.8μm的表面含有纳米多孔的纤维进行交错式复合，一步法制备得到高过滤效率低阻力的复合纳米纤维过滤材料。该制备方法简单，产量高，成本低廉，所制备出的交错式复合过滤材料对微细颗粒物具有较高的过滤效率和较低的过滤阻力，在个体防护、空气净化领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种空气过滤材料及其制备方法，尤其涉及一种高效低阻型交错排列纳米纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，快速的都市化及工业化进程导致了严重的空气污染，不仅造成了巨大的财产损失，同时也严重地影响了人们的身体健康和生活质量，尤其是悬浮在空气中粒径小于2.5μm的粉尘颗粒(PM2.5)不仅是导致雾霾天气的重要原因，同时也是导致呼吸道疾病和心血管疾病的主要因素之一，因此对其进行有效防护已经是迫在眉睫。常规非织造材料已经广泛应用于过滤行业的不同领域，例如：玻璃纤维、聚丙烯纤维、熔喷纤维等在空气净化器、空调滤芯及防护口罩等方面得到了广泛应用。但由于常规非织造材料的纤维直径较大，结构单一，其对较小粒径颗粒的过滤性能较差。因此需要更有效的空气过滤材料来满足微小颗粒的过滤与拦截。

静电纺纳米纤维膜具有重量轻、比表面积大、孔隙率高、内部孔隙连通性好等优点，其过滤效率较常规过滤材料大大提高。但是现有的纳米纤维制备方法得到的纳米纤维过滤材料在过滤过程中均会产生较高的过滤阻力，严重影响了过滤材料的过滤性能和使用寿命。因此，需要开发出高过滤效率、低过滤阻力的空气过滤材料。

有鉴于上述的内容，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种高效低阻型交错排列纳米纤维复合材料及其制备方法，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够提高过滤效率，降低过滤阻力的高效低阻型交错排列纳米纤维复合材料及其制备方法。

本发明提出的一种高效低阻型交错排列纳米纤维复合材料，其特征在于：包括PLA-P纤维和PLA-N纳米纤维或PA6纳米纤维，所述PLA-P纤维的表面具有纳米孔洞，所述PLA-P纤维与所述PLA-N纳米纤维或PA6纳米纤维呈交错式排列形成交错式复合结构纳米纤维膜，所述纳米纤维膜中PLA-P纤维与PLA-N纳米纤维或PA6纳米纤维质量比为3：1～10：1，所述纳米纤维膜的孔隙率为82.15％～90.17％，平均孔径为1.72μm～4.97μm。

作为本发明的进一步改进，所述PLA-P纤维的直径为1.2～1.8μm，所述PLA-P纤维的表面纳米孔洞的覆盖密度为10％～23％，所述纳米孔洞的直径为30～90nm，所述PLA-N纳米纤维的直径为148～300nm，所述PA6纳米纤维的直径为100～300nm。

本发明提出的一种高效低阻型交错排列纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)：将固态状的PLA溶解在二氯甲烷(DCM)与N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)的混合溶剂中，配制得到一定质量分数的PLA溶液，作为多孔结构PLA-P纤维的纺丝液；

步骤(2)：将一定浓度的溴化锂(LiBr)加入到DCM与DMAC质量配比为10:1的混合溶剂中，然后再将一定质量的固体聚合物PLA溶解到混合溶剂中，制得含有一定质量分数的PLA/LiBr溶液，作为PLA-N纳米纤维的纺丝液；

步骤(3)：将一定质量的PA6聚合物溶解到88％的甲酸中，配制得到一定质量分数的PA6溶液，作为PA6纳米纤维的纺丝液；