[发明专利]一种多层驻极纳米纤维过滤材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多层驻极纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：通过电场逐级递增/递减技术，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在接收基材上沉积得到纳米纤维，采用回收溶剂蒸汽以一定释放速率对纳米纤维层表面进行微溶处理；

所述静电纺丝包括以下步骤：

1)溶液配制：将驻极体材料均匀分散于溶剂中，形成分散液，超声搅拌0.5～2h后，将不同重均分子量的聚合物加入到相应的溶剂中，封口后用磁力搅拌装置连续搅拌3～18小时，如需加热搅拌则放入40～100℃的水浴锅中，最终制备出稳定、均匀的聚合物纺丝液，浓度为4～30wt％；

2)静电纺丝：将制备好的聚合物纺丝液通过供液装置吸入喷丝模块中，设置纺丝参数后进行静电纺丝，其中静电纺丝的工艺条件为：电压10～100kV，灌注速度0.1～8mL/h，接收距离5～80cm，温度20～40℃，相对湿度20～80％；

所述溶剂为甲酸、四氢呋喃、水、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺，丙酮、氯仿、甲酚、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮中的一种，或两种及两种以上的混合物；

所述的驻极体材料为羟基磷灰石、聚四氟乙烯、氮化硅、二氧化硅、勃姆石、三氧化二铝、氧化锌、氧化钡、二氧化钛、五氧化二钽、钛酸钡、锆钛酸铅、电气石和倍半硅氧烷中的一种，粒径为0.05～2μm，浓度为0.01～2wt％；

所述纳米纤维层为尼龙6、聚氨酯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚芳酯、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚乙二醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚砜中的一种，或者是以上聚合物中任意两种或三种聚合物的混合物；

利用溶剂蒸汽回收装置释放已回收的溶剂蒸汽，对纳米纤维层表面进行微溶处理，将附着在纳米纤维层表面的光催化剂部分暴露出来，释放速度为0.5～10L/min。

2.根据权利要求1所述的一种多层驻极纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，所述电场逐级递增/递减技术为：在幅宽垂直方向上设置不同高压电源的电压，形成多级分布的高压电场；所述纳米纤维直径在10～500nm范围内递增/递减分布。

3.根据权利要求1所述的一种多层驻极纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝用组合式针头由空心不锈钢针头和带放电尖端的不锈钢针头底座组成。

4.根据权利要求1所述的一种多层驻极纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，所述接收基材为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、纤维素、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酯、金属丝、碳纤维或玻纤中的一种，孔径为1～500μm，克重为10～300g/m²。

5.一种多层驻极纳米纤维过滤材料，其特征在于，通过如权利要求1所述的方法制备得到，所述多层驻极纳米纤维过滤材料包括纳米纤维层，纳米纤维层均匀填充有驻极体材料，所述纳米纤维层直径分布在垂直于幅宽方向上呈递增或递减排列，所述多层驻极纳米纤维过滤材料的表面静电势为250～7000V，对0.03～10μm颗粒物的过滤效率≥99.997％，阻力压降≤39Pa。