[发明专利]一种可重复利用纳米蛛网空气过滤膜及其制备方法

权利要求书

1.一种可重复利用纳米蛛网空气过滤膜的制备方法，所述纳米蛛网空气过滤膜为二维超细蛛网膜（1）和一维纳米纤维（2）相互复合形成的多级结构纳米蛛网膜材料；

所述二维超细蛛网膜（1）具有类似蜘蛛网的网孔形态，网中纤维的平均直径为5~50nm，蛛网覆盖率为100%；

所述一维纳米纤维具有均匀圆柱形态，纤维平均直径为100～900nm，纳米纤维之间随机排列，形成具有三维曲孔空腔的网状连通结构；

其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤（1），将高分子聚合物溶解于溶剂中，并加入二价无机盐，用磁力搅拌器连续搅拌12~24h，得到均匀、稳定的纺丝溶液；

步骤（2），使用所得的纺丝溶液进行静电喷网，在静电喷射过程中，以侧向气流沿垂直于纺丝溶液喷射的方向对聚合物射流进行喷吹，促进射流受力变形分裂成带电小液滴；在纺丝区间内制造相对湿度梯度场，促进射流的拉伸细化和溶剂的快速挥发与相分离；在覆盖有铝箔的接收滚筒表面形成蛛网纤维直径为5~50nm且蛛网覆盖率为100%的纳米蛛网空气过滤膜；

步骤（3），将经过步骤（1）和（2）得到的纳米蛛网空气过滤膜在室温下放置2h后放入真空干燥箱内，在不超过50℃的温度下烘干，再在室温下放置10~24h，从铝箔表面揭下该滤膜，得到结构和性能稳定的可重复利用纳米蛛网空气过滤膜。

2.根据权利要求1所述的一种可重复利用纳米蛛网空气过滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的高分子聚合物为聚酰胺6、聚酰胺66、生物基聚酰胺56、聚酰胺56中的一种或任意两种组合或三种；

所述步骤（1）中高分子聚合物在纺丝溶液中的质量分数为15~35%。

3.根据权利要求1所述的一种可重复利用纳米蛛网空气过滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的溶剂为甲酸和乙酸的混合；

所述步骤（1）中溶剂中甲酸和乙酸的混合质量比为6/4、7/3、8/2、9/1。

4.根据权利要求1所述的一种可重复利用纳米蛛网空气过滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的二价无机盐为氯化钡、氯化钙、氯化镁中的一种或任意两种组合或三种；

所述步骤（1）中纺丝溶液中无机盐的质量分数为0.1~3%，射流电导率为1~15mS/cm。

5.根据权利要求1所述的一种可重复利用纳米蛛网空气过滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中侧向气流喷吹速度为1~60m/s；当纺丝溶液表面张力为5~10mN/m时，侧向气流喷吹速度为1~20m/s；当纺丝溶液表面张力为11~25mN/m时，侧向气流喷吹速度为21~40m/s；当纺丝溶液表面张力为26~40mN/m时，侧向气流喷吹速度为41~60m/s。

6.根据权利要求1所述的一种可重复利用纳米蛛网空气过滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中纺丝区间内的相对湿度梯度场，即在射流飞行0~6cm的范围内控制相对湿度为40~60%，以促进射流的拉伸细化；在射流飞行至6cm到接收滚筒的范围内控制相对湿度为25~39%，以实现溶剂的快速挥发与相分离。

7.根据权利要求1所述的一种可重复利用纳米蛛网空气过滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中静电喷网过程中的纺丝电压为20~40kV，接收距离为10~25cm，纺丝速度为0.1~2mL/h，滚筒转速为20~100r/min，环境温度为20~35℃。

8.根据权利要求1所述的一种可重复利用纳米蛛网空气过滤膜的制备方法，其特征在于：所述空气过滤膜的平均孔径为0.2～2μm，孔隙率≥80%，对2.5μm颗粒物的过滤效率≥99%，阻力压降≤120Pa，容尘量≥40g/m²。

9.根据权利要求1所述的一种可重复利用纳米蛛网空气过滤膜的制备方法，其特征在于：所述空气过滤膜中孔径为0.2～2μm的蛛网结构能够通过物理拦截机制将2.5μm的颗粒物截留在其表面，经机械振动清灰后纳米蛛网空气过滤膜的残留容尘量≤5g/m²。