[发明专利]一种高效过滤PM2.5的复合材料在审

专利信息
申请号: 201711000306.7 申请日: 2017-10-24
公开(公告)号: CN107737489A 公开(公告)日: 2018-02-27
发明(设计)人: 娄辉清;闫新;王利娜;高秀丽;周蓉;张志豪;袁帅飞;孙中华;夏鑫;李杭 申请(专利权)人: 河南工程学院
主分类号: B01D39/14 分类号: B01D39/14
代理公司: 郑州优盾知识产权代理有限公司41125 代理人: 张绍琳,张真真
地址: 451191 河南*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 高效 过滤 pm2 复合材料
【说明书】:

技术领域

发明涉及复合过滤材料,具体涉及一种高效过滤PM2.5的复合材料。

背景技术

PM2.5又称细颗粒物,是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。与较粗的大气颗粒物相比,PM2.5粒径小,面积大,活性强,易附带有毒、有害物质(如重金属、微生物等),且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。据医学调查表明,PM2.5对人体的心血管系统和呼吸系统能够造成很大的威胁,同时会诱发多种病症,如急性呼吸系统感染、哮喘、支气管炎、心血管疾病,不良生殖以及癌症。

随着我国工业化和城市化进程加快,空气污染问题日益突出,持续发生的大面积雾霾事件,目前,PM2.5已成为我国大气主要污染物,对环境安全和人体健康造成了严重的威胁。随着雾霾天气在我国日益频繁的出现,口罩,尤其是PM2.5防护口罩已经成为人们日常生活的必需品,PM2.5防护口罩市场规模由2011年的4.4亿元发展到2015年的13.2亿元。

目前市场上各种材质和结构用于防PM2.5的口罩种类繁多,防护水平参差不齐。根据国家权威检测机构分析结果显示,市场在售的防PM2.5口罩整体防护水平较低,过滤效率超过90%的刚过半,16.7%的口罩产品过滤效率低于40%;中国消费者协会公布的比较试验结果表明市售防PM2.5口罩防护水平合格的仅为24.3%,无法让使用者在雾霾天气下得到有效防护。因此,发展高效、低成本PM2.5过滤材料是提高PM2.5防护口罩防护效果的关键之所在。本发明所提出的复合过滤材料,是一种高效过滤PM2.5的过滤材料,可以有效提高此类材料的对人体的安全防护效果。不同类型的市售防PM2.5口罩类型、材质、防护效果及优缺点等如下表所示。

从处理效果来看,普通纱布口罩、棉布口罩、活性炭口罩、一次性医用口罩主要是多层纱布或无纺布简单缝合而成,这些佩戴较为舒适,但对PM2.5的过滤效率较差,起不到防护效果;N95口罩和工业防尘口罩防护效果较好,但材质较为硬实,呼吸阻力较大,不适合长时间佩戴;纳米薄膜口罩防护效果较好,且佩戴较为舒适,是新一代口罩的发展方向,但其材质加工工艺较为复杂,目前尚无法大规模普及生产,价格高昂。综上所述,目前市售防PM2.5口罩从防护效果、佩戴舒适性及价格等方面尚不能完全满足日常生活需要。因此,发展高效、低成本PM2.5过滤材料是提高PM2.5防护口罩防护效果的关键之所在。本发明所提出的复合过滤材料及,是一种高效过滤PM2.5的过滤材料,可以有效提高此类材料的对人体的安全防护效果。

发明内容

本发明提出了一种高效过滤PM2.5的复合材料,通过颗粒物与无纺布复合材料之间的机械拦截、物理化学吸附、静电吸附、架桥作用等机制,实现了PM2.5颗粒在复合材料上的高效截留;各层之间采用黏合剂通过棋盘式粘结在一起,既能发挥各层无纺布的优势又能降低呼吸阻力的协同作用,从而保证了透气性,有效解决了现有口罩的过滤材料过滤效率低、容尘量小、阻力大的问题。

为解决上述问题,本发明采用如下技术方案:一种高效过滤PM2.5的复合材料,包括表层、芯层和面层,所述表层、芯层和面层通过黏合剂依次黏合起来制成复合材料,所述黏合剂由羧甲基纤维素和明胶加入到水中溶解制成。

所述表层和面层为PP纺黏无纺布或PE/PP双组份纺黏无纺布,芯层为PP熔喷无纺布。

使用时表层靠近空气,内层靠近防护对象;本发明表层主要起保护芯层及第一重过滤作用,芯层主要起深层过滤作用,内层主要起更进一步过滤作用。

将黏合好的材料在40-50℃条件下真空干燥1-2h,得到复合材料。

所述PP纺黏无纺布的直径为15~25μm,克重30-40g/m2,透气率1000-1400mm/s;PE/PP纺黏无纺布的直径为20~30μm,克重30-40g/m2,透气率1800-2400mm/s,;PP熔喷无纺布的直径为2~5μm,克重10-20g/m2,透气率500-1000mm/s。

所述黏合剂中各组分的重量百分比为:羧甲基纤维素0.5-2.5%、明胶5-10%、水87.5-94.5%;依次将羧甲基纤维素、明胶加入到水中溶解,在温度为60℃-80℃的条件下搅拌0.5h-1h,反应结束得到黏合剂。羧甲基纤维素加入到水中待溶解后,再加入明胶溶解。

所述表层、芯层和面层通过黏合剂进行黏合的方式为点黏合,布点方式采用棋盘式布点。

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