[发明专利]一种多孔空气过滤膜及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种多孔空气过滤膜及其制备方法和用途。所述多孔空气过滤膜包括多孔基底材料和覆盖在所述多孔基底材料的纤维上的具有热释电功能的聚合物层。本发明所述多孔空气过滤膜可阻留比本身孔隙小得多的细小颗粒，而且容尘量高、过滤效率高、空气过滤阻力低，并且能够再生以重复多次使用。本发明使用喷涂法将具有热释电功能的聚合物层覆盖在多孔基底材料的纤维上，从而制备得到多孔空气过滤膜，所述制备方法简单，制备条件温和，耗能低，易于工业化生产。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种多孔空气过滤膜及其制备方法和用途。

背景技术

在工业化、城镇化不断推进的大背景下，能源和资源的消耗量也在不断地增大，由此引发的环境污染问题越来越不容忽视。同时，人们的生活水平在逐步提高，尤其对于居住、办公、出行交通工具、休闲娱乐场所等室内、车内密闭环境的空气质量要求也越来越高，对各类空气净化产品的需求越来越旺盛。

市面上目前在售的各类空气净化产品，其产品的核心在于过滤的介质，绝大部分产品所采用的过滤介质为玻璃纤维或聚丙烯纤维的高效颗粒物空气过滤器(HEPA)，在其多孔网络的基础上通过施加高压静电或电晕的方法使其带有一定量的电荷，从而使得过滤材料在保证低过滤气阻的前提下，可以尽可能地提高过滤效率。但该类材料的主要不足之处在于其所带电荷受使用环境(如高温、高湿等)的影响严重，因此其使用寿命短、不能重复使用，而其使用后的废弃物也会产生危废等二次污染。

CN106237717A公开了一种高效低阻静电纺纳米纤维空气过滤材料及批量化制备方法，所述过滤材料为纺粘非织造布与纳米纤维相间排列的夹层结构；采用无针式静电纺丝喷头，然后通过静电纺丝与静电喷雾同步相结合技术，制得纳米纤维/微球复合膜，该发明虽然可实现纳米纤维过滤材料的批量化生产，但是对于空气中细小微尘的过滤能力较低，而且滤材再生重复使用的利用率低。

CN107583377A公开了一种功能化石墨烯修饰的空气过滤膜及其制备方法，所述复合滤膜包括：无纺布基底支撑层、静电纺丝复合纤维致密层两部分，该滤膜可低阻地过滤空气中的烟雾、花粉、PM2.5等细小颗粒物，但是长时间使用，功能化石墨烯易团聚成石墨大颗粒，造成吸附能力的下降，而且该空气过滤膜也较难再生以重复使用。

CN110028741A公开了一种热释电复合材料及其制备方法和应用，所述复合材料包括热释电性的聚合物基体材料和无机纳米颗粒填料。所述复合材料形成的纤维网络结构，孔隙率较大，对于PM2.5等细小颗粒物吸附能力较弱，而且所述复合材料通过熔融热压法制得，材料成本高、耗能较高。

因此，开发一种过滤效果好，并能再生以重复使用的滤材是本领域目前研究的重点之一。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多孔空气过滤膜及其制备方法和用途，所述多孔空气过滤膜能够吸附空气中细小颗粒物，并能再生以重复使用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种多孔空气过滤膜，所述多孔空气过滤膜包括多孔基底材料和覆盖在所述多孔基底材料的纤维上的具有热释电功能的聚合物层。

在本发明中，利用具有热释电功能的聚合物层的静电吸附效应，以吸附空气中细小颗粒物。本发明所述过滤材料的孔隙相当于无数个无源集尘电极，当气流中的极性细小微粒尤其是亚微米级粒子通过材料的孔隙时，就在静电力的作用下被捕获。气流中的中性细小微粒因感应或极化而成为偶极子，从而也可有效地被捕获。

在本发明中，多孔基底材料和覆盖在所述多孔基底材料的纤维上的具有热释电功能的聚合物层相结合，使得多孔空气过滤膜在保持孔隙率相对较大、孔隙密度较大、孔径也较大的前提下，对于空气中更为细小的颗粒物的吸附能力更强。

优选地，所述多孔基底材料为针刺无纺布。