[发明专利]一种分子筛纤维复合膜材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于分子筛复合材料技术领域，具体涉及一种分子筛纤维复合膜材料及其制备方法与应用。所述分子筛纤维复合膜材料的制备方法，采用熔喷‑热轧成型工艺，其中热气流喷射角度为85‑90℃，熔喷模头与接收滚筒之间的接收距离为58‑60cm。本发明所得复合膜材料为一体化单层膜状结构，其中分子筛负载量可调，且最高可达90％；保留率高达100％，且分子筛与纤维分布均匀；所得复合膜材料手感柔软，分子筛的性能得到充分体现，在过滤、抗菌、吸附方面有突出的优点。同时，所述方法工艺流程短，生产效率高。

技术领域

本发明属于分子筛复合材料技术领域，具体涉及一种分子筛纤维复合膜材料及其制备方法与应用。

背景技术

具有规则的微孔孔道结构且具有筛选分子作用的物质称为分子筛(moleculesieves)，TO₄四面体(T选自Si，Al，P，B，Ga，Ge等)是构成分子筛骨架的最基本结构单元(SiO₄，AlO₄，PO₄，BO₄，GaO₄，GeO₄等)，通过共有的氧原子结合而形成三维网状结构的结晶，这种结合形式，构成了具有分子级、孔径均匀的空洞及孔道。

分子筛在工业领域应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等，通常被成型加工成球形颗粒状、长条状、大蜂窝状、小蜂窝状等，以便于分离和循环利用。

但是，上述加工得到的分子筛材料有效利用率较低，主要原因在于真正起作用的仅仅是表层分子筛，位于材料内部的分子筛由于受到表层分子筛覆盖而无法发挥作用，这一点在吸附和催化方面更为明显。为了提高分子筛的有效利用率，充分发挥分子筛作用，需要将分子筛负载到合适的载体上。

纤维具有柔韧性、弹力、强力和可纺织性等良好物理性能，是作为分子筛载体的理想选择之一。目前常用分子筛负载方法有原位合成法和涂覆法。原位合成法具体为：1)制备分子筛前驱体溶液，然后与纤维混合；2)将纤维和分子筛前驱体溶液的混合物将其热处理，得到分子筛/纤维复合材料。而涂覆法主要是将分子筛与水的分散液多次涂覆到纤维基材上，干燥后得到分子筛/纤维复合材料。

上述原位合成法和涂覆法可以成功制备分子筛/纤维复合材料，但所得材料中分子筛所占比例偏低，通常低于25％，而且分子筛的保留率也较低，通常低于50％，这种较低的占比率及保留率大大影响了分子筛/纤维复合材料吸附和催化性能。而且还存在制备效率低、难以量产，进一步限制了复合材料的实际应用。

CN110821064A公开了一种兼具除醛、除异味和抑菌功能的墙布，是由复合纤维吸附层等多个层结构复合而得。所得复合层虽具有多种功能，但存在以下问题：1)除味、吸附、抑菌功能分布于不同材料层；2)制备工艺复杂；3)多层结构导致位于内部的功能层作用受限，而表层功能层作用单一；4)其利用熔喷热轧工艺制备以纤维为载体的吸附层和抑菌层，但其中功能材料的负载量较低，仅为2-10％。

总的来说，现有分子筛负载技术存在负载量低，保留率低，无法长期使用，分子筛的有效利用率得不到明显提升，同时材料难以规模化制备的问题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种分子筛纤维复合膜材料的制备方法。所得复合膜材料为一体化单层膜状结构，其中分子筛负载量可调，且最高可达90％；保留率高达100％，且分子筛与纤维分布均匀；所得复合膜材料手感柔软，分子筛的性能得到充分体现，在过滤、抗菌、吸附方面有突出的优点。同时，所述方法工艺流程短，生产效率高。

所述分子筛纤维复合膜材料的制备方法采用熔喷-热轧成型工艺；其中热气流喷射角度为85-90℃，熔喷模头与接收滚筒(成网帘)之间的接收距离为58-60cm。