[发明专利]含碳纳米材料的空气过滤纸及其制备方法

说明书

本发明一种含碳纳米材料的空气过滤纸及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将纤维材料加入水中，加酸调节pH值为2.5～3.5后疏解分散，送至成型器上抽吸后得成型湿纸；(2)将碳纳米材料和醇醚糖苷加入水中进行超声分散，配置成碳纳米材料的质量分数为0.1～1％的碳纳米材料分散液；(3)将所述碳纳米材料分散液和粘合剂混合后，加入水配置成所含所述碳纳米材料分散液和粘合剂的质量百分总量为0.5～5％的混合稀释液；(4)对所述成型湿纸施以所述混合稀释液。本发明含碳纳米材料的空气过滤纸中的碳纳米材料分布均匀，且留着率高，并可根据实际生产需要得到不同碳纳米材料分布的含碳纳米材料的空气过滤纸。

技术领域

本发明涉及空气过滤纸领域，特别是涉及一种含碳纳米材料的空气过滤纸及其制备方法。

背景技术

高效过滤器可有效拦截颗粒污染物，是保证众多领域空气洁净的重要手段。高效过滤材料是起过滤作用的主要部件，是决定空气过滤器过滤精度高低的关键，由超细纤维经过湿法造纸成形而制备的空气过滤纸在气溶胶过滤过程中性能优良，在市场中倍受青睐。

过滤材料纤维直径越小，除去空气中微粒的粒径就越小，过滤效率也就越高。与传统纤维相比，纳米纤维材料展现出了更好的过滤性能。碳纳米材料具有很小的纳米级直径、巨大的比表面积、优异的吸附性能、超强的力学性能，这些特性使得其在空气过滤领域具有良好的应用前景。此外，目前碳纳米材料已实现工业生产，原料价廉易得，且长度越来越长，这为碳纳米材料在空气过滤领域的应用提供直接条件。

由于碳纳米材料直径接近空气分子平均自由程，使得空气过滤发生在转变流区域甚至在分子流区域，从而大大降低过滤阻力。然而，如果碳纳米材料之间排列过于紧密，将导致碳纳米材料薄膜具有非常大的阻力，因此碳纳米材料在空滤层介质中的存在形态对其空滤效果影响极大。碳纳米材料在空滤材料的应用中还应解决另外一大安全隐患问题——掉粉，其在使用过程中被空气吹扫多次后容易脱落掉粉，成为新的污染源。

因此，对于碳纳米材料在空气过滤的实际应用上，开发一种工艺简单、易于工业化的空气过滤材料及其生产方法，真正发挥碳纳米材料功能、实现其高效去除空气中的亚微米级颗粒污染物具有重要的意义。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种含碳纳米材料的空气过滤纸及其制备方法。

具体技术方案如下：

一种含碳纳米材料的空气过滤纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纤维材料加入水中，加酸调节pH值为2.5～3.5后疏解分散，送至成型器上抽吸后得成型湿纸，所述纤维材料包括玻璃棉纤维和粗纤维，所述玻璃棉纤维和粗纤维的质量比为1:2～2:1，所述粗纤维为直径为5～10μm的玻璃纤维或涤纶纤维，所述玻璃棉纤维的直径为0.1～5μm；

(2)将质量比为1:1～5的碳纳米材料和醇醚糖苷加入水中进行超声分散，配置成碳纳米材料的质量分数为0.1～1％的碳纳米材料分散液；

(3)将所述碳纳米材料分散液和粘合剂混合后，加入水配置成所含所述碳纳米材料分散液和粘合剂的质量百分总量为0.5～5％的混合稀释液；

(4)对所述成型湿纸在10～60KPa的真空度下施以所述混合稀释液，抽吸，干燥，得含碳纳米材料的空气过滤纸，所述成型湿纸中施以所述混合稀释液的一面为施胶面。

在其中一些实施例中，当所述玻璃棉纤维和粗纤维的质量比为1：1，且所述玻璃棉纤维的直径为0.1～2μm，所述粗纤维的直径为5～10μm时，

对所述成型湿纸在10～11KPa的真空度下施以所述混合稀释液，抽吸，干燥，得到包括底层和表层的含碳纳米材料的空气过滤纸，所述表层为包括所述施胶面的一层，所述含碳纳米材料的空气过滤纸的另一层为底层，所述碳纳米材料分布在所述表层中；或