[发明专利]熔喷纤维/纳米纤维/玻璃纤维复合过滤材料及其制备

说明书

技术领域

本发明属于纳米纤维领域，涉及一种熔喷纤维/纳米纤维/玻璃纤维复合过滤材料及其制备方法，特别是在纳米纤维功能层的表面一定深度范围内形成均匀的融接点，从而增强纳米纤维层与熔喷纤维覆盖保护层的结合牢度，再利用热粘合的复合方法使玻璃纤维基材、纳米纤维功能层和熔喷纤维覆盖层形成具有一定花纹图案的三层复合结构。

背景技术

纳米纤维具有纤维直径小、孔径小、比表面积大、孔隙率高等结构特点，将其与熔喷纤维等材料相结合可制备出高效低阻空气过滤复合材料。现有空气过滤纳米纤维复合材料在实际使用过程中纳米纤维功能层易受外力作用产生结构的破损，从而导致过滤性能下降和使用寿命的缩减，因此常利用覆层加固的方式延长纳米纤维功能层的使用寿命。

公开的制备空气过滤复合材料的制备方法有：“一种纺粘和静电纺复合滤纸制造方法”(CN201310036390.3)，采用静电纺制得滤纸面层、纺粘法制得滤纸基底，在纺粘形成的基底纤层尚具有粘性时，立即在其上面铺以制得的面层，同时进行热轧，形成复合滤纸。“一种防雾霾纳米窗纱及其制作方法”(CN201510605095.4)，复合步骤中在聚合物的骨架上涂覆有亲水性聚乙烯醇粘合剂将两层骨架进行粘合。“一种三层复合过滤纸及其制备方法”(CN201610280146.5)，利用胶黏剂实现了聚四氟乙烯纤维层、聚丙烯纤维层、超细玻璃纤维层的稳固粘合。“双面复合玻璃纤维过滤纸”(CN87211872U)，利用粘结剂将玻璃纤维过滤层与两侧的天然桑皮纤维纸保护层粘合在一起。

上述方法虽均可实现不同层之间的牢固结合，但粘合剂会堵塞纤维层孔道结构，将纳米材料直接涂覆在基材上，其耐磨性难以保证，使用寿命仍需提升，以上方法均会对核心纳米纤维层的整体性能产生破坏性影响。为克服以上缺点，本发明提供一种熔喷纤维/纳米纤维/玻璃纤维复合过滤材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有纳米纤维复合过滤材料复合过程中因外力作用导致纳米纤维功能层结构破坏、性能下降的问题，提供一种熔喷纤维/纳米纤维/玻璃纤维复合过滤材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种熔喷纤维/纳米纤维/玻璃纤维复合过滤材料，其特征在于，包括从下到上依次设置的玻璃纤维基材、纳米纤维层和熔喷纤维覆盖层，其中，所述的纳米纤维层的上表面设有利用溶剂静电喷雾技术形成的融接点，利用热粘合的复合方法借助于该融接点将熔喷纤维覆盖层粘结在纳米纤维层上。

本发明还提供了上述的熔喷纤维/纳米纤维/玻璃纤维复合过滤材料的制备方法，其特征在于，包括：将纳米纤维沉积在玻璃纤维基材上形成纳米纤维层后，利用溶剂静电喷雾技术在纳米纤维层表面形成融接点，该融接点的深度远小于纤维膜厚度、面积小于孔径，从而不会对纳米纤维层的原有结构造成影响，利用热粘合的复合方法借助于该融接点将覆盖层粘结在纳米纤维层上，使玻璃纤维基材、纳米纤维层和熔喷纤维覆盖层形成具有一定花纹图案的三层复合结构。

优选地，所述的溶剂静电喷雾技术步骤包括：将溶剂灌注在固定在滑台上的注射器中，通过同步调节滑台往复速度和接收基板运动速度，使溶剂雾化而成的液滴以折线形式喷涂在纳米纤维层表面，溶解表层纳米纤维形成融接点，通过调节滑台和的接收基板的运动速度控制融接点的分布密度；通过调节电压的大小来控制纳米纤维层表面融接点的大小和深度。

优选地，所述的溶剂为乙醇、甲酸、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺，丙酮、氯仿、甲酚、二甲基亚砜、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮、甲基乙基酮中等的一种或两种以上的混合物。

优选地，所述的滑台往复速度为10～100cm/min，滑台运动总路程为20～200cm，接收基板运动速度为10～200cm/min，融接点分布密度为1～8个/cm²。

优选地，所述的静电喷雾的电压为10～100kV，融接点的形状为圆形，直径为1～10μm，深度为10～100μm。

优选地，所述的静电喷雾的其他工艺参数为接收距离3～40cm，灌注速度0.1～10ml/h，温度15～35℃，湿度15～90％。

优选地，所述的纳米纤维层的厚度为100～900μm，纳米纤维层与熔喷纤维覆盖层的结合牢度为5～100MPa。

优选地，所述的玻璃纤维基材克重为10～1000g/m²，厚度为0.01～1mm。