[发明专利]用于HEPA空气过滤介质的包括纳米纤维和珠的纳米材料

权利要求书

1.一种纳米材料，包括：

多个纳米纤维，其形成在其中限定三维孔隙的随机交织网络；和

多个珠粒直径为2至20μm的珠粒，其随机分布在所述多个纳米纤维内；

其中所述珠粒支撑所述纳米纤维以防止所述孔隙塌陷。

2.根据权利要求1所述的纳米材料，其中所述纳米纤维具有10至1000nm的直径。

3.根据权利要求1所述的纳米材料，其中每个珠粒是至少一个纳米纤维的一部分并且是沿着所述至少一个纳米纤维的长度形成凸起的不规则物。

4.根据权利要求1所述的纳米材料，其中所述孔隙具有1至10μm的孔径。

5.根据权利要求1所述的纳米材料，其中所述纳米纤维由选自聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-co-HFP)、聚酰胺6(PA-6)、聚己二酰己二胺、聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚环氧乙烷、聚氯乙烯、乙酸纤维素、壳聚醣和玉米醇溶蛋白的组中的聚合物材料制成。

6.一种过滤介质，包括：

基材层；和

涂覆所述基材层的纳米纤维层，所述纳米纤维层包括多个纳米纤维，所述纳米纤维形成在其中限定三维孔隙的随机交织基质；和

多个珠粒直径为2至20μm的珠粒，其随机分布在所述多个纳米纤维内；

其中所述珠粒支撑所述纳米纤维以防止所述孔隙塌陷。

7.根据权利要求6所述的过滤介质，其中所述基材层包含多个微纤维。

8.根据权利要求7所述的过滤介质，其中所述纳米纤维共价结合到所述微纤维。

9.根据权利要求7或8所述的过滤介质，其中所述纳米纤维和所述微纤维具有高于0.01N的粘合强度。

10.根据权利要求7所述的过滤介质，其中所述基材层选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、PET增强玻璃纤维或其组合的组。

11.根据权利要求6所述的过滤介质，其中所述纳米纤维由选自聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-co-HFP)、聚酰胺6(PA-6)、聚己二酰己二胺、聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚环氧乙烷、聚氯乙烯、乙酸纤维素、壳聚醣、玉米醇溶蛋白或其组合的组中的聚合物材料制成。

12.根据权利要求6所述的过滤介质，其中所述过滤介质用于空气过滤器中，并且所述纳米纤维层的透气度范围为4至20cm³/cm²/s。

13.根据权利要求6所述的过滤介质，其中当所述过滤介质被用作滤液的过滤器时，用抗微生物剂处理所述纳米纤维层，以防止滤液中的微生物活性，并防止所述过滤介质的生物污染。

14.根据权利要求6所述的过滤介质，其中用挥发性有机化合物(VOC)去除剂处理所述纳米纤维层。

15.根据权利要求6所述的过滤介质，其中所述过滤介质是具有E13水平的过滤效率的高效颗粒空气(HEPA)过滤器。

16.一种制备过滤介质的方法，包括：

提供基材层；

生产纳米纤维的线，其包含沿每个纳米纤维的长度不规则分散的珠粒，以产生多个带珠粒纳米纤维；

将所述带珠粒纳米纤维沉积在所述基材层的表面上，以产生具有5至50μm的三维孔隙的随机定向交织的带珠粒纳米纤维的涂层，以产生纳米纤维过滤层。

17.根据权利要求16所述的方法，其中通过自由液面静电纺丝生产所述纳米纤维。