一種基于柔性基底材料的新型過濾材料及在pm2.5過濾口罩中的應用
【專利摘要】本發明公開了一種基于柔性基底材料的新型過濾材料，采用由納米材料制成的微米結構材料作為過濾材料，具有基底附著力強，比表面大，吸附性能強等優點，對污染氣體如甲醛以及重金屬離子等具有良好的吸附或分解效果，適用于污染環境下的防護，水體中污染物的濾除。本發明的新型PM 2.5過濾口罩，該口罩為三明治結構，三明治結構的上下兩層為普通織物層，中間層為本發明描述的新型過濾材料，其特點在于中間過濾層易于更換，從而達到提升過濾效果，降低口罩使用成本的目的。
【專利說明】
一種基于柔性基底材料的新型過濾材料及在PM2.5過濾口罩中的應用
[0001 ] 技術領域:
本發明涉及一種新型過濾材料，尤其涉及PM2.5過濾口罩的濾芯材料【背景技術】:
隨著工業化的發展，環境及空氣的污染也進一步加劇，如全國大面積的霧霾等已成為當前重大的社會問題，直接影響人體的健康。目前還沒有切實可行的有效措施能夠有效解決環境的污染問題。PM2.5的危害越來越大。很多情況下，普通人外出時可以佩戴口罩以防止或減少吸入這種顆粒物。市面上常見的PM2.5 口罩的吸附材料主要以活性炭、過濾棉等為主，但是這些口罩都存在著諸PM2.5吸附力不強、過濾效率較差，容易產生細菌、阻力大等不足、成本$父尚等缺點。
[0002]微納米材料具有比表面積大，吸附活性高，對有機物具有降解功能等，因此是一種十分良好的吸附過濾材料。但是由于納米材料的尺寸小，如將其應用與過濾材料，存在容易脫附，形成二次污染等因素，因此一直無法直接應用于防護產品的制備。
[0003]將微納材料應用于防護產品中，發明一種凈化效率更高，成本更低的過濾材料成為個人防護產品目前急需解決的問題。
[0004]
【發明內容】
:
為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種基于柔性基底的新型過濾材料。該過濾材料主要由微納米材料組成，由于微納米材料具有比表面積大，吸附活性高，對有機物具有降解功能等，因此是一種十分良好的吸附過濾材料。但是由于納米材料的尺寸小，如將其應用與過濾材料，存在容易脫附，形成二次污染等因素，因此一直無法直接應用于防護產品的制備。本發明在納米材料的基礎上，首先將小尺寸的納米材料(5?200納米)團簇組成大尺寸(3?200微米)微米結構材料，降低了納米材料的流動性問題，使得該材料在柔性基底如紙張，無紡布等材料上的附著力大為增強;其次，我們采用微量的聚合物長鏈將微米結構材料進一步固定在柔性基底上，從而形成了具有高吸附過濾能力的新型過濾材料。
[0005]本發明所采用的技術方案是:
一種基于柔性基底材料的新型過濾材料，其特征在于:采用由納米材料制成的微米結構材料作為過濾材料，所述的微米結構材料制備方法為:將鈦酸四正丁酯加入到冰醋酸中，強力攪拌5分鐘，然后放入反應釜150°C反應6小時，離心并用無水乙醇洗滌2次，即得到T12微納米結構材料，所述的納米材料的尺寸在5納米到200納米之間，所述的微米結構材料尺寸在3微米到200微米之間。
[0006](I)所述的微納米材料選自二氧化鈦、氧化鋅、氧化鎳中的一種或多種。
[0007 ] (2 )所述的納材料為由有機物組成的微納晶體結構。
[0008](3)所述柔性基底選自紙張、無紡布及其他纖維材料中的一種。
[0009](4)所述的基于柔性基底材料的新型過濾材料的在凈化空氣、污水處理上的應用。
[0010](5)所述的基于柔性基底材料的新型過濾材料在PM 2.5過濾口罩中的應用。
[0011]將該類材料放置于具有夾層結構的口罩中，即可作為有效的PM2.5過濾口罩中的濾芯。
[0012]一種新型PM 2.5過濾口罩，其特征在于:所述的口罩由上面層(1)、中間層(2)、下面層(3)三層結構組成，所述的上面層(I)和下面層(3)為普通織物層，所述的中間層(2)為具有微納結構的過濾材料制成的濾芯層，所述濾芯可以更換。
[0013]本發明通過水熱法，溶膠凝膠法等合成制備具有微納結構的過濾材料，該微結構材料是由低維納米結構組成的微米級材料，納米組成部分尺寸在5納米到200納米之間，其組成的微米顆粒尺寸在3微米到200微米之間。微納材料可以是二氧化鈦(Ti02)，氧化鋅(ZnO),氧化鎳(N1)等無機金屬氧化物，也可以是由有機物組成的微納晶體結構。將該過濾材料混合如水、乙醇等溶液，加入少量含有有機長鏈的高分子材料，形成均勻的混合溶液。將該溶液均勻噴涂于柔性基底如紙張、無紡布等纖維材料表面，經過烘干后形成具有優良過濾效果的新型材料。將該類材料放置于具有夾層結構的口罩中，即可有效地過濾PM2.5。
[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
I)本發明的采用由納米材料制成的微米結構材料作為過濾材料，采用由低維納米結構組成的微米結構作為污染物的過濾吸附劑，將該過濾吸附劑均勻分散在柔性基底材料中，形成的新型過濾材料。由于該材料為微結構，因此具有基底附著力強，比表面大，吸附性能強等優點，對污染氣體如甲醛以及重金屬離子等具有良好的吸附或分解效果，適用于污染環境下的防護，水體中污染物的濾除，特別是過濾PM2.5的效果好。
[0015]2)材料的制備工藝簡單，成本低。
[0016]3)所有材料均為無污染的環保材料，生產和使用過程不會對人體及環境造成影響。
[0017]4)本發明的新型PM 2.5過濾口罩，中間過濾層可以更換，從而達到提升過濾效果，降低口罩使用成本的效果。
【附圖說明】
[0018]圖1為實施例1制得的T12多級結構微納米材料的SEM照片；
圖2為實施例1制得的附著有微納米材料紙張的SEM照片。
[0019]從圖2的SEM照片可以看到，微納米材料可以很好的附著在紙纖維上，且較為致密。
[0020]圖3為夾層結構PM2.5過濾口罩示意圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
一種基于柔性基底材料的新型過濾材料，通過下列方法制得:
(I)制備Ti02多級結構微納米材料
將鈦酸四正丁酯加入到冰醋酸中，強力攪拌5分鐘，然后放入反應釜150°C反應6小時，離心并用無水乙醇洗滌2次。即得到T12微納米結構材料。
[0022](2)將步驟(I)制得的T12多級結構微納米材料分散到乙醇或水溶液中，均勻噴涂到普通面巾紙張上，烘干或自然晾干，即得到T12新型過濾材料。
[0023]實施例2
一種基于柔性基底材料的新型過濾材料，通過下列方法制得: (I)制備ZnO多級結構微納米材料:將乙酸鋅加入到乙醇中，強力攪拌10分鐘，然后放入反應釜200 °C反應12小時，經離心，去離子水洗滌即得ZnO微納米結構材料。
[0024](2)將步驟(I)制得的ZnO多級結構微納米材料分散到乙醇或水溶液中，均勻噴涂到無紡布上，烘干或自然晾干，即得到ZnO新型過濾材料。
[0025]實施例3
一種新型PM 2.5過濾口罩，由上面層1、中間層2、下面層3，三層結構組成，上面層I和下面層3為普通織物層，中間層2為新型過濾材料制成的濾芯層。
[0026]以普通香煙煙氣為例，我們采用網上購買的手持型PM2.5檢測儀進行測試。該儀器顯示最高值為650 yg/m3。所得結果如下:
①在不加任何中間過濾物時，PM2.5值為上限650 yg/m3
②加放普通紙張進行過濾，PM2.5值為650 yg/m3
③加入Ti02微納米材料處理過紙張進行過濾，PM2.5值下降至140 yg/m3。
【主權項】
1.一種基于柔性基底材料的新型過濾材料，其特征在于:采用由納米材料制成的微米結構材料作為過濾材料，所述的微米結構材料制備方法為:將鈦酸四正丁酯加入到冰醋酸中，強力攪拌5分鐘，然后放入反應釜150°C反應6小時，離心并用無水乙醇洗滌2次，即得到Ti〇2微米結構材料，所述的納米材料的尺寸在5納米到200納米之間，所述的微米結構材料尺寸在3微米到200微米之間。2.根據權利要求1所述的基于柔性基底材料的新型過濾材料，其特征在于: 所述的納材料選自二氧化鈦、氧化鋅、氧化鎳中的一種或多種。3.根據權利要求1所述的基于柔性基底材料的新型過濾材料，其特征在于: 所述的納材料為由有機物組成的微納晶體結構。4.如權利要求1所述的基于柔性基底材料的新型過濾材料，其特征在于:所述柔性基底選自紙張、無紡布及其他纖維材料中的一種。5.如權利要求1-3任一項所述的基于柔性基底材料的新型過濾材料的在凈化空氣、污水處理上的應用。6.如權利要求1-3任一項所述的基于柔性基底材料的新型過濾材料在PM2.5過濾口罩中的應用。7.一種新型PM 2.5過濾口罩，其特征在于:所述的口罩由上面層(1)、中間層(2)、下面層(3)三層結構組成，所述的上面層(I)和下面層(3)為普通織物層，所述的中間層(2)為權利要求所述的新型過濾材料制成的濾芯層，所述濾芯可以更換。
【文檔編號】C02F1/28GK105999854SQ201610428839
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】潘旭, 胡林華, 李兆乾, 黃陽, 翁堅, 戴松元
【申請人】合肥凱特新能源科技有限公司