本发明涉及空气净化领域，尤其涉及一种空调进风口过滤网用空气过滤无纺布及其制备方法。
背景技术：
空调进风口处通常设有进风口过滤布，进风口过滤布的作用一方面是阻止空气中的颗粒杂质进入空调内，延长空调使用寿命；另一方面能够吸附空气中颗粒物，起到净化空气作用。通常对空调进风口过滤布的要求一是过滤效果好，能够阻挡或吸附大多数的颗粒物；二是风阻要小，尽量不影响空调的进风效率。
现有技术中的空调进风口过滤布，通常只是普通的无纺布，为了保证其透气度，减小风阻，通常具有很大的孔隙率，但是如此便影响了其过滤效率。如果为了提高过滤效率又势必要降低孔隙率，又会影响进风效率，从而无法两全。
申请号为CN201610233859.6的中国专利公开了一种空气过滤用驻极体非织造过滤材料，由0.06D的PET超细纤维和3D的PE/PET皮芯复合纤维组成均匀分布的三维空间网络结构，皮芯复合纤维与其接触的纤维形成联接节点，在超细纤维和皮芯复合纤维的表面设置PTFE涂覆层。所述驻极体非织造过滤材料的制备方法为：PET/PET定岛型海岛短纤维和PE/PET皮芯型复合短纤维以一定质量比混合、梳理后，经针刺成网、碱液消融、轧压水洗、PTFE乳液浸渍、拉幅热定型和冷却固化而成。
申请号为201410138905.5的中国专利公开了一种抗菌且过滤PM2.5颗粒的口罩滤片。与普通滤片和口罩相比，该发明滤片有三层结构，外层是附着酞菁锌类光敏材料的竹纤维溶喷无纺布，中间层是驻极化熔喷无纺布，内层是丙纶纺粘无纺布。
上述两份专利中都利用了静电吸附原理，能够有效吸附空气中的细小颗粒物，提高了过滤效率。但是也存在一些不足，由于上述两种过滤材料均不是用于空调进风口，在风阻上的要求不高，因此它们的风阻较高，不适用于空调进风口过滤布。另一方面，驻极化无纺布的制备过程中，无纺布对PTFE乳液浸渍后的吸附效率较低，是的PTFE乳液无法长久、牢固地被无纺布吸附，从而影响了静电吸附效果，特别是长时间后静电吸附力衰减严重。此外，上述无纺布还缺乏抗菌功能。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种空调进风口过滤网用空气过滤无纺布及其制备方法。本发明的空气过滤无纺布不仅对静电吸附剂的负载量大、牢度高，对PM2.5、花粉、粉尘、烟尘、尘螨等颗粒物的静电吸附效果好，透气度好，风阻小；而且还具有抗菌功能。
本发明的具体技术方案为：一种空调进风口过滤网用空气过滤无纺布，由静电吸附层和抗菌层间隔复合而成，所述空调进风口过滤网用空气过滤无纺布的单层总数为两层或四层；所述静电吸附层为进风面；其中，静电吸附层为含有纳米驻极体的聚乙烯无纺布；所述抗菌层为复合有抗菌物质的聚乙烯无纺布。
本发明的空气过滤无纺布为两层或四层结构，其中静电吸附层为进风面，其中含有纳米驻极体，能够利用静电吸附原理，在无纺布的孔隙率较高，风阻较小的条件下也能够对空气中的PM2.5、花粉、粉尘、烟尘、尘螨等颗粒物进行有效过滤、吸附。抗菌层为复合有抗菌物质的聚乙烯无纺布，能够起到杀菌作用。
本发明的无纺布可根据实际需求，选择两层或四层的结构进行过滤。其中，2层是更换周期为15天左右，4层的更换周期为30天左右。
作为优选，所述静电吸附层的风阻大于所述抗菌层的风阻。由于本发明的空气过滤无纺布要求具有较低的风阻，因此在保持静电吸附层低风阻的条件下，还需要尽量降低抗菌层的风阻。由于静电吸附层的风阻大于抗菌层的风阻，因此即使复合上抗菌层具有两层或四层结构后对无纺布的风阻基本没有影响，即使两层或者四层结构的无纺布，其仍能够保持低风阻。
作为优选，所述空调进风口过滤网用空气过滤无纺布的风阻为3-6Pa。
作为优选，所述静电吸附层和抗菌层通过热压复合方法复合而成。
作为优选，所述抗菌物质选自多肽银、纳米二氧化钛和季胺盐抗菌剂。上述抗菌物质的抗菌效果较好，能够有效杀菌。
作为优选，所述含有纳米驻极体的聚乙烯无纺布由以下质量百分数的原料制得：
聚乙烯74-84％，
环糊精1-3％，
纳米海泡石3-7％，
硅烷偶联剂0.5-1.5％，
聚四氟乙烯10-16％。
本发明中静电吸附层的无纺布选用聚乙烯为主要原料，先将聚乙烯与环糊精、纳米海泡石和硅烷偶联剂混合熔融，喷熔制得无纺布，由于纤维中复合有了环糊精和纳米海泡石，其中环糊精具有疏水空腔，对疏水性物质具有吸附性；而纳米海泡石为纳米多孔无机物，也具有较好的吸附性。当环糊精与纳米海泡石均匀分布于纤维内部后，能够增强无纺布对聚四氟乙烯乳液的吸附能力，从而使得聚四氟乙烯乳液对无纺布充分浸润、渗透。因而克服了现有技术中普通无纺布对聚四氟乙烯乳液吸附效果较差的技术问题。由于纳米海泡石属于无机物，在聚乙烯等有机物的中分散性和相容性较差，硅烷偶联剂的作用是能够克服这一技术问题。此外，海泡石的加入，其自身多余的孔隙还能够吸附细小颗粒和空气中的异味。
在制得无纺布后，将无纺布浸渍于聚四氟乙烯乳液中，能够大幅提高无纺布对聚四氟乙烯乳液的吸附量。
作为优选，所述纳米海泡石为改性纳米海泡石，改性方法如下：
将纳米海泡石在质量浓度为5-10％的醋酸溶液中浸泡2-4h，浸泡后取出清洗至中性，接着将纳米海泡石与钛酸丁酯、硬脂酸质量比20∶(0.5-1.5)∶(0.5-1)混合，在65-75℃下研磨20-40min，制得改性纳米海泡石。
未改性的海泡石的吸附容量有限，对其进行酸处理后，能够拓展海泡石内部的空隙，从而增强吸附性和吸附容量。另一方面，普通的纳米海泡石具有较好的亲水性，而聚四氟乙烯为疏水性物质，用钛酸丁酯和硬脂酸对其改性后，能够使海泡石具有疏水性，从而进一步提高对聚四氟乙烯的吸附能力。海泡石具有疏水性的好处还在于：由于在较高湿度的环境下，不容易产生静电，而未改性的海泡石具有较好的吸湿性，海泡石大量吸湿后，必然会严重影响静电吸附效果。对海泡石疏水处理后其不会进行吸湿，能够长期保障无纺布处于干燥状态，从而能够使无纺布长久地保持静电而衰退较慢。
作为优选，所述环糊精为疏水性环糊精。对环糊精疏水处理的原理与海泡石相同。
一种空调进风口过滤网用空气过滤无纺布的制备方法，包括以下步骤：
1)静电吸附层的制备：
1.1)将聚乙烯切片与环糊精、纳米海泡石、硅烷偶联剂按配比混合，添加至热熔装置中加热熔融，得到复合熔体。
1.2)将复合熔体通过喷熔方法制成无纺布。
1.3)将聚四氟乙烯配制为聚四氟乙烯乳液，将无纺布浸没于聚四氟乙烯乳液中，然后进行热压处理，最后经过烘干定型后制得静电吸附层。
2)抗菌层的制备。
3)热压复合：将静电吸附层与抗菌层间隔叠层后，热压复合，制得成品。
本发明方法先将聚乙烯切片与环糊精、纳米海泡石、硅烷偶联剂混合热熔按照传统无纺布熔喷制备方法制得无纺布，然后将无纺布浸渍于聚四氟乙烯乳液中，如此能够极大的提高无纺布对聚四氟乙烯乳液的吸附能力，从而增强无纺布的静电吸附能力和持久性。
制得静电吸附层后在制得抗菌层，将静电吸附层与抗菌层间隔叠层后进行热压，复合在一起，制得成品。
作为优选，步骤1.3)中聚四氟乙烯乳液的质量浓度为30-50％，浸渍时间为5-15min，热压处理温度为100-140℃。
本发明的无纺布配合上述特定工艺，对聚四氟乙烯乳液的吸附量和吸附牢度特别好，聚四氟乙烯的负载量最高可到无纺布质量的16％左右。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明的空气过滤无纺布不仅对静电吸附剂的负载量大、牢度高，对PM2.5、花粉、粉尘、烟尘、尘螨等颗粒物的静电吸附效果好，透气度好，风阻小；而且还具有抗菌功能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种空调进风口过滤网用空气过滤无纺布，由静电吸附层和抗菌层间隔复合而成，所述空调进风口过滤网用空气过滤无纺布的单层总数为两层；所述静电吸附层为进风面。静电吸附层的风阻大于所述抗菌层的风阻。
其中，静电吸附层为含有纳米驻极体的聚乙烯无纺布，所述含有纳米驻极体的聚乙烯无纺布由以下质量百分数的原料制得：
聚乙烯79％，
疏水性环糊精2％，
纳米海泡石5％，
硅烷偶联剂1％，
聚四氟乙烯13％。
所述抗菌层为复合有多肽银的聚乙烯无纺布。
一种空调进风口过滤网用空气过滤无纺布的制备方法，包括以下步骤：
1)静电吸附层的制备：
1.1)将聚乙烯切片与环糊精、纳米海泡石、硅烷偶联剂按配比混合，添加至热熔装置中加热熔融，得到复合熔体。
1.2)将复合熔体通过喷熔方法制成无纺布。
1.3)将聚四氟乙烯配制为质量浓度为40％的聚四氟乙烯乳液，将无纺布浸没于聚四氟乙烯乳液中，10min后取出在120℃下进行热压处理，最后经过烘干定型后制得静电吸附层。
2)抗菌层的制备。
3)热压复合：将静电吸附层与抗菌层间隔叠层后，热压复合，制得成品。
实施例2
一种空调进风口过滤网用空气过滤无纺布，由静电吸附层和抗菌层间隔复合而成，所述空调进风口过滤网用空气过滤无纺布的单层总数为两层；所述静电吸附层为进风面。静电吸附层的风阻大于所述抗菌层的风阻。
其中，静电吸附层为含有纳米驻极体的聚乙烯无纺布，所述含有纳米驻极体的聚乙烯无纺布由以下质量百分数的原料制得：
聚乙烯79％，
疏水性环糊精2％，
改性纳米海泡石5％，
硅烷偶联剂1％，
聚四氟乙烯13％。
所述纳米海泡石为改性纳米海泡石，改性方法如下：将纳米海泡石在质量浓度为8％的醋酸溶液中浸泡3h，浸泡后取出清洗至中性，接着将纳米海泡石与钛酸丁酯、硬脂酸质量比20∶1∶0.6混合，在70℃下研磨30min，制得改性纳米海泡石。
所述抗菌层为复合有多肽银的聚乙烯无纺布。
一种空调进风口过滤网用空气过滤无纺布的制备方法，包括以下步骤：
1)静电吸附层的制备：
1.1)将聚乙烯切片与环糊精、纳米海泡石、硅烷偶联剂按配比混合，添加至热熔装置中加热熔融，得到复合熔体。
1.2)将复合熔体通过喷熔方法制成无纺布。
1.3)将聚四氟乙烯配制为质量浓度为40％的聚四氟乙烯乳液，将无纺布浸没于聚四氟乙烯乳液中，10min后取出在120℃下进行热压处理，最后经过烘干定型后制得静电吸附层。
2)抗菌层的制备。
3)热压复合：将静电吸附层与抗菌层间隔叠层后，热压复合，制得成品。
实施例3
一种空调进风口过滤网用空气过滤无纺布，由静电吸附层和抗菌层间隔复合而成，所述空调进风口过滤网用空气过滤无纺布的单层总数为四层；所述静电吸附层为进风面。静电吸附层的风阻大于所述抗菌层的风阻。
其中，静电吸附层为含有纳米驻极体的聚乙烯无纺布，所述含有纳米驻极体的聚乙烯无纺布由以下质量百分数的原料制得：
聚乙烯74％，
疏水性环糊精3％，
纳米海泡石7％，
硅烷偶联剂1.5％，
聚四氟乙烯14.5％。
所述纳米海泡石为改性纳米海泡石，改性方法如下：
将纳米海泡石在质量浓度为5％的醋酸溶液中浸泡4h，浸泡后取出清洗至中性，接着将纳米海泡石与钛酸丁酯、硬脂酸质量比20∶0.5∶0.5混合，在65℃下研磨40min，制得改性纳米海泡石。
所述抗菌层为复合有纳米二氧化钛的聚乙烯无纺布。
一种空调进风口过滤网用空气过滤无纺布的制备方法，包括以下步骤：
1)静电吸附层的制备：
1.1)将聚乙烯切片与环糊精、纳米海泡石、硅烷偶联剂按配比混合，添加至热熔装置中加热熔融，得到复合熔体。
1.2)将复合熔体通过喷熔方法制成无纺布。
1.3)将聚四氟乙烯配制为质量浓度为30％的聚四氟乙烯乳液，将无纺布浸没于聚四氟乙烯乳液中，5min后取出在100℃下进行热压处理，最后经过烘干定型后制得静电吸附层。
2)抗菌层的制备。
3)热压复合：将静电吸附层与抗菌层间隔叠层后，热压复合，制得成品。
实施例4
一种空调进风口过滤网用空气过滤无纺布，由静电吸附层和抗菌层间隔复合而成，所述空调进风口过滤网用空气过滤无纺布的单层总数为两层；所述静电吸附层为进风面。静电吸附层的风阻大于所述抗菌层的风阻。
其中，静电吸附层为含有纳米驻极体的聚乙烯无纺布，所述含有纳米驻极体的聚乙烯无纺布由以下质量百分数的原料制得：
聚乙烯84％，
疏水性环糊精1％，
纳米海泡石3％，
硅烷偶联剂0.5％，
聚四氟乙烯11.5％。
所述纳米海泡石为改性纳米海泡石，改性方法如下：
将纳米海泡石在质量浓度为10％的醋酸溶液中浸泡2h，浸泡后取出清洗至中性，接着将纳米海泡石与钛酸丁酯、硬脂酸质量比20∶1.5∶1混合，在75℃下研磨20min，制得改性纳米海泡石。
所述抗菌层为复合有季胺盐抗菌剂的聚乙烯无纺布。
一种空调进风口过滤网用空气过滤无纺布的制备方法，包括以下步骤：
1)静电吸附层的制备：
1.1)将聚乙烯切片与环糊精、纳米海泡石、硅烷偶联剂按配比混合，添加至热熔装置中加热熔融，得到复合熔体。
1.2)将复合熔体通过喷熔方法制成无纺布。
1.3)将聚四氟乙烯配制为质量浓度为50％的聚四氟乙烯乳液，将无纺布浸没于聚四氟乙烯乳液中，15min后取出在140℃下进行热压处理，最后经过烘干定型后制得静电吸附层。
2)抗菌层的制备。
3)热压复合：将静电吸附层与抗菌层间隔叠层后，热压复合，制得成品。
对比例1
一种空调进风口过滤网用空气过滤无纺布，由静电吸附层和抗菌层间隔复合而成，所述空调进风口过滤网用空气过滤无纺布的单层总数为两层；所述静电吸附层为进风面。静电吸附层的风阻大于所述抗菌层的风阻。
所述静电吸附层的聚乙烯无纺布(经过聚四氟乙烯浸渍处理)。所述抗菌层为复合有季胺盐抗菌剂的聚乙烯无纺布。
对比例2
市购的普通物理吸附空气过滤布。
性能对比
将实施例1-4与对比例1-2的无纺布进行性能对比，结果如下所示：
由上可知，本发明的无纺布风阻更小，静电吸附保持时间更久，且具有抗菌性。
对本发明实施例2的无纺布(20mm*50mm)覆盖于于空调内机(格力空调KFR-35GW/K(35569)-AaC-N2(A))，进气口上，进行空气过滤效果检测(模式：送风；风速：第五档(最大档)，检测依据GB/T 18801-2015空气净化器)，检测数据如下：
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。