一种阻挡雾霾颗粒的空气过滤膜及其制备方法、用途与流程

本发明涉及环保技术领域，尤其是一种阻挡雾霾颗粒的空气过滤膜及其制备方法、用途。

背景技术：

众所周知，雾霾天气是一种大气污染状态，雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是pm2.5（空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物）被认为是造成雾霾天气的“元凶”。随着空气质量的恶化，阴霾天气现象出现增多，危害加重。有报告显示，中国最大的500个城市中，只有不到1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准，与此同时，世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。

由于霾中细小粉粒状的飘浮颗粒物直径一般在0.01微米以下，可直接通过呼吸系统进入支气管，甚至肺部。所以，霾影响最大的就是人的呼吸系统，空气污染对健康的影响及防治也越来越多的被人们所关注。传统的防雾霾口罩佩戴时呼吸不畅，不适合室内长期佩戴；而目前市场上的空气净化仪成本较高，极其耗能，无法实现室内外的空气交换，造成室内空气不流通。因此，寻求一种更加方便有效、适用范围广的安全措施来防止雾霾颗粒对人体呼吸系统的产生危害具有十分重大的意义。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种阻挡雾霾颗粒的空气过滤膜及其制备方法、用途，能够解决现有技术的不足，不仅对pm2.5颗粒具有明显的阻隔作用、对空气中的害气体甲醛等都具有十分明显的过滤作用，且该方法制备的空气过滤膜尺寸可控，功能多样，可大面积生产。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种阻挡雾霾颗粒的空气过滤膜的制备方法，包括以下步骤：

a、将聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、尼龙、聚酰亚胺、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或几种配置成聚合物溶液，同时加入化学添加剂，搅拌使其成为均匀分布的溶液；

b、将上述搅拌得到的溶液转入静电纺丝机的注射器喷口，调整电纺环境的湿度<30%，调节静电纺丝的正负高压值、推进速度、接收距离，纺丝时间，最终得到厚度均一的空气过滤膜。

作为优选，聚合物溶液中聚合物的添加量为20wt%～70wt%。

作为优选，所述化学添加剂是二氧化钛，氧化锌中的一种或其混合物，化学添加剂的添加量为10wt%～40wt%。

作为优选，静电纺丝操作中，静电纺丝机的注射器喷口处的针头直径为0.1mm～1mm，正负高压的范围为0～30kv，推注速度为0.001m/s～10m/s。

一种阻挡雾霾颗粒的空气过滤膜，使用上述阻挡雾霾颗粒的空气过滤膜的制备方法制备而成。

作为优选，空气过滤膜中所含聚合物纤维的直径为2～10μm，添加剂颗粒的直径为1～10μm。

一种空气过滤窗，具备上述的阻挡雾霾颗粒的空气过滤膜。

作为优选，空气过滤窗具有很高的机械强度，对雾霾颗粒和甲醛具有明显的阻隔作用。

一种空气过滤窗的制造方法，包括以下步骤：

a、将聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、尼龙、聚酰亚胺、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或几种配置成聚合物溶液，同时加入化学添加剂，搅拌使其成为均匀分布的溶液；

b、将上述搅拌得到的溶液转入静电纺丝机的注射器喷口，调整电纺环境的湿度<30%，调节静电纺丝的正负高压值、推进速度、接受距离，在接收器一端添加基板，控制静电纺丝的时间，得到具有支撑硬度的空气过滤膜；

c、将得到的具有支撑硬度的空气过滤膜固定到固体框架上，制作成空气过滤窗。

作为优选，所述聚合物溶液中聚合物的添加量为20wt%～70wt%。

作为优选，所述化学添加剂是二氧化钛，氧化锌中的一种或其混合物，化学添加剂的添加量为10wt%～40wt%。

作为优选，静电纺丝操作中，静电纺丝机的注射器喷口处的针头直径为0.1mm～1mm，正负高压的范围为0～30kv，推注速度为0.001m/s～10m/s。

作为优选，静电纺丝机的注射器喷口与接收基板垂直，从注射器喷头喷出的纤维与基板的角度为40～70度。

作为优选，基板为金属网或塑料基质的多孔材料。

作为优选，基板为铝网或铜网。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明提供的过滤膜对雾霾空气中的pm1颗粒、pm2.5颗粒、pm10颗粒以及甲醛等都具有十分明显的阻挡作用，并且可以根据不同的需求添加不同的添加剂，如添加二氧化钛可以增强过滤窗的机械强度，相比于目前市场上所使用的过滤膜可以实现明显的技术进步。此外，本发明的空气过滤膜可以大面积生产，制作成门窗，应用范围广泛，具有普适性。

附图说明

图1为本发明实施例1所制备的空气过滤膜的sem图。

图2为本发明实施例2所制备的空气过滤膜的sem图。

图3为本发明实施例3所制备的空气过滤膜的sem图。

图4为本发明实施例4所制备的空气过滤窗的成品图。

图5为本发明实施例5所制备的空气过滤窗的成品图。

图6为本发明实施例1-5所制备的空气过滤膜对雾霾空气各项污染参数的阻隔效果对比图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。

实施例1

（1）将聚乙烯吡咯烷酮溶于水，配置成质量分数为40%的聚合物溶液，搅拌使其成为均匀分布的溶液；

（2）将上述搅拌得到的溶液转入静电纺丝机的注射器喷口，调整电纺环境的湿度<30%，调节静电纺丝的正负高压值为7kv、推进速度为0.05m/s、纺丝时间2小时，最终得到厚度均一的空气过滤膜。

实施例2

（1）将聚乙烯醇溶于水，配置成质量分数为60%的聚合物溶液，搅拌使其成为均匀分布的溶液；

（2）将上述搅拌得到的溶液转入静电纺丝机的注射器喷口，调整电纺环境的湿度<30%，调节静电纺丝的正负高压值为11kv、推进速度为0.2m/s、纺丝时间4小时，最终得到厚度均一的空气过滤膜。

实施例3

（1）将聚乙烯吡咯烷酮溶于水，配置成质量分数为50%的聚合物溶液，加入20%（质量分数）的二氧化钛，搅拌使其成为均匀分布的溶液；

（2）将上述搅拌得到的溶液转入静电纺丝机的注射器喷口，调整电纺环境的湿度<30%，调节静电纺丝的正负高压值为15kv、推进速度为0.1m/s、纺丝时间3小时，最终得到厚度均一的空气过滤膜。

实施例4

（1）将聚乙烯吡咯烷酮溶于水，配置成质量分数为50%的聚合物溶液，加入30%（质量分数）的氧化锌，搅拌使其成为均匀分布的溶液；

（2）将上述搅拌得到的溶液转入静电纺丝机的注射器喷口，调整电纺环境的湿度<30%，调节静电纺丝的正负高压值为18kv、推进速度为0.15m/s、纺丝时间3小时；

（3）在接收器一端添加铝网，控制静电纺丝的时间3小时，得到具有一定支撑硬度的空气过滤膜；

（4）将得到的具有一定支撑硬度的空气过滤固定到固体框架上，制作成可阻挡雾霾颗粒的空气过滤窗。

本发明的第五个实施例，所述的聚合物溶液是聚碳酸酯，接受器一端添加了基板（铜网），推注速度为0.15m/s，正负高压为18kv,其中聚碳酸酯的质量分数为50%，添加剂二氧化钛的量为10%（质量分数），将所得到的具有支撑度的空气过滤膜组装成过滤窗。

实施例5

（1）将聚碳酸酯溶于水，配置成质量分数为50%的聚合物溶液，加入10%（质量分数）的二氧化钛，搅拌使其成为均匀分布的溶液；

（2）将上述搅拌得到的溶液转入静电纺丝机的注射器喷口，调整电纺环境的湿度<30%，调节静电纺丝的正负高压值为18kv、推进速度为0.15m/s、纺丝时间3小时；

（3）在接收器一端添加铝网，控制静电纺丝的时间3小时，得到具有一定支撑硬度的空气过滤膜；

（4）将得到的具有一定支撑硬度的空气过滤固定到固体框架上，制作成可阻挡雾霾颗粒的空气过滤窗。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。