一种含活性炭的空气过滤材料及其生产方法
【专利摘要】本发明公开一种含活性炭的空气过滤材料及其生产方法，该过滤材料至少是由上下两层无纺布层及其中间夹持活性炭层构成，所述活性炭层中含有5重量%以上的含磷活性炭颗粒。本发明的含活性炭的空气过滤材料不仅具有很好的阻燃的特点，同时仍然能保持良好的去除效率的特点，从而使空气得到有效净化。
【专利说明】一种含活性炭的空气过滤材料及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种含活性炭的空气过滤材料及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 随着建筑物的密集化、汽车数量的剧增、工业排放的增加等，导致空气中复合型挥 发性有害气体的排出量增加。而目前一般生产的过滤材料是夹持活性炭的，从而达到吸附 空气中的有害气体。然而仅仅除臭是不够的，如果易燃物质附着在过滤材料上且接触到火 焰的话，过滤材料就会燃烧。目前，虽有通过在过滤材料上涂覆阻燃剂，但该过滤材料起 不到除臭的作用，而且过滤材料经长时间使用后，其表面的阻燃剂会脱落，就会降低阻燃效 果。
[0003] 如中国专利CN101332385公开了一种两层无纺布之间夹持活性炭颗粒的过滤材 料，该过滤材料虽然能够保持对粉尘等固体颗粒物的拦截，利用活性炭吸附功能还能除臭， 但过滤材料只能除去空气中的一般气体，如碱性气体等的话，就难于去除，而且该过滤材料 也不具有阻燃性能。
[0004] 如中国专利CN101541393公开了一种阻燃性过滤器，该发明是在过滤材料上涂覆 阻燃剂的水溶液或者是将过滤材料浸渍在阻燃剂的水溶液中，然后形成含有阻燃剂的过滤 器，虽起到了一定的阻燃作用，但如果该过滤器长时间使用的话，其表面的阻燃剂会脱落， 从而降低阻燃效果。另外，该过滤材料不具有除臭功效，不能吸收空气中的有害气体。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种阻燃性好、除臭率高的含活性炭的空气过滤材料及其 生产方法。
[0006] 本发明的技术解决方案如下：本发明的含活性炭的空气过滤材料至少是由上下两 层无纺布层及其中间夹持活性炭层构成，所述活性炭层中含有5重量％以上的含磷活性炭 颗粒。上述活性炭层中含有5重量％以上的含磷活性炭颗粒包括如下两种情况：活性炭层 中所有活性炭颗粒都是经磷系药剂处理过的、以及未经磷系药剂加工的活性炭颗粒与5重 量％以上的经磷系药剂处理过的活性炭颗粒的共混物。
[0007] 由于添加磷系药剂后的活性炭颗粒内部的小孔表面被磷系物质所覆盖，这样就会 降低对臭气的吸附能力，因此考虑到过滤材料的阻燃性和除臭性，上述活性炭层中优选含 有5?85重量％的含磷活性炭颗粒。上述上下两层无纺布可以采用熔喷、纺粘、化学粘合 等方法所形成的。
[0008] 本发明的活性炭层中还含有10重量％以上的含H+基团的活性炭颗粒。由于添加 的磷系药剂包括含H+基团的磷系药剂，所以经反应后，活性炭层中既含有含磷活性炭颗粒， 又含有含H+基团的活性炭颗粒，从而制得的过滤材料既具有阻燃性，同时根据中和反应又 能除去空气中的碱性臭气。
[0009] 本发明含活性炭的空气过滤材料，通过FMVSS302阻燃测试法测得的燃烧速度小 于100mm/min。燃烧速度越大，阻燃性能越差。
[0010] 本发明含活性炭的空气过滤材料中活性炭层的克重为10?500g/m2,如果活性炭 层的克重低于l〇g/m 2,则对臭气的去除能力不强，不能有效地去除臭气，而且阻燃性降低； 如果活性炭层的克重高于500g/m2,就会增加过滤材料的阻力，同时在加工过程中易造成与 上下两层无纺布层粘合不充分，从而发生脱层的现象。活性炭层的克重优选20?200g/m 2。
[0011] 本发明含活性炭的空气过滤材料中活性炭颗粒的平均粒径为1〇〇?500 μ m，如 果平均粒径小于100 μ m时，活性炭颗粒容易从无纺布的空隙中脱落，加工工程较难控制， 易造成设备污染等问题，乃至在使用过程中容易形成扬尘，污染空气；如果平均粒径大于 500 μ m，上下两层无纺布就会容易被顶破，从而降低对灰尘的拦截效率。活性炭颗粒的平均 粒径优选150?300 μ m。上述活性炭颗粒可选用椰壳炭、石炭等，考虑到需要比表面积比较 大以及丰富的孔的活性炭颗粒，优选椰壳炭。
[0012] 上述活性炭颗粒的比表面积为500?5000m2/g，虽说比表面积越大，对臭气的吸附 能力越高，但比表面积过大的话，对活性炭形成的工艺要求就越高，价格也就越高。考虑到 活性炭的形成以及成本，活性炭颗粒的比表面积优选800?4000m 2/g。
[0013] 本发明的含活性炭的空气过滤材料的生产方法，包括如下步骤： (1) 将磷系药剂通过喷淋的方式喷涂到活性炭颗粒上，或者是将活性炭颗粒浸渍在磷 系药剂中，然后在温度为50?150°C下进行干燥处理； (2) 将经步骤（1)处理得到的含磷活性炭颗粒与普通活性炭颗粒按重量比为5?95: 95?5进行混合； (3) 将经步骤（1)处理得到的活性炭颗粒或者是将经步骤（2)共混后得到的活性炭颗 粒夹持在两层无纺布中间，最终制得成品。
[0014] 然后将上述得到的活性炭颗粒与热熔胶粉混合后撒在一层无纺布上或按照先后 顺序将上述两种物质撒在一层无纺布上，然后通过热处理的方法与另一层无纺布进行复合 加工，或者贴合后再进行热处理，最后形成夹持活性炭的过滤材料。上述热处理的温度为 80?150°C、时间为20?400s。根据需要，也可以将制得的夹持活性炭的过滤材料的上下 层再撒上活性炭颗粒，然后再分别复合上一层无纺布，最后形成多层活性炭层的过滤材料。
[0015] 上述磷系药剂为磷酸、磷酸三胺、鸟苷酸或磷酸酯，优选磷酸。磷酸的水溶性好， 在添加加工过程中相对容易，且磷的含有量比较高，阻燃效果好，同时添加磷酸后，活性炭 层中就含有H+基团的活性炭颗粒，从而制得的过滤材料能有效地取出空气中的碱性气体。 另外，磷酸可吸热，因为它阻止了 C0氧化为C02，降低了加热过程；对凝聚相形成一层薄薄 的玻璃状的或液态的保护层，因此降低了氧气扩散和气相与固相之间的热量和质量传递， 抑制了炭氧化过程，降低了含磷阻燃剂受热分解发生如下变化：磷系阻燃剂一磷酸偏一磷 酸一聚偏磷酸，聚偏磷酸是不易挥发的稳定化合物，具有强脱水性，在聚合物表面与空气隔 绝；脱出的水气吸收大量的热，使聚合物表面阻燃剂受热分解释放出挥发性磷化物。
[0016] 本发明的含活性炭的空气过滤材料不仅具有很好的阻燃的特点，同时仍然能保持 良好的去除效率的特点，从而使空气得到有效净化。
【具体实施方式】
[0017] 通过以下实施例及比较例更加详细地说明本发明，但本发明的保护范围并不限于 实施例，实施例中的各物性由以下方法测定。
[0018] 【燃烧速度】 根据FMVSS302阻燃测试法，将尺寸为356mmX 100mm的样品放在燃烧试验机上，点燃火 焰，调节火焰高度为38mm，使样品自由端处于火焰中引燃15s，然后熄掉火焰，记录燃烧时 间t(min)和燃烧距离d(mm),按照下面的计算方法得出燃烧速度v=d/t。
[0019] 【活性炭层的克重】 先测出下层无纺布的重量Ml(g)，然后将活性炭颗粒撒在下层无纺布上，然后测出无纺 布及活性炭的重量M2 (g)，按照下面的计算方法得出活性炭层的克重M (g)，其计算公式如 下：M=M2-M1。
[0020] 【臭气去除效率】 将含有臭气的气流按〇. lm/S的流速通过尺寸0. lm2的样品，测出通过样品前臭气的含 量W1 (ppm),在通气5min时测试出通过样品后的臭气的含量W2 (ppm),按照下面的计算 方法得出臭气的去除效率，其计算公式如下：
【权利要求】
1. 一种含活性炭的空气过滤材料，其特征在于：该过滤材料至少是由上下两层无纺布 层及其中间夹持活性炭层构成，所述活性炭层中含有5重量％以上的含磷活性炭颗粒。
2. 根据权利要求1所述含活性炭的空气过滤材料，其特征在于：所述活性炭层中含有 5?85重量％的含磷活性炭颗粒。
3. 根据权利要求1所述含活性炭的空气过滤材料，其特征在于：所述活性炭层中还含 有10重量％以上的含H+基团的活性炭颗粒。
4. 根据权利要求1或2所述含活性炭的空气过滤材料，其特征在于：该过滤材料的燃 烧速度小于l〇〇mm/min。
5. 根据权利要求1或2所述含活性炭的空气过滤材料，其特征在于：所述活性炭层的 克重为10?500g/m2。
6. 根据权利要求1或2所述的含活性炭的空气过滤材料，其特征在于：所述活性炭颗 粒的平均粒径为100?500 μ m。
7. 根据权利要求1或2所述的含活性炭的空气过滤材料，其特征在于：所述活性炭颗 粒的比表面积为500?5000m2/g。
8. -种权利要求1所述含活性炭的空气过滤材料的生产方法，其特征在于：包括如下 步骤： (1) 将磷系药剂通过喷淋的方式喷涂到活性炭颗粒上，或者是将活性炭颗粒浸渍在磷 系药剂中，然后在温度为50?150°C下进行干燥处理； (2) 将经步骤（1)处理得到的含磷活性炭颗粒与普通活性炭颗粒按重量比为5?95: 95?5进行混合； (3) 将经步骤（1)处理得到的活性炭颗粒或者是将经步骤（2)共混后得到的活性炭颗 粒夹持在两层无纺布中间，最终制得成品。
9. 根据权利要求8所述含活性炭的空气过滤材料的生产方法，其特征在于：所述磷系 药剂为磷酸、磷酸三胺、鸟苷酸或磷酸酯。
【文档编号】B01D53/02GK104096537SQ201310117693
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月7日 优先权日:2013年4月7日
【发明者】马燕男 申请人:东丽纤维研究所（中国）有限公司