一种用于防治pm2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于防治PM2.5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料，包括无纺布和通过粘结胶料复合在无纺布表面的玻璃纤维棉层，所述无纺布定量为18-24g/m2，厚度为0.08-0.12mm，孔隙率为90-92％；所述玻璃纤维棉层由直径为0.75-0.85μm的玻璃纤维棉构成，厚度为0.5-0.8mm，孔隙率为95％-97％；所述粘结胶料为热熔胶，其重量为复合材料总重的0.2-0.5％；本发明还公开了一种干法制备上述空气过滤材料的方法。本发明的空气过滤复合材料，玻璃纤维棉排布整齐均匀，层次结构明显，孔隙细小，具有良好的粗、中级过滤效果和更大的通风流量，可用于防治PM2.5的场所及个体防护。
【专利说明】一种用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料及其 制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于含硅无机纤维领域，涉及一种玻璃纤维复合材料及其制备方法，特别 涉及一种用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 气象专家和医学专家认为，由细颗粒物所引发的雾霾天气对人体健康的危害比沙 尘暴更大。粒径大于10 μ m的颗粒物，一般不会进入呼吸道，对人体健康基本无影响；粒径 为2. 5-10 μ m颗粒物，能够进入上呼吸道，但容易被呼吸道绒毛或痰液排除，对人体健康危 害相对较小；而粒径小于2. 5μπι的细颗粒物，直径相当于人类头发的1/10大小，可直接 进入人体下呼吸道，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾 病。
[0003] 每个人每天平均要吸入约1万升的空气，进入肺泡的微尘可迅速被吸收、不经过 肝脏解毒直接进入血液循环分布到全身；其次，会损害血红蛋白输送氧的能力，丧失血液。 对贫血和血液循环障碍的病人来说，可能产生严重后果。例如可以加重呼吸系统疾病，甚至 引起充血性心力衰竭和冠状动脉等心脏疾病。总之这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入 血液，其中的有害气体、重金属等溶解在血液中，对人体健康的伤害更大。人体的生理结构 决定了对ΡΜ2. 5没有任何过滤、阻拦能力，而ΡΜ2. 5对人类健康的危害却随着医学技术的进 步，逐步暴露出其恐怖的一面。
[0004] 在欧盟国家中，ΡΜ2. 5导致人们的平均寿命减少8. 6个月。而ΡΜ2. 5还可成为病 毒和细菌的载体，为呼吸道传染病的传播推波助澜。国际上主要发达国家以及亚洲的日本、 泰国、印度等均将ΡΜ2. 5列入空气质量标准。其主要污染源主要来源为机动车尾气的排放， 环保部门监测，2010年，全国113个环保重点城市中超过三分之一的城市空气质量不达标。 2012年，全国113个环保重点城市中超过二分之一的城市空气质量不达标。室外ΡΜ2. 5已 成为威胁人类健康的重要杀手。因普通织物难以阻隔2. 5微米以下颗粒。如果要防止吸入 ΡΜ2. 5,很多口罩、尤其是棉织物类的过滤材料都做不到。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于防治ΡΜ2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复 合材料和制备该复合材料的方法。
[0006] 本发明用于防治ΡΜ2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料，包括无纺布和通过 粘结胶料复合在无纺布表面的玻璃纤维棉层，所述无纺布定量为18_24g/m 2,其厚度为 0. 08-0. 12mm，所述玻璃纤维棉层由直径为0. 75-0. 85 μ m的玻璃纤维棉构成，其厚度为 0. 5-0. 8mm，所述粘结胶料为热熔胶。
[0007] 作为本发明用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料的优选，所述玻璃纤 维棉层的气孔率为95% -97%。
[0008] 作为本发明用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料的另一种优选，所述 无纺布为涤纶无纺布，其孔隙率为90-92%。
[0009] 作为本发明用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料的进一步优选，所述 热熔胶为聚乙烯，其重量为复合材料总重的0. 2-0. 5%。
[0010] 本发明制备所述用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法，包括以 下步骤：
[0011] 1)原料准备：按质量计选取氧化锌3-5份、硼砂21-23份、白砂29-30份、钾长石 粉29-30份、纯碱5-6份、方解石3. 5-4. 8份、碳酸钾0. 8-0. 9份、碳酸钡4. 5-5份，并混合 均匀；
[0012] 2)熔化：将步骤1)的原料在带漏孔的镍铬坩锅内熔化成玻璃液，控制其溶化温度 为 1050-120(TC ;
[0013] 3)初次纤维化：步骤2)的玻璃液从漏板流出后，经拉丝、排丝得直径为 0. 25-0. 35mm的初级纤维；
[0014] 4)二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3)的初级纤维，制得直径为 0. 75-0. 85 μ m的玻璃纤维棉，喷吹时气流温度为1000-1300°C ;
[0015] 5)成型：步骤4)得到的玻璃纤维棉在重力和下托网下面真空箱的抽吸作用下，均 勻分散在点涂有热熔胶的无纺布表面得复合材料；
[0016] 6)压轧：利用上夹网对步骤6)所得复合材料进行压轧饰面；
[0017] 7)干燥：干燥步骤6)压轧后的复合材料即得成品。
[0018] 进一步，步骤7)干燥时温度为130?180°C，时间为4?6min。
[0019] 本发明的有益效果在于：
[0020] 本发明用于防治PM2. 5的过滤玻璃纤维棉复合材料由直径0. 75-0. 85 μ m的玻璃 纤维棉、定量为18_24g/m2、点涂有胶粉的涤纶无纺布制成；涤纶无纺布可以显著增强产品 强度，提高复合材料耐久性，并便于加工。
[0021] 本发明空气过滤玻璃纤维棉复合材料，各层孔隙率、玻璃纤维直径，各层厚度搭配 合理，在提高复合材料强度的同时显著提高了复合材料的过滤效果；本发明空气过滤玻璃 纤维棉复合材料具有良好的粗、中级过滤效果和更大的通风流量，可用于防治PM2. 5的场 所及个体防护。
[0022] 本发明制备空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法，将热熔胶预先点涂在无纺布 上，玻璃纤维棉与无纺布以点粘合的方式搭接，在保证粘合强度的前提下答复增大透气度。 本发明制备PM2. 5空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法为干法成型，所制得的玻璃纤维复 合材料中玻璃纤维棉排布整齐均匀，层次结构明显，孔隙细小，具有良好的空气过滤效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行 说明：
[0024] 图1为本发明制备空气过滤玻璃纤维棉复合材料方法成型、压轧步骤示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0026] 以下实施例将公开一种用于防治PM2. 5的过滤玻璃纤维棉复合材料，包括无纺布 和通过粘结胶料复合在无纺布表面的玻璃纤维棉层，所述无纺布定量为18_24g/m 2,其厚度 为0. 08-0. 12_，所述玻璃纤维棉层由直径为0. 75-0. 85 μ m的玻璃纤维棉构成，其厚度为 0. 5-0. 8mm，所述粘结胶料为热熔胶。
[0027] 优选的，所述玻璃纤维棉层的气孔率为95% -97%，所述无纺布为涤纶无纺布，其 孔隙率为90-92%，所述热熔胶为聚乙烯，其重量为复合材料总重的0. 2-0. 5%。
[0028] 实施例1 :
[0029] 本实施例制备用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法，包括以下 步骤
[0030] 1)原料准备：按质量计选取氧化锌4份、硼砂22份、白砂29份、钾长石粉29份、 纯碱6份、方解石4. 6份、碳酸钾0. 8份、碳酸钡4. 6份，并混合均匀；
[0031] 2)熔化：将步骤1)的原料在带漏孔的镍铬坩锅内熔化成玻璃液，本步骤融化时控 制熔化温度为1080°C ;
[0032] 3)初次纤维化：步骤2)的玻璃液从漏板流出后，经人工拉丝、排丝得直径为 0. 28mm的初级纤维；
[0033] 4)二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3)的初级纤维，制得直径为 0. 82-0. 85 μ m的玻璃纤维棉；气流温度控制在1200°C。
[0034] 5)成型：如图1所示，步骤4)得到的玻璃纤维棉在重力和下托网下面真空箱的抽 吸作用下，均匀分散在点涂有热熔胶的无纺布表面得复合材料；
[0035] 6)压轧：利用上夹网对步骤6)所得复合材料进行压轧饰面；
[0036] 7)干燥：干燥步骤6)压轧后的复合材料即得成品。
[0037] 本实施例中，步骤5)所选无纺布的气孔率为91% ;
[0038] 本实施例中，步骤5)的无纺布为涤纶无纺布，其定量为20g/m2 ;
[0039] 本实施例中，步骤5)所施热熔胶为聚乙烯，其重量为复合材料总重的0. 3% ;
[0040] 本实施例中，步骤7)干燥后玻璃纤维棉层的厚度为0. 78_ ;
[0041] 本实施例中，步骤7)干燥后玻璃纤维棉层的气孔率为97% ;
[0042] 本实施例中，步骤7)干燥时温度为170°C，时间为6min。
[0043] 实施例2 :
[0044] 本实施例制备用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法，包括以下 步骤
[0045] 1)原料准备：按质量计选取氧化锌3份、硼砂22份、白砂30份、钾长石粉29. 5份、 纯碱5份、方解石4. 6份、碳酸钾0. 9份、碳酸钡5份，并混合均匀；
[0046] 2)熔化：将步骤1)的原料在带漏孔的镍铬坩锅内熔化成玻璃液，控制熔化温度为 1070-1100。。；
[0047] 3)初次纤维化：步骤2)的玻璃液从漏板流出后，经人工拉丝、排丝得直径为 0. 29mm的初级纤维；
[0048] 4)二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3)的初级纤维，制得直径为 0. 75-0. 78 μ m的玻璃纤维棉；
[0049] 5)成型：如图1所示，步骤4)得到的玻璃纤维棉在重力和下托网下面真空箱的抽 吸作用下，均匀分散在点涂有热熔胶的无纺布表面得复合材料；
[0050] 6)压轧：利用上夹网对步骤6)所得复合材料进行压轧饰面；
[0051] 7)干燥：干燥步骤6)压轧后的复合材料即得成品。
[0052] 本实施例中，步骤5)所选无纺布的气孔率为92% ;
[0053] 本实施例中，步骤5)的无纺布为涤纶无纺布，其定量为24g/m2 ;
[0054] 本实施例中，步骤5)所施热熔胶为聚乙烯，其重量为复合材料总重的0. 4% ;
[0055] 本实施例中，步骤7)干燥后玻璃纤维棉层的厚度为0. 55mm ;
[0056] 本实施例中，步骤7)干燥后玻璃纤维棉层的气孔率为95% ;
[0057] 本实施例中，步骤7)干燥时温度为140°C，时间为4min。
[0058] 实施例3 :
[0059] 本实施例制备用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法，包括以下 步骤
[0060] 1)原料准备：按质量计选取氧化锌5份、硼砂22份、白砂29份、钾长石粉30份、 纯碱5份、方解石3. 6份、碳酸钾0. 9份、碳酸钡4. 5份，并混合均匀；
[0061] 2)熔化：将步骤1)的原料在带漏孔的镍铬坩锅内熔化成玻璃液；
[0062] 3)初次纤维化：步骤2)的玻璃液从漏板流出后，经人工拉丝、排丝得直径为0. 3mm 的初级纤维；
[0063] 4)二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3)的初级纤维，制得直径为 0. 79-0. 82 μ m的玻璃纤维棉；
[0064] 5)成型：如图1所示，步骤4)得到的玻璃纤维棉在重力和下托网下面真空箱的抽 吸作用下，均匀分散在点涂有热熔胶的无纺布表面得复合材料；
[0065] 6)压轧：利用上夹网对步骤6)所得复合材料进行压轧饰面；
[0066] 7)干燥：干燥步骤6)压轧后的复合材料即得成品。
[0067] 本实施例中，步骤5)所选无纺布的气孔率为90% ;
[0068] 本实施例中，步骤5)的无纺布为漆纟仑无纺布，其定量为18g/m2 ;
[0069] 本实施例中，步骤5)所施热熔胶为聚乙烯，其重量为复合材料总重的0. 5% ;
[0070] 本实施例中，步骤7)干燥后玻璃纤维棉层的厚度为0. 65mm ;
[0071] 本实施例中，步骤7)干燥后玻璃纤维棉层的气孔率为96% ;
[0072] 本实施例中，步骤7)干燥时温度为170°C，时间为5min。
[0073] 将实施例1制备的PM2. 5过滤玻璃棉复合过滤材料与传统过滤材料进行比较检 测，结果如下表所示（效率与阻力采用EN779:1993标准测试）：
【权利要求】
1. 一种用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料，包括无纺布和通过粘结胶 料复合在无纺布表面的玻璃纤维棉层，其特征在于：所述无纺布定量为18_24g/m 2,其厚度 为0. 08-0. 12_，所述玻璃纤维棉层由直径为0. 75-0. 85 μ m的玻璃纤维棉构成，其厚度为 0. 5-0. 8mm，所述粘结胶料为热熔胶。
2. 根据权利要求1所述用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料，其特征在于： 所述玻璃纤维棉层的气孔率为95% -97%。
3. 根据权利要求1所述用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料，其特征在于： 所述无纺布为涤纶无纺布，其孔隙率为90-92%。
4. 根据权利要求1所述用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料，其特征在于： 所述热熔胶为聚乙烯，其重量为复合材料总重的〇. 2-0. 5%。
5. -种制备如权利要求1-4任意一项所述用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合 材料的方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 原料准备：按质量计选取氧化锌3-5份、硼砂21-23份、白砂29-30份、钾长石粉 29-30份、纯碱5-6份、方解石3. 5-4. 8份、碳酸钾0. 8-0. 9份、碳酸钡4. 5-5份，并混合均 匀； 2) 熔化：将步骤1)的原料在带漏孔的镍铬坩锅内熔化成玻璃液，控制其溶化温度为 1050-1200。。； 3) 初次纤维化：步骤2)的玻璃液从漏板流出后，经拉丝、排丝得直径为0. 25-0. 35mm 的初级纤维； 4) 二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3)的初级纤维，制得直径为 0. 75-0. 85 μ m的玻璃纤维棉，喷吹时气流温度为1000-1300°C ; 5) 成型：步骤4)得到的玻璃纤维棉在重力和下托网下面真空箱的抽吸作用下，均匀分 散在点涂有热熔胶的无纺布表面得复合材料； 6) 压轧：利用上夹网对步骤6)所得复合材料进行压轧饰面； 7) 干燥：干燥步骤6)压轧后的复合材料即得成品。
6. 根据权利要求5所述制备用于防治PM2. 5的空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法， 其特征在于：步骤7)干燥时温度为130?180°C，时间为4?6min。
【文档编号】B01D39/14GK104083948SQ201410366525
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】郭茂, 秦大江 申请人:重庆再升科技股份有限公司