本发明涉及过滤材料领域，更具体的说涉及一种复合高效高性能过滤材料及其制备方法。
背景技术：
因环境问题不断恶化，雾霾越来越严重，PM2.5引起了各部门的关注。据统计，2013年上半年北京PM2.5部分时间高达950mg/m3，中国74个城市PM2.5为70mg/m3，国际卫生组织要求为25mg/m3，北京等城市产生雾霾情况严重，对环境造成污染严重，已经严重影响了人民的生活质量。所以对过滤材料的过滤孔径及过滤精度提出了更高的要求，一般常规针刺过滤精度为99％，覆膜为99.999％，高效过滤材料的过滤精度为99.99-99.999％。
其中，覆膜具有透气性差、成本高和阻力高的缺点，高效过滤材料在提高过滤效率和过滤精度前提下，还同时克服了透气性差，阻力高等技术难题。
高效空气过滤材料除尘的基本原理是利用滤料纤维本身不规则形态，赋予其较大比表面积，通过分子之间的库仑力，增多对粉尘的吸附作用，尤其是对颗粒度较小，微粒子纤维进行过滤，形成一层致密的粉尘饼，可对微细纤维网起到高效过滤作用。与传统的机械型空气过滤器相比，在相同的功效时，其阻力仅仅是机械型过滤器的10-30％，比机械型空气过滤器约低一个数量级，而过滤效率可提升至99.99％-99.999％。
同时，目前市场的过滤材料基本上具有一定物理过滤效果，但是基本上无化学吸附等过滤效果，或者部分产品采用化学试剂处理吸附，但存在不环保且无可持续性等问题。随着经济发展，生活水平提高，对过滤材料提出了更高的要求，不仅要求高效物理过滤效率，也对于化学过滤及其吸附提出更高的要求。目前采用天然纤维使用于过滤材料行业还相对比较少。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种复合高性能过滤材料，其克服麻、石墨纤 维高模量，不易加工特点，同时赋予过滤材料具有过滤精度高、过滤阻力低、过滤效率高、还兼有化学性过滤、天然防腐蚀、吸附异味效果。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种麻/石墨复合高性能过滤材料，包括上非织造布层、麻/石墨纤维复合层和下非织造布层，所述麻/石墨纤维复合层位于所述上非织造布层和所述下非织造布层的中间。
优选地，所述麻/石墨纤维复合层克重为600-1200g/m2；厚度为2.5-4.5mm。
优选地，所述上非织造布层和所述下非织造布层的材质为PET或PPS纤维；克重为150-300g/m2；厚度为0.8-1.2mm。
优选地，所述麻/石墨纤维复合纤维层包括麻纤维和石墨纤维，所述麻纤维含量占所述复合纤维层克重的40-80％，石墨纤维占所述麻/石墨纤维复合层克重的20-60％。
优选地，所述麻纤维平均细度为5um-15um，纤维长度为20-82mm；所述石墨纤维线密度为1.0-3.0D，纤维长度为51-76mm。
本发明的第二目的在于提供上述麻/石墨复合高性能过滤材料的制备方法，所述麻/石墨纤维复合层与所述上非织造布层和所述下非织造布层之间通过针刺加固及功能性后整理得到所述过滤材料。使用双梳双铺工艺，让麻/石墨复合纤维网层叠加在上下两层非织造布网层，进行针刺加固。让上下层非织造布层起到了保护麻/石墨复合纤维层的作用，避免在过滤过程中，被气流冲散。
优选地，所述针刺加固工艺，采用4台针刺机，后两台为异位对刺机，第一道针刺频率及深度分别为150-250r/min、12-14mm，第二道针刺频率及深度分别为200-350r/min、7-9mm，第三道针刺频率及深度分别为250-400r/min、4-6mm，第四道针刺频率及深度分别为250-400r/min、2-4mm。
优选地，所述功能性后整理依次包括压光、烧毛和浸渍。
优选地，因针刺毡存在较大脆性，所述压光采用软质橡胶辊棍进行轻压。
优选地，采用天然气烧毛处理，通过控制火焰的火力7-7.5bar和针刺毡烧毛的速度35-40m/min来控制烧毛的工序，以保证布面效果。通过烧掉表面毛羽，使纤维表面保持一定光滑度，这可降低粉尘吸附滤袋表面，同时可提高清 灰效率。
优选地，所述浸渍采用软质橡胶辊，表面平整，减小粘连，有效控制浸胶量。压辊为0.5MPa,克重为20-30g/m2，车速为5m/min，采用环保性高温胶如软质丙烯酸胶水：硅油：硅烷偶联剂：水复合溶液等，使其石墨纤维与麻纤维充分粘合，起到增强复合作用。
优选地，所述浸渍采用的环保性高温胶，各组份重量比为软质丙烯酸胶水：硅油：硅烷偶联剂：水＝(2-6)：(0.5-2.0)：(10-15)：(75-87)。
优选地，所述麻/石墨纤维复合层由麻纤维、石墨纤维经开松、混合、梳理成网、铺网、预针刺成型而得到。
优选地，所述制备麻/石墨复合纤维复合层预针刺成型采用1台针刺机，采用异形锥形针，针刺频率及深度分别为250-500r/min、6-8mm。
优选地，在铺网过程中，由于纤维抱合力小，各小车之间牵伸小，该上小车速度25-40m/min，铺网小车30-45m/min，下小车速度8-15m/min。
优选地，因为聚石墨纤维高强高模量，单根纤维卷曲小，在梳理过程采用钛合金针布，梳理机速度为600-800r/min。
优选地，所述开松过程中，先在刀型针布进行预开松两道，麻纤维采用锯齿型针布进行预开松一道，使其纤维充分开松，再与石墨纤维混合预开松一道，调整开松工艺，同时在混合过程中加入非离子柔软剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用上述结构后，本发明涉及的一种复合高效高性能过滤材料及其制备方法，其通过在麻纤维和石墨纤维梳理、混合梳理、铺网，针刺成过滤材料，在通过上下两层非织造布层加固作用，制备成一种复合高效高性能的过滤材料毡，赋予其过滤精度高、过滤阻力低和过滤效率高的特点，同时利用纤维异形截面吸附作用及纤维过滤具有化学性过滤，抗抵抗化学腐蚀作用，赋予过滤毡具有高效过滤性能良好过滤化学污染性能。
附图说明
图1是本发明优选之结构图；
其中，1、上非织造布层；2、麻/石墨纤维复合层；3、下非织造布层。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种麻/石墨复合高性能过滤材料，包括上非织造布层1、麻/石墨纤维复合层2和下非织造布层3，所述麻/石墨纤维复合层2位于所述上非织造布层1和所述下非织造布层3的中间。
在一优选的实施方式中，所述麻/石墨纤维复合层克重为600-1200；厚度为2.5-4.5mm。
在一优选的实施方式中，所述上非织造布层和所述下非织造布层的材质为PET或PPS纤维；克重为150-300g/m2；厚度为0.8-1.2mm。
在一优选的实施方式中，所述麻/石墨纤维复合纤维层包括麻纤维和石墨纤维，所述麻纤维含量占所述复合纤维层克重的40-80％，石墨纤维占所述麻/石墨纤维复合层克重的20-60％。
在一优选的实施方式中，所述麻纤维平均细度为5um-15um，纤维长度为20-82mm；所述石墨纤维线密度为1.0-3.0D，纤维长度为51-76mm。
本实施例还提供上述麻/石墨复合高性能过滤材料的制备方法，所述麻/石墨纤维复合层2与所述上非织造布层1和所述下非织造布层3之间通过针刺加固及功能性后整理得到所述过滤材料。使用双梳双铺工艺，让麻/石墨复合纤维网层2叠加在上下两层非织造布网层，进行针刺加固。让上下层非织造布层起到了保护麻/石墨复合纤维层的作用，避免在过滤过程中，被气流冲散。
在一优选的实施方式中，所述针刺加固工艺，采用4台针刺机，后两台为异位对刺机，第一道针刺频率及深度分别为150-250r/min、12-14mm，第二道针刺频率及深度分别为200-350r/min、7-9mm，第三道针刺频率及深度分别为250-400r/min、4-6mm，第四道针刺频率及深度分别为250-400r/min、2-4mm。
在一优选的实施方式中，所述功能性后整理依次包括压光、烧毛和浸渍。
在一优选的实施方式中，因针刺毡存在较大脆性，所述压光采用软质橡胶辊棍进行轻压。
在一优选的实施方式中，采用天然气烧毛处理，通过控制火焰的火力7-7.5bar和针刺毡烧毛的速度35-40m/min来控制烧毛的工序，以保证布面效果。通过烧掉表面毛羽，使纤维表面保持一定光滑度，这可降低粉尘吸附滤袋 表面，同时可提高清灰效率。
在一优选的实施方式中，所述浸渍采用软质橡胶辊，表面平整，减小粘连，有效控制浸胶量。压辊为0.5MPa,克重为20-30g/m2，车速为5m/min，采用环保性高温胶如软质丙烯酸胶水：硅油：硅烷偶联剂：水复合溶液等，使其石墨纤维与麻纤维充分粘合，起到增强复合作用。
在一优选的实施方式中，所述浸渍采用的环保性高温胶，各组份重量比为软质丙烯酸胶水：硅油：硅烷偶联剂：水＝(2-6)：(0.5-2.0)：(10-15)：(75-87)。
在一优选的实施方式中，所述麻/石墨纤维复合层由麻纤维、石墨纤维经开松、混合、梳理成网、铺网、预针刺成型而得到。
在一优选的实施方式中，所述制备麻/石墨复合层预针刺成型采用1台针刺机，采用异形锥形针，针刺频率及深度分别为250-500r/min、6-8mm。
在一优选的实施方式中，在铺网过程中，由于纤维抱合力小，各小车之间牵伸小，该上小车速度25-40m/min，铺网小车30-45m/min，下小车速度8-15m/min。
在一优选的实施方式中，因为聚石墨纤维高强高模量，单根纤维卷曲小，在梳理过程采用钛合金针布，梳理机速度为600-800r/min。
在一优选的实施方式中，所述开松过程中，先在刀型针布进行预开松两道，麻纤维采用锯齿型针布进行预开松一道，使其纤维充分开松，再与石墨纤维混合预开松一道，调整开松工艺，同时在混合过程中加入非离子柔软剂。
下面介绍几种麻/石墨复合高性能过滤材料的制备方法，具体阐述本发明高性能过滤材料的工艺及性能特点。
实施例一：
开松混合：该非织造布层以40％的麻纤维与60％的石墨纤维，该麻纤维的平均细度为5um-15um，纤维长度为20-82mm，石墨纤维线密度为1.0-3.0D，纤维长度为51-76mm，先在刀型针布进行预开松两道，麻纤维采用锯齿型针布进行预开松一道，使其纤维充分开松，再与石墨纤维混合预开松一道，调整开松工艺，同时在混合过程中加入非离子柔软剂。
梳理成网：因为聚石墨纤维高强高模量，单根纤维卷曲小，在梳理过程采 用钛合金针布，梳理机速度为750r/min。
交叉铺网：纤维抱合力小，各小车之间牵伸小。在铺网过程中，由于纤维抱合力小，各小车之间牵伸小，该上小车速度25m/min，铺网小车30m/min，下小车速度10m/min。
预针刺：交叉铺网出来的麻纤维和石墨纤维复合纤维网经预针刺，制备成麻/石墨纤维复合层。
双梳双铺：采用双梳双铺工艺，使麻/石墨纤维复合层与两层从梳理机中出来的非织造纤网复合，控制非织造纤网克重为50g/m2，共铺网5层。让麻/石墨纤维复合层叠加在两层非织造布层中间。让非织造层起到了保护针刺毡的作用，避免在过滤过程中，被气流冲散。
针刺加固：采用4台针刺机，针刺过程中，采用4台针刺机，采用异形锥形针，第一道针刺频率及深度分别为70r/min、8-12mm，在后期加固成针刺毡过滤材料时，采用4台针刺机，后两台为异位对刺机，第一道针刺频率及深度分别为150r/min、12mm，第二道针刺频率及深度分别为250r/min、7mm，第三道针刺频率及深度分别为300r/min、4mm，第四道针刺频率及深度分别为300r/min、3mm。
功能性处理
1、压光：因针刺毡存在较大脆性，本发明采用软质橡胶辊棍进行轻压。上辊温度为90，下辊温度为120，压力为0.25Mpa，速度为8.0m/min。
2.烧毛：采用天然气烧毛处理，通过控制火焰的火力6bar和针刺毡烧毛的速度35m/min来控制烧毛的工序，以保证布面效果。通过烧掉表面毛羽，使纤维表面保持一定光滑度，这可降低粉尘吸附滤袋表面，同时可提高清灰效率。
3.浸渍：采用软质橡胶辊，表面平整，减小粘连，有效控制浸胶量。压辊为0.5MPa,克重为20g/m2，车速为5m/min，采用环保性高温胶如软质丙烯酸胶水：硅油：硅烷偶联剂：水＝4:1:12：83等，使其石墨纤维与麻纤维充分粘合，起到增强复合作用。
实施例二：
开松混合：该非织造布层以60％的麻纤维与40％的石墨纤维，先在刀型针布进行预开松两道，麻纤维采用锯齿型针布进行预开松一道，使其纤维充分开 松，再与石墨纤维混合预开松一道，调整开松工艺，同时在混合过程中加入非离子柔软剂。
梳理成网：因为聚石墨纤维高强高模量，单根纤维卷曲小，在梳理过程采用钛合金针布，梳理机速度为750r/min。
交叉铺网：纤维抱合力小，各小车之间牵伸小。在铺网过程中，由于纤维抱合力小，各小车之间牵伸小，该上小车速度35m/min，铺网小车40m/min，下小车速度12m/min。
预针刺：交叉铺网出来的麻纤维和石墨纤维复合纤维网经预针刺，制备成麻/石墨纤维复合层。
双梳双铺：采用双梳双铺工艺，使麻/石墨纤维复合层与两层从梳理机中出来的非织造纤网复合，控制非织造每层纤网克重为40g/m2，共铺网5层。让麻/石墨纤维复合层叠加在两层非织造布层中间。让非织造层起到了保护针刺毡的作用，避免在过滤过程中，被气流冲散。
针刺加固：采用4台针刺机，针刺过程中，采用4台针刺机，采用异形锥形针，第一道针刺频率及深度分别为120r/min、10mm，在后期加固成针刺毡过滤材料时，采用4台针刺机，后两台为异位对刺机，第一道针刺频率及深度分别为220r/min、14mm，第二道针刺频率及深度分别为300r/min、8mm，第三道针刺频率及深度分别为350r/min、5mm，第四道针刺频率及深度分别为300r/min、3mm。
功能性处理
1、压光：因针刺毡存在较大脆性，本发明采用软质橡胶辊棍进行轻压。上辊温度为100，下辊温度为130，压力为0.3Mpa，速度为8.0m/min。
2.烧毛：采用天然气烧毛处理，通过控制火焰的火力5.5bar和针刺毡烧毛的速度35m/min来控制烧毛的工序，以保证布面效果。通过烧掉表面毛羽，使纤维表面保持一定光滑度，这可降低粉尘吸附滤袋表面，同时可提高清灰效率。
3.浸渍：采用软质橡胶辊，表面平整，减小粘连，有效控制浸胶量。压辊为0.5MPa,克重为20-30g/m2，车速为5m/min，采用环保性高温胶如软质丙烯酸胶水：硅油：硅烷偶联剂：水＝5:1.5:13.5：80等，使其石墨纤维与麻纤维 充分粘合，起到增强复合作用。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。