本发明涉及一种汽车空调过滤器技术领域，具体涉及一种采用静电纺丝的方法制备的汽车空调纳米过滤器。
背景技术
随着科技的不断进步，汽车已经走进了千家万户，汽车行驶过程中产生的尾气，车外空气中存在的灰尘、颗粒物均会进入车内空调系统，以及汽车内饰释放出的有害气体，都会影响着车内人员的呼吸健康。
目前，市场上过滤效率较高的汽车空调过滤器大多采用pp或活性炭等材质(汽车车内空气净化空调过滤器cn201210424246.2)。pp汽车空调过滤器采用静电驻极原理进行过滤，存在过滤效率稳定性差，易受湿度变化影响，且使用寿命短等缺点；活性炭过滤器利用活性炭吸附原理进行车内粉尘颗粒物过滤，一旦活性炭吸附达到饱和，污染物被释放，容易造成二次污染。
新能源汽车越来越受人们关注，据中汽协数据显示到2040年全球新能源汽车将达到6000万辆。提高新能源汽车的里程数除改善电池性能外，节约汽车空调耗电能有效节省新能源汽车中非马自达电耗。降低新能源汽车空调耗电的方法之一是在维持较高过滤效率的前提下降低空调过滤网阻力。
由静电纺丝制备的纳米纤维具有高比表面积、高孔隙率、良好的吸附性和透气透湿性，能明显增强过滤过程中对细小颗粒物的扩散和拦截作用，提高过滤效率且阻力较低，过滤效率稳定性高，对降低新能源汽车空调电耗具有重要作用。
发明人发现现有技术中的汽车空调过滤器还没有用纳米纤维材料的，基于此，本发明提出一种满足上述要求的纳米膜材料汽车滤网技术制备汽车空调纳米过滤器。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于汽车空调纳米过滤器的复合纳米纤维过滤膜；其包括基材支撑层、基材保护层和纳米纤维层，所述纳米纤维层位于所述基材支撑层和所述基材保护层之间，所述纳米纤维层中的纳米纤维的平均直径为50-300nm，厚度小于50μm。
所述基材支撑层中的基材的平均直径为1-500μm，厚度小于1mm；所述基材保护层中的基材的平均直径1-500μm，厚度小于500μm。
所述的纳米纤维材料为聚酰胺、聚烯烃、聚氨酯、聚酯、聚砜、聚丙烯腈、聚苯乙烯或他们的混合物。优选的，所述的纳米纤维材料为聚酰胺。
所述的基材支撑层和基材保护层中的基材选自熔喷制品或无纺布。优选的，所述基材支撑层和基材保护层的基材为pet或pp。
本发明另提供了一种汽车用空调纳米过滤器，包括纳米滤芯和支撑纳米滤芯的支撑件，所述纳米滤芯由复合纳米纤维过滤膜折成v型波浪结构制成；所述复合纳米纤维过滤膜包括基材支撑层、基材保护层、和纳米纤维层，所述纳米纤维层位于所述基材支撑层和所述基材保护层之间，所述纳米纤维层中的纳米纤维的平均直径为50-300nm，厚度小于50μm。
优选的，所述的纳米纤维材料为聚酰胺、聚烯烃、聚氨酯、聚酯、聚砜、聚丙烯腈、聚苯乙烯或他们的混合物。更优选的，所述的纳米纤维材料为聚酰胺。所述基材支撑层中的基材的平均直径为1-500μm，厚度小于1mm；所述基材保护层中的基材的平均直径1-500μm，厚度小于500μm。
优选的，所述的基材支撑层和基材保护层中的基材选自熔喷制品或无纺布。更优选的，所述基材支撑层和基材保护层的基材为pet或pp。
本发明还提供了一种复合纳米纤维过滤膜的制备方法，包括：将高分子聚合物原料与溶剂混合配制电纺溶液，使用磁力搅拌机对电纺溶液进行充分搅拌均匀，然后静置消泡；使用elmarco的nanospider静电纺丝机(nslab)进行电纺实验，基材支撑层接收纳米纤维，上下金属丝电极间距为200mm-240mm，电压40kv-80kv,电极速度为100-200mm/s,基材转速为500-1000mm/min，实验运行温度为20℃-30℃，湿度为20％-35％；然后将所述基材支撑层与基材保护层通过超声复合机进行复合，最终得到复合纳米纤维过滤膜。优选的，所述高分子聚合物原料为聚酰胺(尼龙)，聚烯烃、聚氨酯、聚酯、聚砜、聚丙烯腈、聚苯乙烯或他们的一种或多种的混合物；溶剂为甲酸、乙酸、四氢呋喃、丙酮、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺中一种或多种混合物。更有选的，所述的高分子聚合物原料为聚酰胺，溶剂为甲酸、乙酸，聚酰胺：甲酸：乙酸的质量比范围1：5：4—1:1:8。
将本发明的复合纳米纤维过滤膜制作而成的汽车空调纳米过滤器与某品牌汽车原装过滤器进行测试，其对比图表如下：
从测试结果可以看出，本发明的汽车空调纳米过滤器在不同档位下的过滤效率优于日本某品牌原装过滤器；而且在不同汽车空调档位下，汽车空调纳米过滤器的过滤效率稳定，随汽车空调风速的增加没有明显变化,这是因为静电纺丝的基材转速下制备的薄纳米纤维膜。
本发明提供一种汽车空调纳米过滤器的制备方法，其工艺技术方案如下：
一种汽车空调纳米过滤器，包括贴边纸和与贴边纸粘连固定的纳米滤芯。所述的贴边纸是pet材质，所述的纳米滤芯包括基材支撑层，纳米纤维膜层和基材保护层。本发明的汽车空调纳米过滤器过滤效率高，阻力低，并且解决了在不同档位风速条件下过滤器的过滤效率不稳定的问题，提升了过滤器的过滤效率和过滤稳定性。
复合纳米纤维膜的制备：
纳米纤维层纺在基材支撑层上与基材保护层通过两个送料架上输送到超声波复合机压辊与超声波发生器之间进行复合，压痕为间断长点状，点宽1mm，长为2mm，压痕间距为50mm。通过调整辊筒压力来调整纳米纤维膜与两层基材复合的压痕的程度，确保纳米纤维膜不受破坏，复合完成后通过收料机将复合纳米纤维过滤膜进行复卷。使用超声波复合机复合不仅能够使纳米纤维层不受破坏，其内部微观结构也不会发生变化，而且不会增大滤料的阻力。
汽车空调纳米过滤器的制备：
设定打折机参数：设定料箱温度，调节料箱高度以及打折高度。一般料箱高度略高于打折高度。将复合纳米纤维过滤膜通过分切机分切成一定尺寸，再经过辊轴传送到打横机上进行打横，打横宽度与折高相同。待料箱温度升高到设定温度后，将打横后的传送到打折机上进行打折。打折后的滤料进行裁切成一定尺寸折数的纳米滤芯，通过贴边纸将纳米滤芯两端“v”型粘连固定，制备成汽车空调纳米过滤器。
本发明的汽车空调过滤器，包括：贴边纸，纳米滤芯，其中纳米滤芯主要由复合纳米纤维过滤膜构成，包括pet基材支撑层，纳米纤维层和无纺布基材保护层，其中纳米纤维层位于pet基材支撑层和无纺布基材保护层之间；
纳米纤维层采用nanospider静电纺丝仪纺在pet基材支撑层上，将纺在pet基材支撑层上的纳米纤维层与无纺布基材保护层通过超声波复合机进行复合，复合后形成上述复合纳米纤维过滤膜，通过裁切成纳米滤芯与贴边纸粘连固定后制成汽车空调纳米过滤器。
进一步的，其中所述静电纺丝中的上下金属丝电极间距为200mm-240mm，电压40kv-80kv,电极速度为100-200mm/s,基材转速为500-1000mm/min，温度为20℃-30℃，湿度为20％-35％。
进一步的，其中所述基材支撑层和基材保护层中的基材选自熔喷制品和无纺布，尤其选自pet或pp
进一步的，其中所述基材支撑层中的基材的平均直径为1-500μm，厚度小于1mm。
进一步的，其中所述的纳米纤维层中的纳米纤维的平均直径为50-300nm，厚度小于50μm。
进一步的，其中所述基材保护层中的基材的平均直径1-500μm，厚度小于500μm。
进一步的，所述的纳米纤维，其中原料可选聚酰胺(尼龙)、聚烯烃、聚氨酯、聚酯、聚砜、聚丙烯腈、聚苯乙烯及其混合物，优选尼龙。
相对于现有技术，本发明的汽车空调纳米过滤器过滤效率高，阻力低，并且解决了在不同档位风速条件下过滤器的过滤效率不稳定的问题，提升了过滤器的过滤效率和过滤稳定性。
附图说明
图1是本发明的相关结构示意图，(a)是静电纺丝装置图,(b)是本发明的纳米纤维的sem图；
图2是超声波复合机复合纳米过滤膜图；
图3是汽车空调纳米过滤器立体图；
图4是汽车空调纳米过滤器侧视图；
图5是纳米滤芯的结构放大图；
图中所示：1-收集电极，2-基材支撑层，3-纳米纤维，4-纺丝电极，5-液槽和供液系统，6-底座，7-第一料架，8-第二料架，9-第一张紧轴，10-第二张紧轴，11-第三张紧轴，12-花辊，13-超声波模块，14-牵引轴，15-收料架，16-超声波压痕，17-纳米纤维层，18-基材保护层，19-复合纳米纤维过滤膜，20-汽车空调过滤器，21-贴边纸，22-纳米滤芯。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明；
一种汽车用空调过滤器，包括纳米滤芯22和支撑纳米滤芯22的支撑件，所述支撑件为贴边纸21，该贴边纸21固定在所述纳米滤芯22的两端，所述纳米滤芯由复合纳米纤维过滤膜19折成v型波浪结构制成，如图4、5所示。
所述复合纳米纤维过滤膜19包括基材支撑层2、基材保护层18和纳米纤维层17，所述纳米纤维层17位于所述基材支撑层2和基材保护层18之间，所述纳米纤维层17中的纳米纤维的平均直径为50-300nm，纳米纤维的厚度小于50μm。纳米纤维层17是通过静电纺丝机将电纺溶液电纺在所述基材支撑层2上形成的所述纳米纤维层17。所述基材支撑层2中的基材的平均直径为1-500μm，厚度小于1mm；所述基材保护层18中的基材的平均直径1-500μm，厚度小于500μm；所述的基材支撑层和基材保护层中的基材选自熔喷制品或无纺布，优先选用pet或pp。
此外，发明人发现改变静电纺丝机的工艺条件制备得到的复合纳米纤维过滤膜，最终制成的汽车纳米过滤器比现有的汽车过滤器过滤效果更好，过滤稳定性增加。本发明中，所述复合纳米纤维过滤膜是通过如下方法制备得到的：将聚酰胺与甲酸、乙酸以质量比为1：3：6，进行混合后配制电纺溶液，使用磁力搅拌机对电纺溶液进行充分搅拌均匀，然后静置消泡；使用elmarco的nanospider静电纺丝机(nslab)进行电纺实验，基材支撑层接收纳米纤维，其中，所述静电纺丝机的上下金属丝电极间距为235mm,即为图1中的收集电极1和纺丝电极4的间距为235mm，电压80kv,电极速度为150mm/s,基材转速为800mm/min，实验运行温度为26℃，湿度为20％；在所述的基材支撑层上形成了纳米纤维层；然后将所述具有纳米纤维层的基材支撑层与基材保护层通过超声复合机进行复合，最终得到复合纳米纤维过滤膜。此外，将上述电纺到基材支撑层上的纳米纤维层进行扫描电镜(sem)实验，如图1(b)所示，该纳米纤维的厚度为5μm，平均直径为80nm。
如图2所示，纳米纤维层纺在基材支撑层上与基材保护层通过两个送料架上输送到超声波复合机压辊与超声波发生器之间进行复合，复合后的复合纳米纤维过滤膜上具有超声波压痕16，压痕为间断长点状，点宽1mm，长为2mm，压痕间距为50mm。通过调整辊筒压力来调整纳米纤维膜与两层基材复合的压痕的程度，确保纳米纤维膜不受破坏，复合完成后通过收料机将复合纳米纤维过滤膜进行复卷。使用超声波复合机复合不仅能够使纳米纤维层不受破坏，其内部微观结构也不会发生变化，而且不会增大滤料的阻力。