一种除甲醛滤网及其制备方法和应用与流程

本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种除甲醛滤网及其制备方法和应用。

背景技术：

在人们工作、生活的室内空间里，空气中不仅含有大量的颗粒物，如灰尘、烟尘、粉末等，还存在很多气态的挥发性有机污染物，如氮氧化物、臭氧、甲醛、甲苯、二甲苯等。其中，甲醛是装修和家具造成的室内空气污染的主要污染物，其具有缓慢释放、持久污染的特点，被世界卫生组织确定为致癌和致畸性物质，能导致鼻咽癌和白血病。据调查显示，大部分室内甲醛浓度都超过卫生标准，尤其是新装修的房间，其甲醛浓度超标情况更显著。因此，室内甲醛污染情况日益引起人们的重视。除了利用自然通风或机械通风的方式来改善空气质量外，使用室内空气净化产品也是常见的方法。目前，市场上的除甲醛空气过滤器主要为填充活性炭颗粒滤网、夹碳布滤网和光触媒滤网。

填充活性炭颗粒滤网多采用柱状活性炭颗粒，利用活性炭的多孔结构和大量的表面积对甲醛等有害气体进行吸附，但存在净化效率低、阻力大、吸附饱和快、易脱附等缺点。然而，填充活性炭颗粒滤网在一定外力作用下，如在装填、运输、搬运等途中，容易破损产生活性炭粉末等粉末污染，并且，其不具备除颗粒物功能，若与颗粒物打褶滤芯叠放使用，会大大增加复合滤网的厚度，影响产品的结构设计。此外，活性炭容易受潮，滋生细菌，产生异味。

夹碳布滤网是通过在除颗粒物滤材(如聚丙烯熔喷无纺布等)和支撑材料(如pet无纺布等)中间喷涂活性炭细颗粒，再经打褶、注胶等工艺制成，但存在阻力大、对甲醛吸附性差、易脱附、产生二次污染等缺点。此外，夹碳布的主要问题在于，当提高吸附效率和寿命时需要增加克重，阻力较大，因厚度较大会造成熔喷布展开面积小，容尘量减小等问题，且加工过程不清洁，加工环境一般较差。

光触媒滤网多采用纳米二氧化钛作为催化剂，在无紫外光照射时，甲醛分解不彻底，净化效率低，若搭配紫外灯使用，易产生臭氧污染，对人体造成二次伤害。

为了进一步提升滤网对甲醛气体的去除效率，目前研究者们将锰氧化物等过渡金属氧化物负载到载体材料上形成除甲醛滤网。cn106345409a、cn106423147a分别将锰氧化物负载于活性炭或粘土材料中，并将这些负载有锰氧化物的活性炭或粘土颗粒填充于蜂窝状框架内形成除甲醛滤网，但是，这种填充颗粒物型滤网的风阻大，对甲醛的去除效果一般，不具备除颗粒物功能，若将该滤网与颗粒物打褶滤芯叠放使用，会大大增加复合滤网的厚度，影响产品的结构设计，此外，活性炭容易受潮，容易降低锰氧化物活性及滋生细菌。cn103480267a采用原位还原法一步合成锰氧化合物，并使其负载于过滤棉等纤维材料基材上，但锰氧化物与基材的结合力较弱，负载量低，有效活性物质浪费严重。此外，负载过程中，锰氧化物容易结块、团聚，导致其对甲醛的催化分解活性下降，同时，在高湿环境中，锰氧化物的除甲醛活性会下降明显。

因此，有必要开发对除甲醛滤网加以改进，提高其对甲醛气体的去除效率，并且使其能在高温高湿的环境下使用，避免高湿环境使除甲醛活性物质失活、迁移和脱落的问题，延长滤网的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种除甲醛滤网，该滤网对甲醛气体的去除效率高，且使用寿命长。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种除甲醛滤网，其包括：

过滤主体，所述过滤主体呈波浪形，且过滤主体的材质包括纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的无纺布；

边框，设置于所述过滤主体的外周。

本发明滤网中的无纺布的纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物，空气流经该滤网时，接枝共聚物中的活性氨基与空气中的甲醛反应生成无害的羟甲基衍生物，从而固定空气中的甲醛污染物，达到清新空气的目的。

在一些实施例中，所述有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的化学结构式如式(i)所示：

式(i)中，r为h或m为大于等于0的整数。

在一些实施例中，所述有机高分子与氨基酸的接枝共聚物为聚乙烯醇与甘氨酸的接枝共聚物、聚乙烯醇与丙氨酸的接枝共聚物中的至少一种。

在一些实施例中，所述无纺布为涤纶无纺布、丙纶无纺布、尼龙无纺布中的一种，优选为涤纶无纺布，所述涤纶无纺布的克重为30～120g/m²。涤纶无纺布具有高透气性、低风阻、高抗拉强度和良好硬挺度的特点，不会影响原有的过滤底层的特性，如风阻、灰尘吸附性能、寿命，同时还具有耐风压，不易变形的特点。

在一些实施例中，所述过滤主体的材质还包括驻极体熔喷无纺布。

在一些实施例中，所述边框的材质为纸、塑料、金属、水刺棉中的至少一种。

第二方面，本发明还提供了上述实施例所述的除甲醛滤网的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1)制备纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的无纺布：将无纺布置于80℃～100℃的含有有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的溶液中浸渍1～5min，干燥，得到所述纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的无纺布；

2)将步骤1)制备得到的无纺布制备形成波浪形的过滤主体；

3)依照所需尺寸裁剪所述过滤主体，将边框粘接于过滤主体的外周。

在一些实施例中，所述含有有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的溶液包括以下重量百分比的组分：

有机高分子与氨基酸的接枝共聚物1％～20％

氯化钠0～0.2％

水余量。

在一些实施例中，所述步骤2)中，所述波浪形的过滤主体由步骤1)得到的无纺布经打褶加工而成。无纺布经打褶加工形成若干褶皱，获得波浪形的过滤主体，使得空气在流经该滤网时与滤网的接触面积较大，从而增强滤网对于空气中杂质的过滤吸收能力以及甲醛净化能力。同时，由于空气与滤网的接触面积大，使得单位面积的滤网上吸附的杂质较少，从而间接延长了滤网的净化寿命，降低滤网的清理或更换的频率。

在一些实施例中，所述步骤2)中，所述波浪形的过滤主体由步骤1)得到的无纺布和驻极体熔喷无纺布复合制得的滤布经打褶加工而成。将纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的无纺布和驻极体熔喷无纺布复合，能够利用静电吸附原理，对空气中的颗粒物进行有效过滤、吸附，从而增强滤网对空气的净化效果。

在一些实施例中，步骤1)得到的无纺布和驻极体熔喷无纺布复合的方法为热熔胶复合、压敏胶复合、超声波复合中的一种。

第三方面，本发明还提供了一种空气处理装置，其包括壳体，所述壳体上设有进风口，所述进风口处安装有如上述实施例所述的除甲醛滤网。

空气经过进风口后与除甲醛滤网充分接触，过滤主体上的有机高分子与氨基酸的接枝共聚物通过活性氨基来捕捉和化学键合空气中的甲醛分子，空气在穿过该滤网后形成洁净的空气。该空气处理装置的甲醛净化效率高，滤网的使用寿命长，能在高温高湿的环境下使用，避免高湿环境使除甲醛活性物质失活、迁移和脱落的问题。

在一些实施例中，空气处理装置为空气净化器或空调室内机。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)除醛活性物质氨基酸通过化学键合的方式固定在有机高分子链段上，不易迁移和脱落，有利于延长除甲醛滤网的使用寿命和拓宽除甲醛滤网的应用场景；

(2)滤网中的有机高分子与氨基酸的接枝共聚物具有防潮、耐高温、附着力强的特点，能在高温高湿的环境下使用；

(3)本发明滤网的有机高分子与氨基酸的接枝共聚物通过活性氨基来捕捉和化学键合空气中的甲醛分子，不会产生二次污染；

(4)有机高分子与氨基酸的接枝共聚物涂覆于无纺布的纤维表面，能与空气充分接触，有效提高滤网对空气中甲醛的去除能力；

(5)表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的无纺布厚度较小，风阻低，且具有优异的柔韧性，便于制成多种形状的过滤器，适用于多种形式空气处理装置。

附图说明

图1为实施例1的除甲醛滤网的俯视图；

图2为图1所示的除甲醛滤网沿剖切线a-a截取的剖视图；

图3表面涂覆氨基酸接枝改性有机高分子的无纺布纤维的截面示意图；

图4为实施例3的除甲醛滤网的俯视图；

图5为图4所示的除甲醛滤网沿剖切线a-a截取的剖视图；

其中，1-除甲醛滤网；2-过滤主体；3-边框；4-驻极体熔喷无纺布；5-纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的无纺布；6-纤维基体；7-有机高分子与氨基酸的接枝共聚物。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，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。

本发明实施例提供了一种除甲醛滤网，其包括：

过滤主体，所述过滤主体呈波浪形，且过滤主体的材质包括纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的无纺布；

边框，设置于所述过滤主体的外周，用于固定所述过滤主体。

当空气流经本发明滤网时，由于滤网中无纺布中的纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物，接枝共聚物中的活性氨基与甲醛反应生成无害的羟甲基衍生物，从而固定空气中的甲醛污染物，达到净化空气的目的。

在一些实施例中，所述有机高分子与氨基酸的接枝共聚物中的氨基酸包括但不限于甘氨酸、赖氨酸、丙氨酸、半胱氨酸中的至少一种。

在一些实施例中，所述有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的化学结构式如式(i)所示：

式(i)中，r为h或m为大于等于0的整数。

在一些实施例中，相较于其它种类的接枝共聚物，所述有机高分子与氨基酸的接枝共聚物为聚乙烯醇与甘氨酸的接枝共聚物、聚乙烯醇与丙氨酸的接枝共聚物中的至少一种，更有利于提高滤网对空气中甲醛的去除能力。

在一些实施例中，所述无纺布为涤纶无纺布、丙纶无纺布、尼龙无纺布中的一种，优选为涤纶无纺布，所述涤纶无纺布的克重为30～120g/m²。相较于其它种类的无纺布，涤纶无纺布具有高透气性、低风阻、高抗拉强度和良好硬挺度的特点，不会影响原有的过滤底层的特性，如风阻、灰尘吸附性能、寿命，同时耐风压，不易变形。

在一些实施例中，所述过滤主体的材质还包括驻极体熔喷无纺布，能够对空气中的颗粒物进行有效过滤和吸附。

在一些实施例中，所述边框的材质为纸、塑料、金属、水刺棉中的至少一种。

本发明还提供了上述实施例所述的除甲醛滤网的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1)制备纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的无纺布：将无纺布置于80℃～100℃的含有有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的溶液中浸渍1～5min，干燥，得到所述纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的无纺布；

2)将步骤1)制备得到的无纺布制备形成波浪形的过滤主体；

3)依照所需尺寸裁剪所述过滤主体，将边框粘接于过滤主体的外周。

在一些实施例中，所述含有有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的溶液包括以下重量百分比的组分：

有机高分子与氨基酸的接枝共聚物1％～20％

氯化钠0～0.2％

水余量。

通过添加适量的氯化钠，能够降低含有有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的溶液的粘度。

在一些实施例中，为确保充分浸润无纺布，有机高分子与氨基酸的接枝共聚物能够充分涂覆在无纺布纤维表面，步骤1)中，无纺布与含有有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的溶液的重量比为1:1～1:50。

在一些实施例中，所述步骤2)中，所述波浪形的过滤主体由步骤1)得到的无纺布经打褶加工而成。无纺布经打褶加工形成若干褶皱，形成波浪形的过滤主体，使得空气在流经该滤网时与滤网的接触面积较大，从而增强滤网对于空气中杂质的过滤吸收能力以及甲醛净化能力。同时，由于空气与滤网的接触面积大，使得单位面积的滤网上吸附的杂质较少，从而间接延长了滤网的净化寿命，降低滤网的清理或更换的频率。

在一些实施例中，所述步骤2)中，所述波浪形的过滤主体由步骤1)得到的无纺布和驻极体熔喷无纺布复合制得的滤布经打褶加工而成。将无纺布和驻极体熔喷无纺布复合，能够利用静电吸附原理，对空气中的颗粒物进行有效过滤、吸附，有利于增强滤网对空气的净化效果。

确保滤网具有较低风阻的同时，有效地过滤空气中的颗粒物，在一些实施例中，所述驻极体熔喷无纺布选自f7、f8、f9、h10、h11、h12和h13中的一种，优选为h11。

在一些实施例中，步骤1)得到的无纺布和驻极体熔喷无纺布复合的方法为热熔胶复合、压敏胶复合、超声波复合中的一种。

本发明还提供了一种空气处理装置，其包括壳体，所述壳体上设有进风口，所述进风口处安装有如上述实施例所述的除甲醛滤网。

空气经过空气处理装置的进风口后与除甲醛滤网充分接触，过滤主体上的有机高分子与氨基酸的接枝共聚物通过活性氨基来捕捉和化学键合空气中的甲醛分子，空气在穿过该滤网后形成洁净的空气。该空气处理装置的甲醛净化效率高，滤网的使用寿命长，能在高温高湿的环境下使用，避免高湿环境使除甲醛活性物质失活、迁移和脱落的问题。

在一些实施例中，空气处理装置为空气净化器或空调室内机。

为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的一种除甲醛滤网及其制备方法，下面将结合具体实施例进行描述。

对以下实施例和对比例所用原料进行说明：

聚乙烯醇与甘氨酸的接枝共聚物自制得到，其制备方法具体为：将聚乙烯醇(pva)加热溶解于二甲亚砜(dmso)中，然后滴加浓硫酸调节ph至3～4，再加入甘氨酸粉末，在110～120℃下反应16h，最终经过滤、重结晶、纯化后得到聚乙烯醇与甘氨酸的接枝共聚物。

聚乙烯醇与丙氨酸的接枝共聚物自制得到，其制备方法具体为：将pva加热溶解于dmso中，然后滴加浓硫酸调节ph至3～4，再加入丙氨酸粉末，在110～120℃下反应16h，最终经过滤、重结晶、纯化后得到聚乙烯醇与丙氨酸的接枝共聚物。

实施例1

本实施例的除甲醛滤网1如图1-3所示，包括：

过滤主体2，所述过滤主体呈波浪形，且过滤主体的材质包括驻极体熔喷无纺布4和纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的无纺布5；纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的无纺布5中的纤维由内到外包括纤维基体6以及有机高分子与氨基酸的接枝共聚物7；

边框3，设置于所述过滤主体2的外周并通过热熔胶粘接固定。

本实施例的除甲醛滤网的制备方法，包括以下步骤：

1)制备纤维表面涂覆有机高分子与甘氨酸的接枝共聚物的无纺布：

将克重为40g/m²的涤纶无纺布置于90℃的含有有机高分子与甘氨酸的接枝共聚物的混合溶液中浸渍5min，通过热风式烘干机干燥，得到所述纤维表面涂覆聚乙烯醇与甘氨酸的接枝共聚物的无纺布；

其中，涤纶无纺布与混合溶液的重量比为1:30；

所述混合溶液包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇与甘氨酸的接枝共聚物8％、氯化钠0.05％和水91.95％；

2)制备波浪形的过滤主体：

将步骤1)制备得到的无纺布和h11级驻极体熔喷无纺布通过超声波复合得到滤布，滤布经打褶加工制备得到波浪形的过滤主体；

3)依照所需尺寸裁剪所述过滤主体，通过热熔胶将边框粘接于过滤主体的外周。

实施例2

本实施例的除甲醛滤网的结构及制备方法与实施例1基本相同，区别在于，本实施例的除甲醛滤网的制备方法，包括以下步骤：

1)制备纤维表面涂覆有机高分子与丙氨酸的接枝共聚物的无纺布：

将克重为40g/m²的涤纶无纺布置于95℃的含有有机高分子与丙氨酸的接枝共聚物的混合溶液中浸渍5min，通过热风式烘干机干燥，得到所述纤维表面涂覆聚乙烯醇与丙氨酸的接枝共聚物的无纺布；

其中，涤纶无纺布与混合溶液的重量比为1:30；

所述混合溶液包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇与丙氨酸的接枝共聚物8％、氯化钠0.05％和水91.95％；

2)制备波浪形的过滤主体：

将步骤1)制备得到的无纺布和h11级驻极体熔喷无纺布通过超声波复合得到滤布，滤布经打褶加工制备得到波浪形的过滤主体；

3)依照所需尺寸裁剪所述过滤主体，通过热熔胶将边框粘接于过滤主体的外周。

实施例3

本实施例的除甲醛滤网1如图4-5所示，包括：

过滤主体2，所述过滤主体呈波浪形，且过滤主体的材质包括纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的无纺布5；纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的无纺布5中的纤维如图2所示，由内到外包括纤维基体6以及有机高分子与氨基酸的接枝共聚物7；

边框3，设置于所述过滤主体2的外周并通过热熔胶粘接固定。

本实施例的除甲醛滤网1的制备方法，包括以下步骤：

1)制备纤维表面涂覆有机高分子与甘氨酸的接枝共聚物的无纺布：

将克重为40g/m²的涤纶无纺布置于90℃的含有有机高分子与甘氨酸的接枝共聚物的混合溶液中浸渍5min，通过热风式烘干机干燥，得到所述纤维表面涂覆聚乙烯醇与甘氨酸的接枝共聚物的无纺布；

其中，涤纶无纺布与混合溶液的重量比为1:30；

所述混合溶液包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇与甘氨酸的接枝共聚物8％、氯化钠0.05％和水91.95％；

2)制备波浪形的过滤主体：

将步骤1)制备得到的无纺布经打褶加工制备得到波浪形的过滤主体；

3)依照所需尺寸裁剪所述过滤主体，通过热熔胶将边框粘接于过滤主体的外周。

实施例4

本实施例的除甲醛滤网的结构及制备方法与实施例3基本相同，区别在于，本实施例的除甲醛滤网的制备方法的步骤1)中，

将克重为40g/m²的涤纶无纺布置于90℃的含有有机高分子与甘氨酸的接枝共聚物的混合溶液中浸渍5min，通过热风式烘干机干燥，得到所述纤维表面涂覆聚乙烯醇与甘氨酸的接枝共聚物的无纺布；

其中，涤纶无纺布与混合溶液的重量比为1:30；

所述混合溶液包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇与甘氨酸的接枝共聚物15％、氯化钠0.1％和水84.5％。

实施例5

本实施例的除甲醛滤网的结构及制备方法与实施例3基本相同，区别在于，区别在于，本实施例的除甲醛滤网的制备方法的步骤1)中，

将克重为40g/m²的涤纶无纺布置于90℃的含有有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的混合溶液中浸渍5min，通过热风式烘干机干燥，得到所述纤维表面涂覆聚乙烯醇与氨基酸的接枝共聚物的无纺布；

其中，涤纶无纺布与混合溶液的重量比为1:30；

所述混合溶液包括以下重量百分比的组分：聚乙烯醇与丙氨酸的接枝共聚物10％、聚乙烯醇与甘氨酸的接枝共聚物10％、氯化钠0.2％和水79.8％；

2)制备波浪形的过滤主体：

将步骤1)制备得到的无纺布经打褶加工制备得到波浪形的过滤主体；

3)依照所需尺寸裁剪所述过滤主体，通过热熔胶将边框粘接于过滤主体的外周。

对比例1

本对比例的除甲醛滤网的结构及制备方法与实施例3基本相同，区别在于，本对比例的除甲醛滤网的制备方法的步骤1)中，所述混合溶液包括以下重量百分比的组分：甘氨酸8％、氯化钠0.05％和水91.95％。

对比例2

本对比例的除甲醛滤网的结构及制备方法与实施例3基本相同，区别在于，本对比例的除甲醛滤网的制备方法的步骤1)中，所述混合溶液包括以下重量百分比的组分：甘氨酸4％、聚乙烯醇4％、氯化钠0.05％和水91.95％。

对上述实施例和对比例的除甲醛滤网进行性能测试，测试方法如下：

(1)空气净化能力：将除甲醛滤网装配于空气净化器或空调室内机进风口附近，按gb/t18801-2015测试甲醛洁净空气量和颗粒物洁净空气量；

(2)除甲醛性能衰减：除甲醛滤网在60℃，90％rh环境下处理12h后，测试滤网除甲醛性能衰减结果。

实施例和对比例的除甲醛滤网的性能测试结果如表1所示。

表1

由上述结果可知，本发明的滤网对空气中甲醛净化效率高，且在高温高湿的环境下处理后，滤网的除甲醛性能衰减小，使用寿命长。当滤网的过滤主体采用纤维表面涂覆有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的无纺布和驻极体熔喷无纺布复合时，滤网能够利用静电吸附原理，对空气中的颗粒物进行有效过滤、吸附，从而增强滤网对空气颗粒物的净化效果。

由实施例3和对比例1-2结果可知，除醛活性物质氨基酸通过化学键合的方式固定在有机高分子链段上形成接枝共聚物，接枝共聚物中的活性氨基能够捕捉和化学键合空气中的甲醛分子，甲醛净化效率高，且能在高温高湿的环境下使用，有利于延长除甲醛滤网的使用寿命。

由实施例3-5结果可知，优选有机高分子与氨基酸的接枝共聚物的种类及其浓度，能够调整滤网的甲醛净化效率。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。