一种环保型玄武岩纤维基无纺高效过滤材料的制备方法

本发明涉及一种环保、耐火、耐高温、轻质、低成本、高强度的一种环保型玄武岩纤维基无纺高效过滤材料及制备方法。

背景技术：

1、随着工业化的快速发展，大气污染问题日益突出，其中微粒物质(pm)作为一种复杂混合物，携带着各种化学成分，已被认定为主要污染源之一。颗粒物是雾霾形成的重要因素，对人体健康和经济造成严重威胁。根据颗粒物的大小，可分为不同级别，如pm10、pm2.5、pm1和pm0.3。其中，最穿透性粒径(mpps)指的是直径小于0.3μm的危险细颗粒物，它存在于日常生活中，已被证实对人体健康，特别是对呼吸系统造成严重影响，如哮喘、心脏病和肺癌等。为了解决这一问题，高效过滤材料被广泛应用，但大多数由不可生物降解材料制成，会产生大量的废料，进而增加环境负担。

2、中国发明专利cn111632433a公开了一种玄武岩纤维复合过滤材料，包括基布、由玄武岩纤维和涂覆聚苯硫醚的耐热纤维组成的滤层和复合在过滤层上的聚四氟乙烯膜，制备的滤层工作温度范围为400-450℃；中国发明专利cn210206212u公开了一种由玄武岩纤维复合过滤材料制成的玄武岩纤维滤袋，由基布层和复合纤维层组成，复合纤维层采用玄武岩纤维、玻璃纤维和聚丙烯腈纤维经织造制成，在温度220-250℃下玄武岩纤维滤袋也能捕获工业粉尘中99％以上的pm2.5。但是，大多数滤材采用编织和针刺工艺、工作温度较低、使用不可降解材料，会持续污染环境。

3、本发明公开一种新型高性能、可生物降解且轻质的一种环保型玄武岩纤维基无纺高效过滤材料及制备方法，采用湿法制备由玄武岩纤维、羧甲基纤维素钠(cmc)、聚乙烯醇(pva)作为上下两层基材，中间层采用聚乙烯醇(pva)、纳米纤维素晶(cnc)纤维静电纺丝制备。随后进行热定型复合处理，制备出保型玄武岩纤维基无纺高效过滤材料。

技术实现思路

1、本发明目的在于，提供一种环保型玄武岩纤维基无纺高效过滤材料及制备方法。该过滤材料由玄武岩纤维，羧甲基纤维素钠，聚乙烯醇组成，中间层由聚乙烯醇和纤维素纳米纤维采用静电纺丝制备。相较于工业高效气体过滤材料，制备的玄武岩纤维基无纺过滤材料具有过滤效率高、隔热防火、重量轻、厚度低等特点，能有效抵挡病毒、细菌、粉尘和烟雾的侵害。该过滤材料采用绿色材料生产，可广泛应用于室内空气质量改善、气体过滤、飞机、制冷、烤箱、医疗产品等领域。

2、本发明所述的一种环保型玄武岩纤维基无纺高效过滤材料的制备方法，按下列步骤进行：

3、玄武岩纤维处理：将玄武岩纤维的长度切断为2-5mm，在室温下将纤维使用无水乙醇浸泡1h，然后在温度90℃的氢氧化钠溶液中进行浸泡，时间1h，再去离子水进行冲洗，温度60℃烘干；

4、b、配制玄武岩纤维分散液：将58-71wt％羧甲基纤维素钠、7-14wt％聚乙烯醇混合，4000rpm机械搅拌1h，加入4-25wt％步骤a处理过的玄武岩纤维，再加入40ml 4wt％戊二醛，48000rpm的搅拌均匀，时间1h，得到分散液；

5、c、制备玄武岩纤维基材：将步骤b得到的分散液转移至抄片筒，排出液体后，真空脱水，真空干燥，得到玄武岩纤维基材，待用；

6、d、制备纤维素纳米纤维：将棉纤维浸泡在硫酸溶液进行处理后，离心分离出纳米纤维素晶，再将纳米纤维素晶浸泡在氢氧化钠碱溶液进行中和处理，再次离心，收集纳米纤维素晶；将收集的1-4wt％纳米纤维素晶与5-15wt％聚乙烯醇、5-15wt％二甲基甲酰胺溶液混合，得到混合液，再将混合液使用静电纺丝法，纺在步骤c获取的玄武岩纤维基材上，纺丝时间3-6h，得到玄武岩纤维基纤维素纳米纤维；

7、e、制备玄武岩纤维基高效气体过滤材料：将步骤c获取的玄武岩纤维基材和步骤d获取的玄武岩纤维基纤维素纳米纤维，通过热压得到玄武岩纤维基高效气体过滤材料。

8、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

9、1、本发明所述的一种环保型玄武岩纤维基无纺高效过滤材料的制备方法，以天然玄武岩纤维和纤维素纳米纤维构成，具有可生物降解性，土壤掩埋12天内可降解52-86％，对pm0.3效率可达99.997％；

10、2、通过本发明所述方法获得的环保型玄武岩纤维基高效气体过滤滤材具有重量轻(48g/m2)、防火性好(燃烧时间0秒)、热稳定性高(700℃)和断裂强度高(64n)的特点。

11、所述的方法制备得到的环保型玄武岩纤维基高效气体过滤材料具有优异的过滤效率。

技术特征：

1.一种环保型玄武岩纤维基无纺高效过滤材料的制备方法，其特征在于，按下列步骤进行：

技术总结
本发明公开了一种环保型玄武岩纤维基无纺高效过滤材料的制备方法。该过滤材料由玄武岩纤维，羧甲基纤维素钠，聚乙烯醇组成，中间层由聚乙烯醇和纤维素纳米纤维，采用静电纺丝制备。相较于工业高效气体过滤材料，通过该方法制备的玄武岩纤维基无纺过滤材料具有过滤效率高、隔热防火、重量轻、厚度低等特点，能有效抵挡病毒、细菌、粉尘和烟雾的侵害。该过滤材料采用绿色材料生产，可广泛应用于室内空气质量改善、气体过滤、飞机、制冷、烤箱、医疗产品等领域。

技术研发人员：李慧,德萨琳·阿塔雷·沃勒劳,马鹏程,郝斌,王瑞
受保护的技术使用者：中国科学院新疆理化技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25