本發(fā)明屬于空氣凈化，涉及一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、干凈舒適的生活環(huán)境與人們的生活息息相關(guān)，長期呼入不清潔的空氣會產(chǎn)生疾病，因此，空氣凈化器以及空調(diào)機等被大量的使用，而空氣凈化器以及空調(diào)機等裝置輸出的空氣質(zhì)量長期被人們關(guān)注?？諝鈨艋饕约翱照{(diào)機中的空氣過濾器對輸出的空氣起到了至關(guān)重要的作用。

2、目前的空氣過濾器多用hepa網(wǎng)，hepa網(wǎng)一般由纖維過濾薄膜以及框架構(gòu)成，該纖維過濾薄膜一般由非常細(xì)小的有機纖維交織而成，孔徑微小，對微粒的捕捉能力較強，吸附容量大，凈化效率高。另外目前為了進一步增強該傳統(tǒng)纖維過濾薄膜的凈化效果，在hepa濾膜中填充顆粒狀的有效成分，比如活性炭或者氧化鋁，但是，活性炭或者氧化鋁的填充方式復(fù)雜，目前一般的填充方式包括直接撒布法、涂層法以及浸漬法。直接撒布法將顆粒直接撒布在濾膜表面，然后通過振動或輕壓使顆粒嵌入濾膜。這種方法簡單快速，但可能導(dǎo)致顆粒分布不均勻。涂層法將顆粒與粘合劑混合成漿料，然后涂覆在濾膜表面。干燥后，顆粒被固定在濾膜上。這種方法可以實現(xiàn)更均勻的顆粒分布，但需要控制漿料的粘度和涂覆厚度。浸漬法將濾膜浸入含有顆粒的溶液中，然后取出并干燥。這種方法可以使顆粒更深入地滲透到濾膜中，但也可能導(dǎo)致濾膜孔隙被堵塞。另外，填充完成后，還需要對濾膜進行固化處理，如加熱或紫外線照射，以進一步增強顆粒與濾膜的結(jié)合力。因此，填充過程較為復(fù)雜，成本高昂，而且無法保證填充顆粒在纖維過濾薄膜中的均勻分布，堵塞纖維孔道也會導(dǎo)致凈化效果有限，吸收污染物后過濾效率下降，影響了空氣凈化器的使用，甚至造成二次污染，同時該hepa濾膜無法進行二次再生，造成浪費。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜及其制備方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中空氣過濾薄膜負(fù)載凈化顆粒工藝復(fù)雜、顆粒分布不均勻、負(fù)載后凈化效能下降且二次再生困難的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜的制備方法，將催化劑前驅(qū)體作為皮層紡絲液，將壓電聚合物與增韌劑分散于n-n二甲基甲酰胺中，攪拌混合均勻作為芯層紡絲液，進行同軸靜電紡絲，得到紡絲膜；將所述紡絲膜置于水中浸漬結(jié)晶后，置于h2o2中攪拌處理，制得所述空氣過濾薄。

4、優(yōu)選的，所述催化劑前驅(qū)體為鈦酸四異丙酯或鈦酸四正丁酯。

5、優(yōu)選的，將壓電聚合物與增韌劑分散于n-n二甲基甲酰胺中，在50~90℃下攪拌2~5h，得到所述芯層紡絲液。

6、優(yōu)選的，所述壓電聚合物為聚偏氟乙烯、聚偏氯乙烯或聚丙烯腈；所述增韌劑為環(huán)氧樹脂、氯化聚乙烯、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物或聚碳酸酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物。

7、優(yōu)選的，所述壓電聚合物與增韌劑的質(zhì)量比為1:(0.05~1)；所述壓電聚合物與催化劑前驅(qū)體的質(zhì)量比為1:(0.5~2.5)。

8、優(yōu)選的，所述靜電紡絲過程中，皮層紡絲液與芯層紡絲液的推料速度均為0.002~0.01mm/s，紡絲電壓為10~40kv。

9、優(yōu)選的，將所述紡絲膜置于水中浸漬結(jié)晶后，置于h2o2中攪拌處理，具體的，在水中浸漬過程中，浸漬溫度為60~100℃，浸漬時間為1~4?h；在h2o2中攪拌10~40?min。

10、一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜，通過上述的方法制得。

11、一種空氣過濾網(wǎng)，包含上述的一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜以及邊框，所述具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜固定在所述邊框上。

12、一種空氣凈化器，包含上述的一種空氣過濾網(wǎng)，所述空氣過濾網(wǎng)可拆卸的設(shè)置在所述空氣凈化器的機身內(nèi)。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

14、本發(fā)明提供一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜的制備方法，該方法將催化劑前驅(qū)體作為皮層紡絲液，將壓電聚合物與增韌劑分散于n-n二甲基甲酰胺中，攪拌混合均勻作為芯層紡絲液，進行同軸靜電紡絲，得到紡絲膜；將所述紡絲膜置于水中浸漬結(jié)晶后，置于h2o2中攪拌處理，制得所述空氣過濾薄，該方法制備工藝簡單，可通過靜電紡絲的技術(shù)直接原位將催化劑負(fù)載于凈化薄膜上，使得催化劑在凈化薄膜上的分散更加均勻，結(jié)合更加牢固，通過催化技術(shù)與壓電薄膜的結(jié)合協(xié)同，在風(fēng)力作用下，壓電薄膜產(chǎn)生定向電場，使得催化過程產(chǎn)生的電子空穴對更容易分離，有效提高了活性載流子的量，提升了過濾網(wǎng)的凈化效能，另外，壓電薄膜的靜電效用也可促進污染物的吸附富集，增強了污染物的降解凈化效果，同時，在靜電紡絲的體系中加入有增韌劑，有效提升了空氣過濾薄膜的耐風(fēng)壓性，使得空氣過濾薄膜具有良好的韌性，同時基于該薄膜良好的韌性，通過簡單的清洗烘干，即可實現(xiàn)薄膜的二次再生，有效提高了薄膜的利用率。

15、進一步的，所述壓電聚合物為聚偏氟乙烯、聚偏氯乙烯或聚丙烯腈，可有效得到具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜，其壓電效應(yīng)可提升催化劑的污染物去除性能，同時結(jié)合壓電納米纖維的靜電吸附作用，進一步吸附污染物，增強凈化效能。

16、進一步的，所述增韌劑為環(huán)氧樹脂、氯化聚乙烯、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物或聚碳酸酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物，可使得空氣過濾薄膜具備一定的韌性，在外場使用時，既容易發(fā)生形變，又不會破損。

17、進一步的，所述壓電聚合物與增韌劑的質(zhì)量比為1:(0.05~1)，可使得空氣過濾薄膜兼顧柔韌性與堅固性，保證容易形變的同時，不易破損。

18、進一步的，所述壓電聚合物與催化劑前驅(qū)體的質(zhì)量比為1:(0.5~2.5)，使得催化前驅(qū)體能均勻的分布在壓電聚合物表面，不會造成大的團聚，使得其性能下降，保證催化劑前驅(qū)體最大量的覆蓋在聚合物的表面，保證合成最大量的催化劑。

19、進一步的，所述靜電紡絲過程中，推料速度為0.002~0.01mm/s，紡絲電壓為10~40kv，可使得纖維粗細(xì)均勻，透氣性強，高壓電場給與壓電聚合物足夠的極化能力，使其對催化劑的提升作用增強，又保證纖維能到達接收器成膜。

20、進一步的，將所述紡絲膜置于水中浸漬結(jié)晶后，置于h2o2中攪拌處理，具體的，在水中浸漬過程中，浸漬溫度為60~100℃，浸漬時間為1~4?h；在h2o2中攪拌10~40?min，通過直接添加催化劑前驅(qū)體，可使得催化劑在纖維上原位合成，保證其固載性，使其難以脫落，其次原位生成可是催化劑盡可能在纖維表面合成，使其不會被纖維包裹，使其難以與催化劑接觸。

21、同時，本發(fā)明還公開了通過上述方法制得的一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜，該薄膜凈化效果良好，可通過簡單的水洗烘干使其再生，利用率高。

22、另外，本發(fā)明還公開了包含上述具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜，直接將空氣過濾薄膜固定在邊框上，組裝方式簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜的制備方法，其特征在于，將催化劑前驅(qū)體作為皮層紡絲液，將壓電聚合物與增韌劑分散于n-n二甲基甲酰胺中，攪拌混合均勻作為芯層紡絲液，進行同軸靜電紡絲，得到紡絲膜；將所述紡絲膜置于水中浸漬結(jié)晶后，置于h2o2中攪拌處理，制得所述空氣過濾薄。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜的制備方法，其特征在于，所述催化劑前驅(qū)體為鈦酸四異丙酯或鈦酸四正丁酯。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜的制備方法，其特征在于，將壓電聚合物與增韌劑分散于n-n二甲基甲酰胺中，在50~90℃下攪拌2~5h，得到所述芯層紡絲液。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜的制備方法，其特征在于，所述壓電聚合物為聚偏氟乙烯、聚偏氯乙烯或聚丙烯腈；所述增韌劑為環(huán)氧樹脂、氯化聚乙烯、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物或聚碳酸酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜的制備方法，其特征在于，所述壓電聚合物與增韌劑的質(zhì)量比為1:(0.05~1)；所述壓電聚合物與催化劑前驅(qū)體的質(zhì)量比為1:(0.5~2.5)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲過程中，皮層紡絲液與芯層紡絲液的推料速度均為0.002~0.01mm/s，紡絲電壓為10~40kv。

7.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜的制備方法，其特征在于，將所述紡絲膜置于水中浸漬結(jié)晶后，置于h2o2中攪拌處理，具體的，在水中浸漬過程中，攪拌浸漬溫度為60~100℃，浸漬時間為1~4?h；在h2o2中攪拌10~40?min。

8.一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜，其特征在于，通過權(quán)利要求1~7中任意一項所述的方法制得。

9.一種空氣過濾網(wǎng)，其特征在于，包含權(quán)利要求8中所述的一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜以及邊框，所述具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜固定在所述邊框上。

10.一種空氣凈化器，其特征在于，包含權(quán)利要求9中所述的一種空氣過濾網(wǎng)，所述空氣過濾網(wǎng)可拆卸的設(shè)置在所述空氣凈化器的機身內(nèi)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種具有壓電增益性能的空氣過濾薄膜及其制備方法，該制備方法將催化劑前驅(qū)體作為皮層紡絲液，將壓電聚合物與增韌劑分散于N?N二甲基甲酰胺中，攪拌混合均勻作為芯層紡絲液，進行同軸靜電紡絲，得到紡絲膜；將所述紡絲膜置于水中浸漬結(jié)晶后，置于H2O2中攪拌處理，制得所述空氣過濾薄。該方法制備工藝簡單，通過靜電紡絲的技術(shù)直接原位將催化劑負(fù)載于凈化薄膜上，使得催化劑在凈化薄膜上的分散更加均勻，結(jié)合更加牢固，通過催化技術(shù)與壓電薄膜的結(jié)合協(xié)同，有效提升了過濾網(wǎng)的凈化效能，同時，在靜電紡絲的體系中加入有增韌劑，有效提升了空氣過濾薄膜的耐風(fēng)壓性，使得空氣過濾薄膜具有良好的韌性。

技術(shù)研發(fā)人員：黃宇,翟月,王震宇
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2