本技术涉及一种高效低阻静电纺多层口罩滤芯材料及其制备技术。该技术首先将ODA和PMDA溶解于溶剂制备第一PAA溶液,然后通过静电纺丝技术制成第一串珠状PAA纳米纤维膜。接着,将ZIF-8与ODA和PMDA混合形成第二PAA/ZIF-8溶液,并在第一层上叠加第二PAA/ZIF-8纳米纤维层,经过热亚胺化处理,制备出具有ZIF-8改性PI/串珠状PI/ZIF-8改性PI结构的多层过滤材料。该工艺简化高效,所制材料具有优异的过滤效率和低阻力特点,适用于空气净化领域。
背景技术
随着工业化和城市化的快速发展,空气质量问题日益成为全球关注的焦点。空气中的细颗粒物(PM2.5)、病毒、细菌以及其他有害物质对人类健康和生态环境构成了严重威胁。为了应对这一挑战,开发高效且低阻力的空气过滤材料显得尤为重要。
传统过滤材料,如熔喷布和活性炭纤维,在制备口罩时主要面临空气流动阻力大的问题,这限制了它们在需要高流量空气净化的应用中的效能。因此,中国专利号202311394990.7开发了一种串珠状海藻酸钠(SA)纳米纤维膜,该专利通过创新的静电纺丝技术制备了串珠状海藻酸钠(SA)纳米纤维膜,解决了传统技术导致的高过滤阻力问题。通过精确配比和后续处理,实现了高效低阻的过滤性能。然而,单一材料可能仍不足以满足复杂环境下的过滤需求。
进一步,中国专利号202011125446.9制备了一种融合MOF材料结合聚丙烯腈(PAN)的先进口罩滤芯层制备技术。该专利融合了MOFs材料MIL-53(Fe)、纤维素和聚丙烯腈(PAN),制备出具有抗菌、高效过滤和自然降解功能的先进口罩滤芯层。尽管MIL-53(Fe)的结合带来了性能上的显著提升,但也存在一些缺点,包括制备过程的复杂性增加,成本上升,以及在确保MOFs与纳米纤维均匀分散和稳定结合方面的技术挑战。此外,规模化生产时保持成本效益和生产效率也是一个需要解决的问题。
在此基础上,本专利通过多层结构设计,实现了更优的过滤效率与更低的气流阻力,解决了传统材料和单一静电纺纳米纤维膜在高流量应用中的局限性。同时,保持了MOFs材料的高吸附性能和催化特性,还通过优化的制备工艺降低了成本并提高了生产效率,同时确保了材料的均匀分散和稳定性,为口罩滤芯材料的规模化生产和应用提供了切实可行的解决方案。
实现思路