一种多尺度结构植物纤维空气过滤材料及其制备方法和用途.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113509800A(43)申请公布日2021.10.19(21)申请号202010283439.5(22)申请日2020.04.10(71)申请人中国科学技术大学地址230026安徽省合肥市包河区金寨路96号(72)发明人俞书宏管庆方凌张弛韩子盟杨怀斌(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人李新红(51)Int.Cl.B01D46/54(2006.01)B01D46/00(2006.01)B01D39/16(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图3页(54)发明名称一种多尺度结构植物纤维空气过滤材料及其制备方法和用途(57)摘要本发明提供一种多尺度结构植物纤维空气过滤材料及其制备方法和应用。所述多尺度结构植物纤维空气过滤材料是由多种不同直径的植物纤维通过搭接形成的。其中内部主要包括三层结构，由外向内分别为微米级植物纤维层、亚微米级植物纤维层以及纳米级植物纤维层，分别含有大量的1-10微米的大尺度孔隙、0.1-1微米尺度的中等尺度孔隙以及1-100纳米尺度的小尺度孔隙，从而形成梯度孔隙结构，对气体中的不同尺度颗粒物、细菌等都具有良好的过滤截留能力。本发明所得到的多尺度结构植物纤维空气过滤材料比表面高，透气性好，能够有效防止空气中微米级粉尘等有害物质的入侵，在空气净化、医用透气防护阻隔材料等领域有广泛应用前景。CN113509800ACN113509800A权利要求书1/1页1.一种多种尺度植物纤维空气过滤材料，其具有由多种尺度植物纤维相互缠绕搭接而形成的三维网络结构，其中所述多尺度植物纤维至少包括直径在1-100纳米的纳米级植物纤维、直径在0.1-1微米的亚微米级植物纤维和直径在1-50微米的微米级植物纤维，所述多尺度结构植物纤维空气过滤材料至少从外到内依次包括由所述微米级植物纤维形成的微米级植物纤维层作为外层，由所述亚微米级植物纤维形成的亚微米级植物纤维层作为中间层和由所述纳米级植物纤维形成的纳米级植物纤维层作为内层，并且其中所述多种尺度植物纤维空气过滤材料的中外层、中间层和内层的主体孔隙分别为1-10微米的大尺度孔隙、0.1-1微米尺度的中等尺度孔隙和1-100纳米尺度的小尺度孔隙，使得材料内部孔隙梯度由外侧向内侧逐渐减小，从而实现大孔隙过滤吸附大颗粒物，小孔隙过滤吸附小颗粒物的梯度过滤效果。2.根据权利要求1所述的多尺度结构植物纤维空气过滤材料，其中，所述直径在1-100纳米的纳米级植物纳米纤维占整体所述多尺度结构植物纤维空气过滤材料的质量百分比为不少于5％且不高于30％。3.根据权利要求1所述的多尺度结构植物纤维空气过滤材料，其中，所述直径在0.1-1微米的亚微米级植物纳米纤维占整体所述多尺度结构植物纤维空气过滤材料的质量百分比为不少于10％且不高于50％。4.根据权利要求1所述的多尺度结构植物纤维空气过滤材料，其中，所述直径在1-50微米的微米级植物纳米纤维占整体所述多尺度结构植物纤维空气过滤材料的质量百分比为不高于85％。5.根据权利要求1所述的多尺度结构植物纤维空气过滤材料，其中，所述微米级植物纤维层通过刷涂自然干燥形成。6.根据权利要求1所述的多尺度结构植物纤维空气过滤材料，其中，所述亚微米级植物纤维层通过刷涂冷冻干燥形成。7.根据权利要求1所述的多尺度结构植物纤维空气过滤材料，其中，所述纳米级植物纤维层通过喷涂干燥形成。8.根据权利要求1所述的多尺度结构植物纤维空气过滤材料，其中所述多尺度结构植物纤维空气过滤材料为膜材料。9.一种制备权利要求1-8中任一项所述的多尺度结构植物纤维空气过滤材料的方法，所述方法包括：A)将纳米级植物纤维、亚微米级植物纤维、微米级植物纤维制备成质量分数0.1％-20％的水分散溶液；B)将微米级植物纤维水分散液刷涂在基底上，反复刷涂1-10次，然后令其自然干燥24小时；C)将亚微米级植物纤维水分散液刷涂在干燥后的微米级植物纤维层上面，反复刷涂1-10次后，将其冷冻后置于冻干机中冷冻干燥；D)将纳米级纤维水分散液均匀喷涂在亚微米级植物纤维层上面；E)将其干燥后从基底上取下，得所述多尺度结构植物纤维空气过滤材料。10.根据权利要求1-8中任一项所述的多尺度结构植物纤维空气过滤材料在制备防护口罩、空气净化器、新风系统过滤器、智能纱窗以及医用防护服方面的用途。2CN113509800A说明书1/8页一种多尺度结构植物纤维空气过滤材料及其制备方法和用途技术领域[0001]本发明涉及纳米技术领域，具体地涉及一种多尺度结构植物纤维空气过滤材料及其制备方法和用途。背景技术[0002]人们生活的空气中充斥着各种各样的微纳米颗粒，它们不仅易被人们吸入体内造成直接伤害，而且是许多细菌病毒导致疾病的一