一种复合式的空气滤清器总成的制作方法

本发明涉及滤清器技术领域，具体涉及一种复合式的空气滤清器总成。

背景技术：

在一个系统中，用一种多孔的介质将气体中的固体微粒除去，称作过滤，为完成这样的使命采用的附件称为空气滤清器；

近年来，由于环境污染所造成的空气中颗粒污染物浓度较高，空气净化装置得到了广泛的使用，空气滤清器作为空气净化装置的关键部件，用于对空气中不同大小的颗粒物进行过滤净化；

目前，大部分的空气净化滤芯材料由微米纤维制备而成，长年累月，大量的细小颗粒物累积附着在过滤纤维材料表面，造成了通风效率的下降，严重时造成堵塞，甚至二次污染，接触过多湿空气后过滤纤维材料易于被腐蚀损坏，而且易于滋生细菌，影响空气质量，达不到良好的空气净化效果。

因此，如何改善现有的空气滤清器易吸水，易积灰，自清洁效果差，使用寿命短，而且抗菌效果差是本发明需要解决的问题。

技术实现要素：

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供了一种复合式的空气滤清器总成：通过由外壳体以及安装在外壳体内部的空气滤芯制备一种复合式的空气滤清器总成，空气滤芯由过滤层、抗菌层复合而成的滤纸制备而成，过滤层为外层，与空气先接触，能够将空气中的杂质充分过滤，抗菌层为内层，与过滤层过滤后的空气接触，将其进行抗菌处理，通过将过滤层、抗菌层复合而成，使得该空气滤芯具有良好的过滤效果以及抗菌效果，使得该复合式的空气滤清器总成的使用效果好，解决了现有的空气滤清器易吸水，易积灰，自清洁效果差，使用寿命短，而且抗菌效果差的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种复合式的空气滤清器总成，包括外壳体以及安装在外壳体内部的空气滤芯，所述外壳体的顶部安装有出气管，所述外壳体的顶部一侧安装有进气管，所述进气管连通至外壳体的内腔中，所述出气管的底端位于空气滤芯的内腔中，所述空气滤芯的周面安装有滤纸，所述滤纸由过滤层、抗菌层复合而成；

该过滤层由以下步骤制备得到：

步骤一：将四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲醇在搅拌速度为100-200r/min的条件下搅拌20-40min，得到混合溶液，之后将乙二酸滴加到混合溶液中，控制滴加时间为10-20min，在温度为20-30℃，搅拌速度为50-100r/min的条件下继续搅拌20-30h，之后滴加氨水并继续搅拌20-30min，得到溶胶；

步骤二：将溶胶放置于真空干燥箱中，在温度为35-45℃的条件下烘干至完全形成凝胶，并将凝胶在50-60℃的条件下老化处理40-50h，得到产物a；

步骤三：将产物a加入甲醇中，之后在超声频率为40-60khz的条件下超声分散2-3h，得到凝胶分散液，在搅拌速度为100-200r/min的条件下向凝胶分散液中加入浓盐酸，继续搅拌30-50min，之后加入1h,1h,2h,2h-全氟辛基三甲氧基硅烷，在温度为20-30℃，搅拌速度为300-500r/min的条件下继续搅拌15-20h，得到表面修饰剂；

步骤四：将pp无纺布浸入到表面修饰剂中浸泡1-2h，取出后室温条件下风干，之后置于氨气氛围条件下室温静置24h，最后置于烘箱中烘干，得到过滤层；

作为本发明进一步的方案：过滤层的反应原理如下：

通过制备一种二氧化硅凝胶，在经过1h,1h,2h,2h-全氟辛基三甲氧基硅烷氟化后处理到pp无纺布上，1h,1h,2h,2h-全氟辛基三甲氧基硅烷水解缩聚后形成聚合物，该聚合物与二氧化硅凝胶粒子结合，形成复合薄膜，进而均匀地覆盖在纤维表面，大大降低了pp无纺布的表面自由能，呈现出疏水疏油的特性，使得与水接触后液滴在织物表面容易滚动，具有良好的自清洁性能，使得灰尘也同样不易积留在织物表面，达到了不吸水，不积灰，长效过滤，使用寿命长的优点，赋予了该空气滤清器良好的空气净化效果，避免经常更换滤芯，降低空气净化成本；

作为本发明进一步的方案：步骤一中所述四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲醇、乙二酸、氨水的体积比为7:3:60:5:5，所述乙二酸物质的量浓度为0.1mol/l，所述氨水物质的量浓度为10mol/l。

作为本发明进一步的方案：步骤二中所述产物a、甲醇、浓盐酸、1h,1h,2h,2h-全氟辛基三甲氧基硅烷的用量比为1g：11ml：150μl：0.15g，所述浓盐酸的质量分数为37％。

作为本发明进一步的方案：所述抗菌层的制备过程如下所示：

s1：将4-氨基吡啶加入至氯仿中，在搅拌速度为100-200r/min的条件下分散均匀，得到4-氨基吡啶溶液；

s2：在冰水浴中冷却至0-5℃，将2-丁烯酸酰氯加入氯仿中，在搅拌速度为100-200r/min的条件下分散均匀，得到2-丁烯酸酰氯溶液；

s3：将2-丁烯酸酰氯溶液在搅拌下滴加到4-氨基吡啶溶液中，控制滴加时间为30-50min，在温度为0-5℃，搅拌速度为100-200r/min的条件下继续搅拌反应1-2h，反应结束，真空抽滤，将滤饼用丙酮洗涤3-5次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为50-60℃的条件下烘干至恒重，得到中间体1；

反应原理如下：

s4：将中间体1溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，之后加入1-十二烷基溴，在温度为90-100℃的条件下反应4-5h，之后真空减压蒸馏，去除n,n-二甲基甲酰胺，将蒸馏产物在乙醚-乙醇混合溶剂中重结晶，过滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为50-60℃的条件下烘干24-30h，得到中间体2；

反应原理如下：

s5：将二苯甲酮加入至无水乙醇中，在搅拌速度为300-500r/min的条件下搅拌至二苯甲酮完全溶解，然后加入中间体2，继续搅拌20-40min，得到接枝液，将pp无纺布浸泡于丙酮溶液中2-4h，取出后用去离子水清洗3-5次，之后将pp无纺布放置于真空干燥箱中，在温度为35-45℃的条件下烘干至恒重，然后将烘干后的pp无纺布放置于接枝液中浸泡30-50min，取出，沥干液体后放置于紫外光照射台上，使用紫外线光源光照0.5-1h，中途进行翻面一次，将光照后的pp无纺布用去离子水洗涤3-5次，之后放置于乙醇溶液中超声洗涤10-20min，之后再用去离子水洗涤3-5次，最后放置于真空干燥箱中，在温度为35-45℃的条件下烘干至恒重，得到抗菌层。

反应原理如下：

二苯甲酮作为光引发剂，在紫外光照条件下产生活性位点，得到中间体3，中间体3上的活性位点转移到到pp纤维上，得到中间体4，中间体2通过活性位点接枝到中间体4上；

作为本发明进一步的方案：抗菌层的反应原理如下：

通过4-氨基吡啶、2-丁烯酸酰氯反应生成中间体1，中间体1与1-十二烷基溴进行反应生成中间体2，中间体2是一种季铵盐，季铵盐利用表面吸附作用使组织发生变化而引起细菌细胞膜损伤，通过二苯甲酮作为光引发剂使得将中间体2接枝到pp无纺布的分子链上，从而赋予了pp无纺布良好的抗菌性能，使得经过过滤后的空气进一步进行抗菌杀菌，使得经过抗菌层的空气中的杂质基本去除，进一步赋予了该空气滤清器良好的空气净化效果，避免人体吸入细菌而生病，安全性能高。

作为本发明进一步的方案：步骤s1中所述4-氨基吡啶、氯仿的用量比为0.05mol：50ml。

作为本发明进一步的方案：步骤s2中所述2-丁烯酸酰氯、氯仿的用量比为0.05mol：50ml。

作为本发明进一步的方案：步骤s3中所述2-丁烯酸酰氯溶液、4-氨基吡啶溶液的体积比为5:6。

作为本发明进一步的方案：步骤s4中所述中间体1、n,n-二甲基甲酰胺、1-十二烷基溴的用量比为0.05mol：100ml：0.04mol，所述乙醚-乙醇混合溶剂为乙醚、乙醇按照1:1的混合物。

作为本发明进一步的方案：步骤s5中所述二苯甲酮、无水乙醇、中间体2的用量比为1g：12ml：10g。

本发明的有益效果：

本发明由外壳体以及安装在外壳体内部的空气滤芯组成，外壳体的顶部安装有出气管，外壳体的顶部一侧安装有进气管，进气管连通至外壳体的内腔中，出气管的底端位于空气滤芯的内腔中，空气滤芯的周面安装有滤纸，滤纸由过滤层、抗菌层复合而成,过滤层为外层，与空气先接触，能够将空气中的杂质充分过滤，抗菌层为内层，与过滤层过滤后的空气接触，将其进行抗菌处理，通过将过滤层、抗菌层复合而成，使得该空气滤芯具有良好的过滤效果以及抗菌效果，使得该复合式的空气滤清器总成的使用效果好；

制备该空气滤清器总成的过程中也制备了一种过滤层，通过将四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲醇搅拌均匀，得到混合溶液，之后将乙二酸滴加到混合溶液中继续搅拌，之后滴加氨水并继续搅拌，得到溶胶，将溶胶放置于真空干燥箱中烘干至完全形成凝胶，并将凝胶老化处理，得到产物a，将产物a加入甲醇中，之后超声分散，得到凝胶分散液，向凝胶分散液中加入浓盐酸继续搅拌，之后加入1h,1h,2h,2h-全氟辛基三甲氧基硅烷继续搅拌，得到表面修饰剂，将pp无纺布浸入到表面修饰剂中浸泡，取出后室温条件下风干，之后置于氨气氛围条件下室温静置，最后置于烘箱中烘干，得到过滤层；通过制备一种二氧化硅凝胶，在经过1h,1h,2h,2h-全氟辛基三甲氧基硅烷氟化后处理到pp无纺布上，1h,1h,2h,2h-全氟辛基三甲氧基硅烷水解缩聚后形成聚合物，该聚合物与二氧化硅凝胶粒子结合，形成复合薄膜，进而均匀地覆盖在纤维表面，大大降低了pp无纺布的表面自由能，呈现出疏水疏油的特性，使得与水接触后液滴在织物表面容易滚动，具有良好的自清洁性能，使得灰尘也同样不易积留在织物表面，达到了不吸水，不积灰，长效过滤，使用寿命长的优点，赋予了该空气滤清器良好的空气净化效果，避免经常更换滤芯，降低空气净化成本；

制备该空气滤清器总成的过程中也制备了一种抗菌层，通过将4-氨基吡啶加入至氯仿中，得到4-氨基吡啶溶液，将2-丁烯酸酰氯加入氯仿中，得到2-丁烯酸酰氯溶液，将2-丁烯酸酰氯溶液在搅拌下滴加到4-氨基吡啶溶液中，搅拌反应，反应结束，真空抽滤，将滤饼洗涤，烘干至恒重，得到中间体1，将中间体1溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，之后加入1-十二烷基溴进行反应，之后真空减压蒸馏，将蒸馏产物重结晶，过滤，烘干，得到中间体2，将二苯甲酮加入至无水乙醇中，然后加入中间体2，得到接枝液，将烘干后的pp无纺布放置于接枝液中浸泡，取出，沥干液体后放置于紫外光照射台上，使用紫外线光源光照，将光照后的pp无纺布洗涤，烘干至恒重，得到抗菌层；通过4-氨基吡啶、2-丁烯酸酰氯反应生成中间体1，中间体1与1-十二烷基溴进行反应生成中间体2，中间体2是一种季铵盐，季铵盐利用表面吸附作用使组织发生变化而引起细菌细胞膜损伤，通过二苯甲酮作为光引发剂使得将中间体2接枝到pp无纺布的分子链上，从而赋予了pp无纺布良好的抗菌性能，使得对经过过滤后的空气进一步进行抗菌杀菌，使得经过抗菌层的空气中的杂质基本去除，进一步赋予了该空气滤清器良好的空气净化效果，避免人体吸入细菌而生病，安全性能高。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1是本发明中一种复合式的空气滤清器总成的结构示意图；

图2是本发明中一种复合式的空气滤清器总成的内部结构示意图；

图3是本发明中滤纸的结构示意图；

图中：1、外壳体；2、进气管；3、出气管；4、空气滤芯；41、过滤层；42、抗菌层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图1-3所示，一种复合式的空气滤清器总成，包括外壳体1以及安装在外壳体1内部的空气滤芯4，所述外壳体1的顶部安装有出气管3，所述外壳体1的顶部一侧安装有进气管2，所述进气管2连通至外壳体的内腔中，所述出气管3的底端位于空气滤芯4的内腔中，所述空气滤芯4的周面安装有滤纸，所述滤纸由过滤层41、抗菌层42复合而成；

实施例1：

本实施例为过滤层，所述过滤层由以下步骤制备得到：

步骤一：将四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲醇在搅拌速度为100r/min的条件下搅拌20min，得到混合溶液，之后将乙二酸滴加到混合溶液中，控制滴加时间为10min，在温度为20℃，搅拌速度为50r/min的条件下继续搅拌20h，之后滴加氨水并继续搅拌20min，得到溶胶；

步骤二：将溶胶放置于真空干燥箱中，在温度为35℃的条件下烘干至完全形成凝胶，并将凝胶在50℃的条件下老化处理40h，得到产物a；

步骤三：将产物a加入甲醇中，之后在超声频率为40khz的条件下超声分散2h，得到凝胶分散液，在搅拌速度为100r/min的条件下向凝胶分散液中加入浓盐酸，继续搅拌30min，之后加入1h,1h,2h,2h-全氟辛基三甲氧基硅烷，在温度为20℃，搅拌速度为300r/min的条件下继续搅拌15h，得到表面修饰剂；

步骤四：将pp无纺布浸入到表面修饰剂中浸泡1h，取出后室温条件下风干，之后置于氨气氛围条件下室温静置24h，最后置于烘箱中烘干，得到过滤层。

实施例2：

本实施例为过滤层，所述过滤层由以下步骤制备得到：

步骤一：将四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲醇在搅拌速度为200r/min的条件下搅拌40min，得到混合溶液，之后将乙二酸滴加到混合溶液中，控制滴加时间为20min，在温度为30℃，搅拌速度为100r/min的条件下继续搅拌30h，之后滴加氨水并继续搅拌30min，得到溶胶；

步骤二：将溶胶放置于真空干燥箱中，在温度为45℃的条件下烘干至完全形成凝胶，并将凝胶在60℃的条件下老化处理50h，得到产物a；

步骤三：将产物a加入甲醇中，之后在超声频率为60khz的条件下超声分散3h，得到凝胶分散液，在搅拌速度为200r/min的条件下向凝胶分散液中加入浓盐酸，继续搅拌50min，之后加入1h,1h,2h,2h-全氟辛基三甲氧基硅烷，在温度为20-30℃，搅拌速度为500r/min的条件下继续搅拌20h，得到表面修饰剂；

步骤四：将pp无纺布浸入到表面修饰剂中浸泡2h，取出后室温条件下风干，之后置于氨气氛围条件下室温静置24h，最后置于烘箱中烘干，得到过滤层。

实施例3：

本实施例为抗菌层，所述抗菌层的制备过程如下所示：

s1：将4-氨基吡啶加入至氯仿中，在搅拌速度为100r/min的条件下分散均匀，得到4-氨基吡啶溶液；

s2：在冰水浴中冷却至0℃，将2-丁烯酸酰氯加入氯仿中，在搅拌速度为100r/min的条件下分散均匀，得到2-丁烯酸酰氯溶液；

s3：将2-丁烯酸酰氯溶液在搅拌下滴加到4-氨基吡啶溶液中，控制滴加时间为30min，在温度为0℃，搅拌速度为100r/min的条件下继续搅拌反应1h，反应结束，真空抽滤，将滤饼用丙酮洗涤3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为50℃的条件下烘干至恒重，得到中间体1；

s4：将中间体1溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，之后加入1-十二烷基溴，在温度为90℃的条件下反应4h，之后真空减压蒸馏，去除n,n-二甲基甲酰胺，将蒸馏产物在乙醚-乙醇混合溶剂中重结晶，过滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为50℃的条件下烘干24h，得到中间体2；

s5：将二苯甲酮加入至无水乙醇中，在搅拌速度为300r/min的条件下搅拌至二苯甲酮完全溶解，然后加入中间体2，继续搅拌20min，得到接枝液，将pp无纺布浸泡于丙酮溶液中2h，取出后用去离子水清洗3次，之后将pp无纺布放置于真空干燥箱中，在温度为35℃的条件下烘干至恒重，然后将烘干后的pp无纺布放置于接枝液中浸泡30min，取出，沥干液体后放置于紫外光照射台上，使用紫外线光源光照0.5h，中途进行翻面一次，将光照后的pp无纺布用去离子水洗涤3次，之后放置于乙醇溶液中超声洗涤10min，之后再用去离子水洗涤3次，最后放置于真空干燥箱中，在温度为35℃的条件下烘干至恒重，得到抗菌层。

实施例4：

本实施例为抗菌层，所述抗菌层的制备过程如下所示：

s1：将4-氨基吡啶加入至氯仿中，在搅拌速度为200r/min的条件下分散均匀，得到4-氨基吡啶溶液；

s2：在冰水浴中冷却至5℃，将2-丁烯酸酰氯加入氯仿中，在搅拌速度为200r/min的条件下分散均匀，得到2-丁烯酸酰氯溶液；

s3：将2-丁烯酸酰氯溶液在搅拌下滴加到4-氨基吡啶溶液中，控制滴加时间为50min，在温度为5℃，搅拌速度为200r/min的条件下继续搅拌反应2h，反应结束，真空抽滤，将滤饼用丙酮洗涤5次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为60℃的条件下烘干至恒重，得到中间体1；

s4：将中间体1溶解于n,n-二甲基甲酰胺中，之后加入1-十二烷基溴，在温度为100℃的条件下反应5h，之后真空减压蒸馏，去除n,n-二甲基甲酰胺，将蒸馏产物在乙醚-乙醇混合溶剂中重结晶，过滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为60℃的条件下烘干30h，得到中间体2；

s5：将二苯甲酮加入至无水乙醇中，在搅拌速度为500r/min的条件下搅拌至二苯甲酮完全溶解，然后加入中间体2，继续搅拌40min，得到接枝液，将pp无纺布浸泡于丙酮溶液中4h，取出后用去离子水清洗5次，之后将pp无纺布放置于真空干燥箱中，在温度为45℃的条件下烘干至恒重，然后将烘干后的pp无纺布放置于接枝液中浸泡50min，取出，沥干液体后放置于紫外光照射台上，使用紫外线光源光照1h，中途进行翻面一次，将光照后的pp无纺布用去离子水洗涤5次，之后放置于乙醇溶液中超声洗涤20min，之后再用去离子水洗涤5次，最后放置于真空干燥箱中，在温度为45℃的条件下烘干至恒重，得到抗菌层。

实施例5：

本实施例为一种复合式的空气滤清器总成，将实施例1制得的过滤层与实施例3制得的抗菌层复合形成滤纸，之后将该滤纸按照滤芯生产常规方法制得空气滤芯，再将空气滤芯安装在外壳体中，形成滤清器。

实施例6：

本实施例为一种复合式的空气滤清器总成，将实施例2制得的过滤层与实施例4制得的抗菌层复合形成滤纸，之后将该滤纸按照滤芯生产常规方法制得空气滤芯，再将空气滤芯安装在外壳体中，形成滤清器。

对比例1：

本实施例为一种复合式的空气滤清器总成，将两层pp无纺布复合形成滤纸，之后将该滤纸按照滤芯生产常规方法制得空气滤芯，再将空气滤芯安装在外壳体中，形成滤清器。

对比例2：

本实施例为一种复合式的空气滤清器总成，将一层pp无纺布与实施例2制得的过滤层复合形成滤纸，之后将该滤纸按照滤芯生产常规方法制得空气滤芯，再将空气滤芯安装在外壳体中，形成滤清器。

对比例3：

本实施例为一种复合式的空气滤清器总成，将一层pp无纺布与实施例4制得的抗菌层复合形成滤纸，之后将该滤纸按照滤芯生产常规方法制得空气滤芯，再将空气滤芯安装在外壳体中，形成滤清器。

将实施例5-6以及对比例1-3的滤清器的空气净化性能进行检测，同时对其生产过程中制备空气滤芯的滤纸的抗菌性能进行检测，检测结果如下表所示：

由上表可知，在相同测试条件下，采用激光pm2.5传感器在密封的体系中测试强制通过空气滤芯前后的pm2.5和pm1.0捕捉率，实施例5、6的滤清器对pm2.5捕捉效果最好，其捕捉率能达到99％以上，同时对更小的pm1.0也具有88％以上的捕捉效果，而对比例1、3的捕捉率较低，而对比例2由于存在过滤层具有较高的捕捉率，因此，过滤层起到最主要的过滤作用；测试抗菌率时，实施例5、6的抗菌率均能达到98％以上，而对比例1、2具有较低的抗菌率，而对比例3具有较高的抗菌率，因此，抗菌层起到最主要的抗菌作用，过滤层为外层，与空气先接触，能够将空气中的杂质充分过滤，抗菌层为内层，与过滤层过滤后的空气接触，将其进行抗菌处理，通过将过滤层、抗菌层复合而成，使得该空气滤芯具有良好的过滤效果以及抗菌效果，使得该复合式的空气滤清器总成的使用效果好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。