| 标准编号 | GB/T 44793-2024 (GB/T44793-2024) | | 中文名称 | 纳米技术 空气过滤用纳米纤维滤材 技术要求 | | 英文名称 | Nanotechnologies - Nanofiber media for air filtration - Technical requirements | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | G15 | | 国际标准分类 | 71.080.01 | | 字数估计 | 15,196 | | 发布日期 | 2024-10-26 | | 实施日期 | 2025-05-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 44793-2024: 纳米技术 空气过滤用纳米纤维滤材 技术要求
ICS 71.080.01
CCSG15
中华人民共和国国家标准
纳米技术 空气过滤用纳米纤维滤材
技术要求
2024-10-26发布
2025-05-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 技术要求 2
附录A(资料性) 试验方法 4
附录B(资料性) 滤材的微观形貌示例 7
附录C(资料性) 胶带法测试结合牢度示例 8
参考文献 9
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国科学院提出。
本文件由全国纳米技术标准化技术委员会(SAC/TC279)归口。
本文件起草单位:国家纳米科学中心、石家庄辰泰滤纸有限公司、北京纳菲特科技有限公司、博裕纤
维科技(苏州)有限公司、无锡亿利环保科技有限公司、江苏纳易环保科技有限公司、美埃(中国)环境科
技股份有限公司、山东蓝色时光新材料有限公司、佛山市顺德区阿波罗环保器材有限公司、山西华瑞纳
米新材料科技有限公司、浙江佳海新材料有限公司、广西华原过滤系统股份有限公司、苏州市计量测试
院、广州检验检测认证集团有限公司、中国科学院过程工程研究所、平原滤清器有限公司、上海应用技术
大学、嘉兴富瑞邦新材料科技有限公司、北京森海氧源科技有限公司。
本文件主要起草人:张东慧、葛广路、李攀、高琼、徐卫红、黄鑫、陈江中、朱蕾、高冬梅、王冀、赵兴雷、
夏建华、于天、方丹、朱锐钿、刘向民、李蕾、张献安、沈新、李彩云、王奇、朱保义、林琳、田国兰、蒋攀、
吴佰川。
引 言
纳米纤维材料因直径小、比表面积大等独特的优势,在空气过滤净化领域应用广泛,市场规模大,如
用于发动机进气系统空气净化、工业环境除尘净化、室内空气净化、呼吸防护等。
纳米纤维特有的理化特性使其在用于空气过滤时表现出优异的性能,如小尺寸效应使得灰尘等固
体颗粒物在过滤时,与纳米纤维发生更多的惯性碰撞;纳米纤维特有的滑流效应可降低空气阻力;纳米
纤维的表面物理拦截特性赋予其良好的复原性;某些纳米纤维滤材消毒后可保持过滤效率和阻力基本
不变。
纳米纤维通常直接沉积在基材上,形成空气过滤用纳米纤维滤材。纳米纤维的尺寸、形貌影响纳米
纤维滤材的比表面积、孔径和孔隙率,从而影响过滤效率、容尘量等性能;纳米纤维滤材的反吹复原性影
响其在工业除尘和发动机进气过滤等领域的使用寿命,对温度、湿度和酒精等的耐受性影响具体领域应
用和使用寿命;纳米纤维层与基底结合牢度,会影响其可靠性。
目前国内尚缺少基于产业现状的空气过滤用纳米纤维滤材技术要求。本文件可作为产品开发和质
量控制的依据,指导产业链上下游及第三方检测机构数据互认,还可为监管部门提供监管技术参考,对
我国纳米纤维滤材产业具有较好的指导意义,有助于产业的良性升级和健康发展。
纳米技术 空气过滤用纳米纤维滤材
技术要求
1 范围
本文件界定了空气过滤用纳米纤维滤材的术语和定义,规定了技术要求。
本文件适用于纤维平均直径小于或等于300nm的空气过滤用滤材的生产、使用和运输。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB 8624 建筑材料及制品燃烧性能分级
GB/T 19977 纺织品 拒油性 抗碳氢化合物试验
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
纳米纤维 nanofiber
两个维度外部尺寸相近且处于纳米尺度,剩余一个维度外部尺寸明显大于其他两个维度尺寸的纳
米物体。
注1:纳米纤维是柔性的,或者是刚性的。
注2:对尺寸相近的两个维度,其外部尺寸差异小于3倍,而最长的外部尺寸比其他两个尺寸大3倍以上。
注3:最长的外部尺寸不在纳米尺度。
[来源:GB/T 32269-2015,4.3,有修改]
3.2
空气过滤 airfiltration
从空气气流中分离出固体或液体颗粒的过程。
[来源:ISO/T S21237:2020,3.1]
3.3
过滤空气时采用的用于捕集或沉积过滤物的多孔渗透性材料。
注:滤材由纳米纤维层和基底组成。
[来源:ISO/T S21237:2020,3.2,有修改]
3.4
基底 substrate
在表面沉积纳米纤维的基层。
[来源:ISO/T S21237:2020,3.7]
3.5
过滤效率 filtrationefficiency
在额定风量下,滤材去除流通空气中颗粒物的能力,即空气过滤介质上、下风侧气流中颗粒物浓度
之差与上风侧气流中颗粒物浓度的百分比。
[来源:GB/T 14295-2019,3.1.2,有修改]
3.6
透过率 penetration
对滤材进行试验时,滤材过滤后的气溶胶或颗粒物浓度与过滤前的气溶胶浓度之比。
[来源:GB/T 13554-2020,3.1.4,有修改]
3.7
容尘量 dustholdingcapacity
在额定风量下,滤材达到最终阻力时所捕集的标准实验灰尘总质量。
[来源:GB/T 14295-2015,3.12,有修改]
3.8
透气性 airpermeability
空气透过滤材的能力。
注:以在规定的试样面积、压降和时间条件下,气流垂直通过试样的速率表示。
[来源:GB/T 5453-1997,3,有修改]
3.9
反吹复原性 blow-backrecovery
在反向脉冲气流作用下,清除或部分清除滤材上的固体颗粒物后,滤材的过滤性能恢复的特性。
4 技术要求
空气过滤用纳米纤维滤材的基本特性应符合表1中特性值的要求。表2给出了不同应用领域的空
气过滤用纳米纤维滤材的可选特性,根据应用领域选择的表2中的特性,所选特性值应满足表2的
要求。
表1 基本特性、特性值和试验方法
编号 基本特性 特性值要求 试验方法
1 外观a
表面应无褶皱、破损和污渍等缺陷,纳米纤维层
与基底之间应无杂物或剥离
目视检查
2 纳米纤维平均直径 ≤300nm 扫描电子显微镜法
3 单位面积质量 ≤500g/m2 称重法
4 厚度 0.1mm~3mm 接触式机械测量法
5 透气性 20L/(m2·s)~2000L/(m2·s) 透气量法
6 阻力 ≤300Pa 压差法
7 过滤效率 根据用途应由供需双方协商 气溶胶计数法
相关试验方法的描述见附录A。
根据使用条件,单位面积质量和厚度二者取其一。
根据使用条件,透气性和阻力二者取其一。
a 附录B给出了成型良好和成型较差的滤材示例参考。
表2 可选特性、特性值和试验方法
编号 可选特性 特性值要求 试验方法
1 消静电后过滤效率a ≤20%
异丙醇熏蒸试验、气溶胶计
数法
2 容尘量
0.5g/m2~300g/m2(根据应用领域和应用条件
确定)
称重法
3 纤维层与基底结合牢度 经反吹法或胶带法处理后,过滤效率下降≤50% 反吹法、胶带法b
4 微观形貌 成型良好,纤维分明 扫描电子显微镜法
5 耐环境性
根据恒温恒湿测试条件不同,过滤效率下降
≤20%。试样的过滤效率变化越小,耐环境性
越好
恒定湿热试验、气溶胶计
数法
6 反吹复原性
根据测试条件不同,过滤效率下降≤30%。试样
的过滤效率下降越小,反吹复原性越好
反吹法
7 渗水压力 ≥1kPa 静水压法
8 拒油性 GB/T 19977规定的拒油等级1级~3级 抗碳氢化合物试验
9 阻燃性 GB/T 8624中B3级阻燃材料要求 燃烧法
10 生物相容性 无细胞毒性、无皮肤刺激性
体外细胞毒性试验和刺激
与皮肤致敏试验
11 溶剂残留 无检出
根据材料、生产工艺及使用
条件,由供需双方协商
相关试验方法的描述见附录A。
a 无静电产品,无此指标要求,不需检测。
b 胶带法具体示例见附录C。
附 录 A
(资料性)
试 验 方 法
A.1 外观
目视检查。
A.2 纳米纤维平均直径
使用扫描电子显微镜进行纳米纤维直径测量。GB/T 36422给出了纳米纤维直径的参考试验
方法。
A.3 单位面积质量
使用圆刀裁样器,或使用方形模具和裁刀从样品上裁取至少3个试样,每个试样面积至少为
10000mm2,用天平称量每个试样的质量(天平误差范围在测量质量的±0.1%之间),计算每个试样单
位面积的质量以及平均值,单位为克每平方米(g/m2)。
注:若要求变异系数,则试样个数最少为5个,变异系数以百分率表示。
A.4 厚度
将试样放置在水平基准板上,用与基准板平行的压脚对试样施加一定压力,将基准板与压脚之间的
垂直距离作为试样厚度。压力值由供需双方协商。
A.5 透气性
在一定的压差条件下,测定一定时间内垂直通过试样给定面积的气流流量,用气体流量除以面积和
时间,计算出透气性。
压差、时间、面积和气流流量等试验参数由供需双方协商。通常在≤400Pa压降下测试透气性。
A.6 阻力和过滤效率
使用一定粒径的气溶胶,在规定的试验条件下使气溶胶通过试样,测定试样上下游的压差和气溶胶
浓度,可获得阻力和过滤效率。
测试气溶胶可采用固体气溶胶颗粒,也可采用液体气溶胶颗粒。试验用气溶胶类型、试验面积、气
体流量、粒径等参数由供需双方协商。
A.7 消静电后过滤效率
A.7.1 消静电处理
在温度为(25±5)℃,相对湿度为(40±20)%的环境条件下,将试样置于密封箱中,并利用饱和异
丙醇蒸气熏蒸一定时间,装置需保证异丙醇蒸气和试样充分接触(熏蒸时间不宜小于24h),经过晾干
后,测试消静电后的过滤效率。试验参数由供需双方协商。
在实验室中,有时也会将试样置于异丙醇溶液充分浸泡消除静电,经过晾干后测试消静电后的过滤
效率。
注:以上两种消静电方法可能并不适合所有类型的纳米纤维滤材。如果消静电使纳米纤维滤材产生了可见毁坏、
物理变形或纳米纤维滤材阻力变化超过10%且变化大于或等于10Pa,则本消静电处理方法不适用于此纳米
纤维滤材。
A.7.2 消静电后过滤效率
消静电后过滤效率试验方法见A.6。
A.8 纤维层与基底结合牢度
A.8.1 反吹法
一定浓度的气溶胶或颗粒物以一定流量经过试样,气溶胶或颗粒物在试样表面不断累积,阻力不断
增加,阻力达到一定值时,采用压缩气体对试样进行反吹,反吹后试样的阻力下降,试样继续过滤气溶胶
或颗粒物,如此重复一定次数。最终记录试样初始阻力、不同阶段残余阻力,不同阶段第一个反吹周期
和最后一个反吹周期,计算过滤效率。试验用气溶胶或颗粒物类型、试验流量、阻力、反吹周期等参数由
供需双方协商。
A.8.2 胶带法
利用胶带粘贴前后滤材的过滤效率(或透过率)的变化来评估纤维层与基材的结合牢度。推荐测试
步骤如下:首先测试试样的初始过滤效率(或透过率);然后将胶带粘贴在试样上,水平放置后将胶带垂
直剥离;最后测试剥离胶带后样品的过滤效率。记录并比较过滤效率或透过率的变化。根据需要可重
复以上剥离过程,并测试每一次剥离后的过滤效率。相关计算方法见附录B。
A.9 容尘量
选择合适的气溶胶或颗粒物,在一定的流量和测试面积下,当试样达到预定的阻力值时终止试
验,测试滤材质量的增加值。
试验气溶胶或颗粒物类型、试验流速、阻力等测试参数由供需双方根据需要商定。ISO 12103-1:
2016提供了选择试验颗粒物的参考原则。
A.10 微观形貌
使用扫描电子显微镜进行微观形貌表征,GB/T 36422给出了纳米纤维滤材微观形貌的参考试验
方法。附录C给出了成型良好和成型较差的滤材示例参考。
A.11 耐环境性
将试样放在一定的温度、湿度环境下,持续一定时间,取出后晾干,然后测量试样的过滤效率,并与
处理前的试样过滤效率进行比较。根据应用领域的具体要求选择温度、湿度和时间等试验参数。
A.12 反吹复原性
按照A.8.1进行反吹复原性的试验。一定浓度的气溶胶或颗粒物以一定流量经过试样,气溶胶或
颗粒物在试样表面不断累积,阻力不断增加,阻力达到一定值时,采用压缩气体对试样进行反吹,反吹后
试样的阻力下降,试样继续过滤气溶胶或颗粒物,如此重复一定次数。最终记录试样初始阻力、不同阶
段残余阻力,不同阶段第一个反吹周期和最后一个反吹周期,计算过滤效率。试验用气溶胶或颗粒物类
型、试验流量、阻力、反吹周期等试验参数由供需双方协商。
A.13 渗水压力
以试样承受的静水压来表示水透过滤材所遇到的阻力。试样的一面承受持续上升的水压,直到另
一面出现三处渗水点为止,记录第三处渗水点出现时的压力值,并以此评价试样的渗水压力。
A.14 拒油性
将选取的不同表面张力的一系列碳氢化合物标准试液滴加在试样表面,然后观察润湿、芯吸和接触
角的情况。按GB/T 19977中的规定给出拒油等级。
A.15 阻燃性
用一定点火器产生的火焰,对垂直方向的试样底边中心点火,在一定的点火时间后,测量试样的续
燃时间、阴燃时间及损毁长度。根据应用领域的具体要求和使用条件选择点火器、点火时间等试验
参数。
GB/T 5455-2014给出了阻燃性的参考试验方法。
A.16 生物相容性
按照GB/T 16886.5进行细胞毒性试验。按照GB/T 16886.10进行体外细胞毒性、刺激与皮肤致
敏试验。
A.17 溶剂残留
根据材料、生产工艺及使用条件,由供需双方确认相应的试验方法。
附 录 B
(资料性)
滤材的微观形貌示例
图B.1所示为成型良好的纳米纤维滤材,图B.2所示为成型较差的纳米纤维滤材。
图B.1 成型良好的纳米纤维滤材形貌
a) 带有污点和串珠的纳米纤维 b) 带有污点结构的纳米纤维
c) 带有串珠和大片粘连的纤维
图B.2 成型较差的纳米纤维滤材形貌
附 录 C
(资料性)
胶带法测试结合牢度示例
C.1 试验器材
胶带。
C.2 测试步骤
按以下步骤进行测试:
a) 测试样品的初始过滤效率,并记录为E0;
b) 将胶带粘贴在纳米滤材样品上,水平放置后将胶带垂直剥离;
c) 测试剥离胶带后的样品的过滤效率,第一次剥离后过滤效率记录为E1;
d) 重复步骤b)、步骤c),第二次剥离后过滤效率记录为E2。
C.3 试验数据分析
试验数据采用透过率进行数据计算和评估,见公式(C.1)和公式(C.2)。
P0=1-E0 (C.1)
P1=1-E1 (C.2)
式中:
P0---初始透过率,%;
E0---初始过滤效率,%;
P1---第一次剥离后透过率,%;
E1---第一次剥离后过滤效率,%。
每个试样透过率提高程度按照公式(C.3)进行计算。
δ=[(lnP0-lnP1)/ln(P0/100)]×100% (C.3)
式中:
ln ---自然对数;
δ ---透过率的提高程度;
P0 ---初始透过率,%;
P1 ---经过剥离试验后的透过率,%。
将E1 换为E2,用同样的数据处理方法可计算得到P2和δ。
最终的透过率提高程度δ结果取两次δ的平均值。
参 考 文 献
[1] GB/T 2423.3-2016 环境试验 第2部分:试验方法 试验Cab:恒定湿热试验
[2] GB/T 5453-1997 纺织......
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