CN105854419A - 一种驻极体复合滤料的生产方法 - Google Patents

一种驻极体复合滤料的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种驻极体复合滤料的生产方法，包括如下步骤：(1)PTFE处理液的制备；所述处理液包括Si3N4、钛酸酯偶联剂、PTFE乳液、水；(2)PTFE复合针刺毡的制备；将PTFE纤维与PPS纤维进行混纺得到的PTFE复合针刺毡；(3)照射驻极；用γ射线对步骤(1)中的PTFE整理液进行照射驻极；(4)PTFE驻极体复合滤料的产生；将PTFE复合针刺毡浸渍到步骤(3)中得到的具有驻极效果的PTFE后整理液中，在经过热定型、干燥、负电晕放电，得到PTFE驻极体复合滤料。本发明具有高效低阻并且电荷保持性好的优点。

Description

一种驻极体复合滤料的生产方法
技术领域
本发明涉及滤料技术领域，尤其涉及一种驻极体复合滤料的生产方法。
背景技术
随着社会经济的不断发展，环境问题也日益突出。“雾霾”天气的产生，使得广大人民群众以及国家对大气污染问题也日益关注。PM2.5、亚微米级别病毒以及化学物质等在空气中扩散、传播，极大地危害了人民的身体健康。因此，有效的控制空气中的细微颗粒物以及有毒有害的化学、生物物质至关重要。普通滤料的应用是净化空气的重要手段。但是对于细小微粒的去除不够彻底，而且过滤材料上容易滋生有害微生物，存在二次污染的可能。驻极体滤料的产生为解决这一难题提供了可能，通过增强对细微颗粒物静电吸附效果，从而达到较高的过滤精度，较低的排放浓度。
众所周知,常用的纤维过滤材料,其捕尘机理主要依靠直接拦截、布朗扩散、惯性碰撞和重力沉积等机械阻挡作用,过滤材料和粒子之间静电吸附作用甚弱,对粒径小于1μm的粒子过滤效果很差。如果在空气过滤过程中增强静电吸附,除原有的机械阻挡作用外,依靠库仑力直接吸引气相中的带电微粒并将其捕获,或诱导中性微粒产生极性再将其捕获,过滤效率无疑将大大增强,且过滤阻力也有所下降。
发明内容
本发明提供一种具有高效低阻并且电荷保持性好的驻极体复合滤料的生产方法。
本发明采用以下技术手段实现的：一种驻极体复合滤料的生产方法，包括
如下步骤：
(1)PTFE处理液的制备；所述处理液包括Si3N4、钛酸酯偶联剂、PTFE乳液、水；
Si3N4的作用：其属于性能优良的无机驻极体材料，可以提高其电荷储存稳定性；
PTFE乳液：因为PTFE颗粒物属于性能优良的有机驻极体材料，可以提高其电荷储存稳定性；
钛酸酯偶联剂：将Si3N4与PTFE颗粒物这两种驻极体材料连接到纤维表面或者纤维孔隙间。使得PTFE复合针刺毡的纤维表面在γ射线的照射下，能够储存电荷，得到性能稳定的驻极体滤料。
(2)PTFE复合针刺毡的制备；将PTFE纤维与PPS纤维进行混纺得到的PTFE复合针刺毡；
(3)照射驻极；用γ射线对步骤(1)中的PTFE整理液进行照射驻极；
(4)PTFE驻极体复合滤料的产生；将PTFE复合针刺毡浸渍到步骤(3)中得到的具有驻极效果的PTFE后整理液中，在经过热定型、干燥、负电晕放电，得到PTFE驻极体复合滤料。
优选地，所述步骤(1)中Si3N4、钛酸酯偶联剂、PTFE乳液、水的质量份数分别为0.3份-1.5份、1份-5份、8份-20份、73.5份-90.7份。一方面是考虑成本的节约，另一方面在该种配比下，滤料就能够有优良的驻极效果。
优选地，所述PTFE处理液置于超声波震荡仪中进行混匀；所述超声波震荡仪工作参数为温度为室温，功率3kw，时间3-5min。
优选地，所述步骤(2)中PTFE纤维与PPS纤维的混纺比例为1:1。
优选地，所述步骤(3)中的γ射线的照射量1000Gy-2500Gy。
优选地，所述步骤(4)中的浸渍条件：常温浸渍，浸渍时间为7～15s之间。
优选地，所述步骤(4)中热定型条件，125～240℃区间，由低温区段到高温区段逐渐加热，定型机传导速度为10m/min。
优选地，温度分为四段，第一段：125～135℃区间，加热10s，风机速度35HZ；第二段：160～200℃区间，加热10s,风机速度45HZ；第三段：220～240℃区间，加热15s,风机速度45HZ；第四段：160～180℃区间，加热10s,风机速度35HZ。分段定型，提高定型效果。
优选地，干燥条件，常温下冷却15～30s。
优选地，所述负电晕放电在25℃下对PTFE针刺毡的纤维表面进行极化带电处理。
本发明主要是通过将PTFE乳液进行驻极处理后，浸渍到PTFE复合滤料，在进行热定型，形成聚四氟乙烯驻极体复合滤料。
发明的优点在于：在空气过滤过程中增强静电吸附，除原有的机械阻挡作用外,依靠库仑力直接吸引气相中的带电微粒并将其捕获,或诱导中性微粒产生极性再将其捕获,过滤效率大增强，且过滤阻力低。
具体实施方式
实施例1
本实施例公开一种驻极体复合滤料的生产方法，先将73.5份蒸馏水添加至8份PTFE分散液中(固含量60wt％)，在超声波震荡仪中搅拌2min后，在依次将1份钛酸酯偶联剂、0.3份Si3N4加入到PTFE乳液中。在进行震荡，直至混匀为止。本发明的超声波震荡仪工作参数为温度为室温，功率3kw。用γ射线照射该分散液，使得其照射量为1000Gy。使得该分散液带电。
其次，通过水刺结合针刺将PTFE纤维与PPS纤维按质量比1:1进行混纺得到的PTFE复合针刺毡，并将PTFE复合针刺毡进行常温乳液浸渍。浸渍时间为7s，轧压率为90％，经过定型机125～240℃下由低温到高温加热，第一段：125～135℃区间，10s，风机速度35HZ；第二段：160～200℃区间，10s,风机速度45HZ；第三段：220～240℃区间，15s,风机速度45HZ；第四段：160～180℃区间，10s,风机速度35HZ；定型机传导速度10m/min，进行内应力的消除，同时也将Si3N4、PTFE颗粒烧结在纤维表面。常温下冷却15s。
最后，通过负电晕放电在25℃下使PTFE复合针刺毡的纤维表面极化并带电。由此，获得驻极体PTFE针刺毡。驻极条件:针电极与样品表面的距离4～7cm；针电压-10～-20kV；注极时间1min,注极温度100℃。注极后样品在大气条件下储存,环境条件为室温,相对湿度45％。
本发明的份数均为质量份数。本发明采用的PTFE分散液优先为浙江传化有限公司的PTFE分散液。
实施例2
本实施例公开一种驻极体复合滤料的生产方法，先将85份蒸馏水添加至12份PTFE分散液中(固含量60wt％)，在超声波震荡仪中搅拌3min后，在依次将2份钛酸酯偶联剂、1份Si3N4加入到PTFE乳液中。在进行震荡，直至混匀为止。本发明的超声波震荡仪工作参数为温度为室温，功率3kw，用γ射线照射该分散液，使得其照射量为1500Gy。使得该分散液带电。
其次，通过水刺结合针刺将PTFE纤维与PPS纤维进行混纺得到的PTFE复合针刺毡，并将PTFE复合针刺毡进行常温乳液浸渍。浸渍时间为10s，轧压率为93％，经过定型机125～240℃下由低温到高温加热，第一段：125～135℃区间，10s，风机速度35HZ；第二段：160～200℃区间，10s,风机速度45HZ；第三段：220～240℃区间，15s,风机速度45HZ；第四段：160～180℃区间，10s,风机速度35HZ；定型机传导速度10m/min，进行内应力的消除，同时也将Si3N4、PTFE颗粒烧结在纤维表面。常温下冷却20s。
最后，通过负电晕放电在25℃下使PTFE复合针刺毡的纤维表面极化并带电。驻极条件:针电极与样品表面的距离4～7cm；针电压-10～-20kV；注极时间1min,注极温度100℃。注极后样品在大气条件下储存,环境条件为室温,相对湿度45％。由此，获得驻极体PTFE针刺毡。
实施例3
本实施例公开一种驻极体复合滤料的生产方法，先将90.7份蒸馏水添加至20份PTFE分散液中(固含量60wt％)，在超声波震荡仪中搅拌5min后，在依次将5份钛酸酯偶联剂、1.5份Si3N4加入到PTFE乳液中。在进行震荡，直至混匀为止。本发明的超声波震荡仪工作参数为温度为室温，功率3kw。用γ射线照射该分散液，使得其照射量为2500Gy。使得该分散液带电。
其次，通过水刺结合针刺将PTFE纤维与PPS纤维按质量比1:1进行混纺得到的PTFE复合针刺毡，并将PTFE复合针刺毡进行常温乳液浸渍。浸渍时间为15s，轧压率为92％，经过定型机125～240℃下由低温到高温加热，第一段：125～135℃区间，10s，风机速度35HZ；第二段：160～200℃区间，10s,风机速度45HZ；第三段：220～240℃区间，15s,风机速度45HZ；第四段：160～180℃区间，10s,风机速度35HZ；定型机传导速度10m/min，进行内应力的消除，同时也将Si3N4、PTFE颗粒烧结在纤维表面。常温下冷却30s。
最后，通过负电晕放电在25℃下使PTFE复合针刺毡的纤维表面极化并带电。由此，获得驻极体PTFE针刺毡。驻极条件:针电极与样品表面的距离4～7cm；针电压-10～-20kV；注极时间1min,注极温度100℃。注极后样品在大气条件下储存,环境条件为室温,相对湿度45％。
实施例4
本实施例公开一种驻极体复合滤料的生产方法，先将84份蒸馏水添加至12份PTFE分散液中(固含量60wt％)，在超声波震荡仪中搅拌5min后，在依次将3份钛酸酯偶联剂、1.2份Si3N4加入到PTFE乳液中。在进行震荡，直至混匀为止。本发明的超声波震荡仪工作参数为温度为室温，功率3kw用γ射线照射该分散液，使得其照射量为1300Gy。使得该分散液带电。
其次，通过水刺结合针刺将PTFE纤维与PPS纤维进行混纺得到的PTFE复合针刺毡，并将PTFE复合针刺毡进行常温乳液浸渍。浸渍时间为12s，轧压率为90％，经过定型机125～240℃下由低温到高温加热，第一段：125～135℃区间，10s，风机速度35HZ；第二段：160～200℃区间，10s,风机速度45HZ；第三段：220～240℃区间，15s,风机速度45HZ；第四段：160～180℃区间，10s,风机速度35HZ；定型机传导速度10m/min，进行内应力的消除，同时也将Si3N4、PTFE颗粒烧结在纤维表面。常温下冷却18s。
最后，通过负电晕放电在25℃下使PTFE复合针刺毡的纤维表面极化并带电。由此，获得驻极体PTFE针刺毡。驻极条件:针电极与样品表面的距离4～7cm；针电压-10～-20kV；注极时间1min,注极温度100℃。注极后样品在大气条件下储存,环境条件为室温,相对湿度45％。
实施例5
本实施例公开一种驻极体复合滤料的生产方法，先将83.5份蒸馏水添加至9份PTFE分散液中(固含量60wt％)，在超声波震荡仪中搅拌2min后，在依次将2份钛酸酯偶联剂、1.1份Si3N4加入到PTFE乳液中。在进行震荡，直至混匀为止。本发明的超声波震荡仪工作参数为温度为室温，功率3kw。用γ射线照射该分散液，使得其照射量为2000Gy。使得该分散液带电。
其次，通过水刺结合针刺将PTFE纤维与PPS纤维质量比1:1进行混纺得到的PTFE复合针刺毡，并将PTFE复合针刺毡进行常温乳液浸渍。浸渍时间为13s，轧压率为90％，经过定型机125～240℃下由低温到高温加热，第一段：125～135℃区间，10s，风机速度35HZ；第二段：160～200℃区间，10s,风机速度45HZ；第三段：220～240℃区间，15s,风机速度45HZ；第四段：160～180℃区间，10s,风机速度35HZ；定型机传导速度10m/min，进行内应力的消除，同时也将Si3N4、PTFE颗粒烧结在纤维表面。常温下冷却15s。
最后，通过负电晕放电在25℃下使PTFE复合针刺毡的纤维表面极化并带电。由此，获得驻极体PTFE针刺毡。驻极条件:针电极与样品表面的距离4～7cm；针电压-10～-20kV；注极时间1min,注极温度100℃。注极后样品在大气条件下储存,环境条件为室温,相对湿度45％。
实施例6
本实施例公开一种驻极体复合滤料的生产方法，先将90份蒸馏水添加至15份PTFE分散液中(固含量60wt％)，在超声波震荡仪中搅拌4min后，在依次将3份钛酸酯偶联剂、0.8份Si3N4加入到PTFE乳液中。在进行震荡，直至混匀为止。本发明的超声波震荡仪工作参数为温度为室温，功率3kw。用γ射线照射该分散液，使得其照射量为1400Gy。使得该分散液带电。
其次，通过水刺结合针刺将PTFE纤维与PPS纤维按质量比1:2进行混纺得到的PTFE复合针刺毡，并将PTFE复合针刺毡进行常温乳液浸渍。浸渍时间为12s，轧压率为90％，经过定型机125～240℃下由低温到高温加热，第一段：125～135℃区间，10s，风机速度35HZ；第二段：160～200℃区间，10s,风机速度45HZ；第三段：220～240℃区间，15s,风机速度45HZ；第四段：160～180℃区间，10s,风机速度35HZ；定型机传导速度10m/min，进行内应力的消除，同时也将Si3N4、PTFE颗粒烧结在纤维表面。常温下冷却15s。
最后，通过负电晕放电在25℃下使PTFE复合针刺毡的纤维表面极化并带电。由此，获得驻极体PTFE针刺毡。驻极条件:针电极与样品表面的距离4～7cm；针电压-10～-20kV；注极时间1min,注极温度100℃。注极后样品在大气条件下储存,环境条件为室温,相对湿度45％。
实施例7
本实施例公开一种驻极体复合滤料的生产方法，先将78份蒸馏水添加至12份PTFE分散液中(固含量60wt％)，在超声波震荡仪中搅拌3min后，在依次将2份钛酸酯偶联剂、1.3份Si3N4加入到PTFE乳液中。在进行震荡，直至混匀为止。本发明的超声波震荡仪工作参数为温度为室温，功率3kw。用γ射线照射该分散液，使得其照射量为2000Gy。使得该分散液带电。
其次，通过水刺结合针刺将PTFE纤维与PPS纤维按质量比3:1进行混纺得到的PTFE复合针刺毡，并将PTFE复合针刺毡进行常温乳液浸渍。浸渍时间为16s，轧压率为90％，经过定型机125～240℃下由低温到高温加热，第一段：125～135℃区间，10s，风机速度35HZ；第二段：160～200℃区间，10s,风机速度45HZ；第三段：220～240℃区间，15s,风机速度45HZ；第四段：160～180℃区间，10s,风机速度35HZ；定型机传导速度10m/min，进行内应力的消除，同时也将Si3N4、PTFE颗粒烧结在纤维表面。常温下冷却18s。
最后，通过负电晕放电在25℃下使PTFE复合针刺毡的纤维表面极化并带电。由此，获得驻极体PTFE针刺毡。驻极条件:针电极与样品表面的距离4～7cm；针电压-10～-20kV；注极时间1min,注极温度100℃。注极后样品在大气条件下储存,环境条件为室温,相对湿度45％。
实施例8
以如下方式检查驻极体材料的表面电位的保持：
首先，用表面电位计(Model 244，由梦露电子公司(MONROEELECTRONICS，Inc.)制造))测量驻极体层在带电处理后瞬间的表面电位。随后，将驻极体材料在210℃环境中放置30min(载荷试验)，其后以相同的方式测量驻极体材料的表面电位。将该操作重复三次。将在第一次至第三次载荷试验的每一次之后测量的表面电位对作为基准(100％)的驻极体材料在带电处理后瞬间测量的表面电位的比例计算为表面电位保持率(％)，如表1所示。
表1 电位保持率(％)
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种驻极体复合滤料的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)PTFE处理液的制备；所述处理液包括Si3N4、钛酸酯偶联剂、PTFE乳液、水；
(2)PTFE复合针刺毡的制备；将PTFE纤维与PPS纤维进行混纺得到的PTFE复合针刺毡；
(3)照射驻极；用γ射线对步骤(1)中的PTFE整理液进行照射驻极；
(4)PTFE驻极体复合滤料的产生；将PTFE复合针刺毡浸渍到步骤(3)中得到的具有驻极效果的PTFE后整理液中，在经过热定型、干燥、负电晕放电，得到PTFE驻极体复合滤料。
2.根据权利要求1所述的一种驻极体复合滤料的生产方法，其特征在于，所述步骤(1)中Si3N4、钛酸酯偶联剂、PTFE乳液、水的质量份数分别为0.3份-1.5份、1份-5份、8份-20份、73.5份-90.7份。
3.根据权利要求1或2所述的一种驻极体复合滤料的生产方法，其特征在于，所述PTFE处理液置于超声波震荡仪中进行混匀；所述超声波震荡仪工作参数为温度为室温，功率3kw，时间3-5min。
4.根据权利要求1所述的一种驻极体复合滤料的生产方法，其特征在于，所述步骤(2)中PTFE纤维与PPS纤维的混纺比例为1:1。
5.根据权利要求1所述的一种驻极体复合滤料的生产方法，其特征在于，所述步骤(3)中的γ射线的照射量1000Gy～2500Gy。
6.根据权利要求1所述的一种驻极体复合滤料的生产方法，其特征在于，所述步骤(4)中的浸渍条件：常温浸渍，浸渍时间为7～15s之间。
7.根据权利要求1所述的一种驻极体复合滤料的生产方法，其特征在于，所述步骤(4)中热定型条件，125～240℃区间，由低温区段到高温区段逐渐加热，定型机传导速度为10m/min。
8.根据权利要求7所述的一种驻极体复合滤料的生产方法，其特征在于，温度分为四段，第一段：125～135℃区间，加热10s，风机速度35HZ；第二段：160～200℃区间，加热10s,风机速度45HZ；第三段：220～240℃区间，加热15s,风机速度45HZ；第四段：160～180℃区间，加热10s,风机速度35HZ。
9.根据权利要求1所述的一种驻极体复合滤料的生产方法，其特征在于，干燥条件为常温下冷却15～30s。
10.根据权利要求1所述的一种驻极体复合滤料的生产方法，其特征在于，所述负电晕放电在25℃下对PTFE针刺毡的纤维表面进行极化带电处理。
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