一种针刺过滤材料的制备方法与流程

本发明属于纤维技术领域，涉及一种针刺过滤材料的制备方法。

背景技术：

随着工业的发展，我国城市地面水污染普遍严重，并呈进一步恶化的趋势，同时由于我国淡水资源十分有限，生产和生活用水日趋紧张，污水问题亟待解决。在中水处理工艺中，混凝法相较于生物法具有占地少、无二次污染的优势，得到了广泛的应用。但是，过滤所需的流速大，水头损失大，滤池需经常冲洗，所需能耗大，排放废水量大，限制了中水处理的发展。因此，寻找低能耗的过滤介质将是未来中水处理行业的必然趋势。

针刺非织造布是工业中常见的一种过滤介质，不但可以应用在空气过滤领域，还可以应用在液体过滤领域，具有优异的过滤精度，水头损失小。这种过滤材料可以做成普通的过滤器，在水流较急同时又有很多颗粒状污染物的情况下应用，同时也可以在深度过滤中做初始过滤用。应用在污水过滤、净化方面，节省传统污水治理方法的费用，以利于污水资源化。然而，目前针刺非织造布的过滤效率有待于进一步提高。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种过滤效率高的针刺过滤材料。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种针刺过滤材料的制备方法，步骤如下：

(1)将自扭曲纤维与羽毛纤维混合开松处理后，进行梳理和铺网形成混合纤网，其中，羽毛纤维先后经过甲基丙烯酸酯接枝改性和羟基磷灰石接枝改性；

(2)将混合纤网进行预针刺，针刺密度为200～500针/cm²，形成素毡后进行主针刺，针刺深度控制在6～12mm，针刺密度控制在500～1000针/cm²；

(3)将针刺处理后的混合纤网进行热定型加固处理，制得复合针刺毡；

(4)将氧化石墨烯/壳聚糖插层复合材料均匀涂布在复合针刺毡表面上，经过预烘(温度为120～150℃，时间为3～6min)和焙烘(温度为170～220℃，时间为5～10min)制得针刺过滤材料；

自扭曲纤维的长度为50～70mm且单丝纤度为2.0～6.0dtex，制备过程如下：

按短丝纺丝工艺，将pet熔体和pa6熔体分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得短丝，即得自扭曲纤维；

短丝纺丝工艺的流程为：挤出→冷却→上油→卷绕→存放→集束→水浴牵伸→蒸汽牵伸→紧张热定型→卷曲→切断→松弛热定型；短丝纺丝工艺的参数中，松弛热定型温度为100～110℃；

喷丝孔为形喷丝孔，形由横线、与横线垂直连接的竖线和与横线倾斜连接的斜线组成，竖线和斜线分别位于横线的两侧，竖线和斜线与横线的交点都位于横线非端点的位置上，两交点之间存在一定的间距；

横线与竖线的宽度之比为1.0:1.8～2.1，横线与斜线的宽度相同；横线、竖线与斜线的长度之比为2:0.9～1.1:0.7～1.0；横线的长度与宽度之比为6～8:1；斜线与横线的夹角为40～50°；竖线和斜线的最小间距为横线的长度的50～70％；竖线和斜线与横线的交点的连线的中点为横线的中点；

所述分配是指控制pet熔体流经横线，同时控制pa6熔体流经竖线和斜线。

本发明的目的是解决现有技术中针刺过滤材料过滤效率有待于进一步提高的问题，具体是通过合理设计喷丝孔的形状和尺寸，使得纤维发生扭曲实现的，机理如下：

在合成纤维的纺丝加工中，纤维成型时，纤维内部会发生取向和结晶，使纤维存在内应力，当外界条件发生变化时，如受热或接触水时，已成型的纤维会因环境变化发生变形，即此时纤维中的取向部分或者结晶区会发生相对位置的变化，而纤维内应力则是试图使变形后的纤维恢复其初始状态的附加相互作用力，对于不同的聚合物，纤维内部的取向和结晶存在差异，因此，不同的聚合物产生的内应力不同；

本发明中，喷丝孔为形喷丝孔，形由横线、与横线垂直连接的竖线和与横线倾斜连接的斜线组成，竖线和斜线分别位于横线相反的两侧，竖线的宽度大于斜线的宽度，竖线和斜线的长度之比为0.9～1.1:0.7～1.0，竖线和斜线的长度大于横线的宽度，竖线和斜线对应的材质为ptt，横线对应的材质为pet；

在竖线或斜线与横线的接触的位置，同时存在两个相反方向的内应力，一个方向的内应力源自于pet，另一个方向的内应力源自于ptt，两个相反方向的内应力相互抵消成单个方向的内应力；

由于竖线和斜线的长度大于横线的宽度，且ptt的内应力大于pet，因此在竖线与横线的接触的位置，内应力的最终方向指向竖线，在斜线与横线的接触的位置，内应力的最终方向指向斜线，又由于竖线和斜线位于横线的相反两侧，因此在竖线与横线的接触的位置的内应力的最终方向与在斜线与横线的接触的位置的内应力的最终方向相反，纤维的形横截面上同时存在两个方向相反的内应力，导致纤维发生扭转，形成自扭曲结构，纤维具有自扭曲结构使得单位长度上纤维的表面积极大地增加，纤维与待过滤气体的接触面积也相应地增加，过滤效率也相应地增大；

此外，由于竖线的宽度大于斜线的宽度，竖线和斜线的长度之比为0.9～1.1:0.7～1.0，因此在竖线与横线的接触的位置的内应力与在斜线与横线的接触的位置的内应力存在一定的差异，再配合形的尺寸参数，使得纤维的单位长度扭角达到87～170°/10μm，有利于兼顾纤维各方面的性能。

作为优选的方案：

如上所述的一种针刺过滤材料的制备方法，pet熔体和pa6熔体的质量比为55:45～65:35。

如上所述的一种针刺过滤材料的制备方法，pet熔体和pa6熔体中各含有5wt％的pet-pa6共聚物熔体；pet-pa6共聚物的制备过程为：将数均分子量为2000～3000的pet与数均分子量为2000～3000的pa6按1:1的质量比混合后，在温度为273～277℃且真空度低于50pa的条件下，缩聚反应40～60min。

如上所述的一种针刺过滤材料的制备方法，短丝纺丝工艺的其它参数为：纺丝温度277～283℃，冷却温度20～25℃，冷却风速2.2～3.5m/s，卷绕速度800～1000m/min，水浴牵伸温度80～85℃，蒸汽牵伸温度120～125℃，拉伸倍数3.0～3.3。

如上所述的一种针刺过滤材料的制备方法，采用复合纺丝组件，复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；

第一分配板上设有供pa6熔体流过的流道a1和供pet熔体流过的流道b1；

第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽o2、中圈凹槽m2和内圈凹槽i2；o2和i2为圆环形凹槽，二者相互连通；m2为c形凹槽，与o2和i2不连通；

第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽o3、中圈凹槽m3和内圈凹槽i3；

o2与o3的正投影完全重合，m2与m3的正投影完全重合，i2与i3的正投影完全重合；

a1与o2和i2连通，b1与m2连通；o2、m2、o3、m3、i2、i3的槽底上各设有多个通孔；

第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽e、凹槽f和凹槽g，每组e、f、g连接成形凹槽，e对应横线，f对应竖线，g对应斜线，m3上通孔位于e的两端，o3上的通孔位于f远离e的一端，i3上的通孔位于g远离e的一端；

喷丝板上的形喷丝孔的导孔与形凹槽连通，且正投影完全重合；

复合纺丝组件位于组件纺丝箱体中。

如上所述的一种针刺过滤材料的制备方法，pet熔体的特性粘度为0.58～0.62dl/g，pet熔体纺丝箱体的温度为275～280℃，pa6熔体的特性粘度为2.30～2.40dl/g，pa6熔体纺丝箱体的温度为280～285℃，组件纺丝箱体的温度为277～283℃。本发明合理设置了pet熔体纺丝箱体、ptt熔体纺丝箱体和组件纺丝箱体的温度，保证了从喷丝孔挤出的pet组份和ptt组份的表观粘度较为接近，从而保证了纺丝的顺利进行。

如上所述的一种针刺过滤材料的制备方法，自扭曲纤维具有扭曲形态，单位长度扭角为87～170°/10μm(l为扭转圈数为1的纤维段的长度，单位为μm)，断裂强度≥2.6cn/dtex，断裂伸长率为45.0±5.0％。

如上所述的一种针刺过滤材料的制备方法，针刺过滤材料中，自扭曲纤维、羽毛纤维、氧化石墨烯和壳聚糖的质量比为20～30:50～70:2～7:1～4。

如上所述的一种针刺过滤材料的制备方法，混合纤网的克重为200～500g/m²；针刺过滤材料的孔隙率为94.2～96.8％。

有益效果：

(1)本发明的一种针刺过滤材料的制备方法，通过合理设计喷丝孔的形状和尺寸，使得纤维发生扭曲，提高了单位长度的纤维的表面积，进而提高了针刺过滤材料的过滤效率；

(2)本发明的一种针刺过滤材料的制备方法，通过合理设置高粘度pp熔体纺丝箱体、低粘度pp熔体纺丝箱体和组件纺丝箱体的温度，保证了高粘度pp/低粘度pp双组份复合纤维纺丝的顺利进行；

(3)本发明的一种针刺过滤材料的制备方法，工艺简单，成本低廉，极具应用前景；

(4)本发明制得的针刺过滤材料，综合性能优良。

附图说明

图1为复合纺丝组件的分解示意图；

图2～3为第一分配板的双侧表面的结构示意图；

图4～5为第二分配板的双侧表面的结构示意图；

图6～7为第三分配板的双侧表面的结构示意图；

图8为喷丝板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种针刺过滤材料的制备方法，步骤如下：

(1)制备自扭曲纤维：

(1.1)pet-pa6共聚物的制备：将数均分子量为2000的pet与数均分子量为2000的pa6按1:1的质量比混合后，在温度为273℃且真空度为49pa的条件下，缩聚反应40min；

(1.2)按短丝纺丝工艺，采用位于组件纺丝箱体中的复合纺丝组件，将各步骤(1)中的含有5wt％的pet-pa6共聚物熔体且质量比为55:45的pet熔体(特性粘度为0.58dl/g)和pa6熔体(特性粘度为2.3dl/g)分配后，从同一喷丝板上的形喷丝孔挤出制得短丝，即得自扭曲纤维；其中，

如图8所示，喷丝板上的喷丝孔为形喷丝孔，形由横线、与横线垂直连接的竖线和与横线倾斜连接的斜线组成；

横线与竖线的宽度之比为1.0:1.8，横线与斜线的宽度相同；横线、竖线与斜线的长度之比为2:0.9:0.7；横线的长度与宽度之比为6:1；斜线与横线的夹角为40°；竖线和斜线的最小间距为横线的长度的50％；竖线和斜线与横线的交点的连线的中点为横线的中点；

所述分配是指控制pet熔体流经横线，同时控制pa6熔体流经竖线和斜线；

如图1～7所示，复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；

第一分配板上设有供pa6熔体流过的流道a1和供pet熔体流过的流道b1；

第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽o2、中圈凹槽m2和内圈凹槽i2；o2和i2为圆环形凹槽，二者相互连通；m2为c形凹槽，与o2和i2不连通；

第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽o3、中圈凹槽m3和内圈凹槽i3；

o2与o3的正投影完全重合，m2与m3的正投影完全重合，i2与i3的正投影完全重合；

a1与o2和i2连通，b1与m2连通；o2、m2、o3、m3、i2、i3的槽底上各设有多个通孔；

第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽e、凹槽f和凹槽g，每组e、f、g连接成形凹槽，e对应横线，f对应竖线，g对应斜线，m3上通孔位于e的两端，o3上的通孔位于f远离e的一端，i3上的通孔位于g远离e的一端；

喷丝板上的形喷丝孔的导孔与形凹槽连通，且正投影完全重合；

短丝纺丝工艺的流程为：挤出→冷却→上油→卷绕→存放→集束→水浴牵伸→蒸汽牵伸→紧张热定型→卷曲→切断→松弛热定型；短丝纺丝工艺的参数中，松弛热定型温度为100℃；

短丝纺丝工艺的其它参数为：pet熔体纺丝箱体的温度为275℃，pa6熔体纺丝箱体的温度为280℃，组件纺丝箱体的温度为277℃，冷却温度20℃，冷却风速2.2m/s，卷绕速度800m/min，水浴牵伸温度80℃，蒸汽牵伸温度120℃，拉伸倍数3；

制得的自扭曲纤维具有扭曲形态，自扭曲纤维的长度为50mm且单丝纤度为2dtex，单位长度扭角为87°/10μm，断裂强度为2.6cn/dtex，断裂伸长率为50％。

(2)将自扭曲纤维与羽毛纤维混合开松处理后，进行梳理和铺网形成混合纤网，其中，羽毛纤维先后经过甲基丙烯酸酯接枝改性和羟基磷灰石接枝改性；

(3)将混合纤网进行预针刺，针刺密度为200针/cm²，形成素毡后进行主针刺，针刺深度控制在6mm，针刺密度控制在500针/cm²；

(4)将针刺处理后的混合纤网进行热定型加固处理，制得复合针刺毡；

(5)将氧化石墨烯/壳聚糖插层复合材料均匀涂布在复合针刺毡表面上，经过预烘和焙烘制得针刺过滤材料；

制得的针刺过滤材料中，自扭曲纤维、羽毛纤维、氧化石墨烯和壳聚糖的质量比为20:50:2:1；混合纤网的克重为200g/m²；针刺过滤材料的孔隙率为94.2％。

实施例2

一种针刺过滤材料的制备方法，步骤如下：

(1)制备自扭曲纤维：

(1.1)pet-pa6共聚物的制备：将数均分子量为2100的pet与数均分子量为2200的pa6按1:1的质量比混合后，在温度为273℃且真空度为49pa的条件下，缩聚反应41min；

(1.2)按短丝纺丝工艺，采用位于组件纺丝箱体中的复合纺丝组件，将各步骤(1)中的含有5wt％的pet-pa6共聚物熔体且质量比为55:45的pet熔体(特性粘度为0.6dl/g)和pa6熔体(特性粘度为2.3dl/g)分配后，从同一喷丝板上的形喷丝孔挤出制得短丝，即得自扭曲纤维；其中，

喷丝板上的喷丝孔为形喷丝孔，形由横线、与横线垂直连接的竖线和与横线倾斜连接的斜线组成；

横线与竖线的宽度之比为1.0:2，横线与斜线的宽度相同；横线、竖线与斜线的长度之比为2:1.1:0.7；横线的长度与宽度之比为7:1；斜线与横线的夹角为50°；竖线和斜线的最小间距为横线的长度的59％；竖线和斜线与横线的交点的连线的中点为横线的中点；

所述分配是指控制pet熔体流经横线，同时控制pa6熔体流经竖线和斜线；

复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；

第一分配板上设有供pa6熔体流过的流道a1和供pet熔体流过的流道b1；

第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽o2、中圈凹槽m2和内圈凹槽i2；o2和i2为圆环形凹槽，二者相互连通；m2为c形凹槽，与o2和i2不连通；

第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽o3、中圈凹槽m3和内圈凹槽i3；

o2与o3的正投影完全重合，m2与m3的正投影完全重合，i2与i3的正投影完全重合；

a1与o2和i2连通，b1与m2连通；o2、m2、o3、m3、i2、i3的槽底上各设有多个通孔；

第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽e、凹槽f和凹槽g，每组e、f、g连接成形凹槽，e对应横线，f对应竖线，g对应斜线，m3上通孔位于e的两端，o3上的通孔位于f远离e的一端，i3上的通孔位于g远离e的一端；

喷丝板上的形喷丝孔的导孔与形凹槽连通，且正投影完全重合；

短丝纺丝工艺的流程为：挤出→冷却→上油→卷绕→存放→集束→水浴牵伸→蒸汽牵伸→紧张热定型→卷曲→切断→松弛热定型；短丝纺丝工艺的参数中，松弛热定型温度为100℃；

短丝纺丝工艺的其它参数为：pet熔体纺丝箱体的温度为278℃，pa6熔体纺丝箱体的温度为280℃，组件纺丝箱体的温度为278℃，冷却温度20℃，冷却风速3.5m/s，卷绕速度930m/min，水浴牵伸温度85℃，蒸汽牵伸温度124℃，拉伸倍数3；

制得的自扭曲纤维具有扭曲形态，自扭曲纤维的长度为65mm且单丝纤度为6dtex，单位长度扭角为138°/10μm，断裂强度为2.6cn/dtex，断裂伸长率为49％。

(2)将自扭曲纤维与羽毛纤维混合开松处理后，进行梳理和铺网形成混合纤网，其中，羽毛纤维先后经过甲基丙烯酸酯接枝改性和羟基磷灰石接枝改性；

(3)将混合纤网进行预针刺，针刺密度为210针/cm²，形成素毡后进行主针刺，针刺深度控制在6mm，针刺密度控制在980针/cm²；

(4)将针刺处理后的混合纤网进行热定型加固处理，制得复合针刺毡；

(5)将氧化石墨烯/壳聚糖插层复合材料均匀涂布在复合针刺毡表面上，经过预烘和焙烘制得针刺过滤材料；

制得的针刺过滤材料中，自扭曲纤维、羽毛纤维、氧化石墨烯和壳聚糖的质量比为20:55:2:1；混合纤网的克重为259g/m²；针刺过滤材料的孔隙率为95.1％。

实施例3

一种针刺过滤材料的制备方法，步骤如下：

(1)制备自扭曲纤维：

(1.1)pet-pa6共聚物的制备：将数均分子量为2800的pet与数均分子量为2500的pa6按1:1的质量比混合后，在温度为276℃且真空度为45pa的条件下，缩聚反应53min；

(1.2)按短丝纺丝工艺，采用位于组件纺丝箱体中的复合纺丝组件，将各步骤(1)中的含有5wt％的pet-pa6共聚物熔体且质量比为65:35的pet熔体(特性粘度为0.58dl/g)和pa6熔体(特性粘度为2.35dl/g)分配后，从同一喷丝板上的形喷丝孔挤出制得短丝，即得自扭曲纤维；其中，

喷丝板上的喷丝孔为形喷丝孔，形由横线、与横线垂直连接的竖线和与横线倾斜连接的斜线组成；

横线与竖线的宽度之比为1.0:2，横线与斜线的宽度相同；横线、竖线与斜线的长度之比为2:1:0.8；横线的长度与宽度之比为6:1；斜线与横线的夹角为49°；竖线和斜线的最小间距为横线的长度的70％；竖线和斜线与横线的交点的连线的中点为横线的中点；

所述分配是指控制pet熔体流经横线，同时控制pa6熔体流经竖线和斜线；

复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；

第一分配板上设有供pa6熔体流过的流道a1和供pet熔体流过的流道b1；

第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽o2、中圈凹槽m2和内圈凹槽i2；o2和i2为圆环形凹槽，二者相互连通；m2为c形凹槽，与o2和i2不连通；

第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽o3、中圈凹槽m3和内圈凹槽i3；

o2与o3的正投影完全重合，m2与m3的正投影完全重合，i2与i3的正投影完全重合；

a1与o2和i2连通，b1与m2连通；o2、m2、o3、m3、i2、i3的槽底上各设有多个通孔；

第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽e、凹槽f和凹槽g，每组e、f、g连接成形凹槽，e对应横线，f对应竖线，g对应斜线，m3上通孔位于e的两端，o3上的通孔位于f远离e的一端，i3上的通孔位于g远离e的一端；

喷丝板上的形喷丝孔的导孔与形凹槽连通，且正投影完全重合；

短丝纺丝工艺的流程为：挤出→冷却→上油→卷绕→存放→集束→水浴牵伸→蒸汽牵伸→紧张热定型→卷曲→切断→松弛热定型；短丝纺丝工艺的参数中，松弛热定型温度为101℃；

短丝纺丝工艺的其它参数为：pet熔体纺丝箱体的温度为277℃，pa6熔体纺丝箱体的温度为283℃，组件纺丝箱体的温度为280℃，冷却温度23℃，冷却风速2.4m/s，卷绕速度920m/min，水浴牵伸温度85℃，蒸汽牵伸温度123℃，拉伸倍数3；

制得的自扭曲纤维具有扭曲形态，自扭曲纤维的长度为63mm且单丝纤度为2dtex，单位长度扭角为88°/10μm，断裂强度为2.69cn/dtex，断裂伸长率为46％。

(2)将自扭曲纤维与羽毛纤维混合开松处理后，进行梳理和铺网形成混合纤网，其中，羽毛纤维先后经过甲基丙烯酸酯接枝改性和羟基磷灰石接枝改性；

(3)将混合纤网进行预针刺，针刺密度为330针/cm²，形成素毡后进行主针刺，针刺深度控制在12mm，针刺密度控制在520针/cm²；

(4)将针刺处理后的混合纤网进行热定型加固处理，制得复合针刺毡；

(5)将氧化石墨烯/壳聚糖插层复合材料均匀涂布在复合针刺毡表面上，经过预烘和焙烘制得针刺过滤材料；

制得的针刺过滤材料中，自扭曲纤维、羽毛纤维、氧化石墨烯和壳聚糖的质量比为23:50:3:1；混合纤网的克重为485g/m²；针刺过滤材料的孔隙率为96.6％。

实施例4

一种针刺过滤材料的制备方法，步骤如下：

(1)制备自扭曲纤维：

(1.1)pet-pa6共聚物的制备：将数均分子量为2700的pet与数均分子量为2900的pa6按1:1的质量比混合后，在温度为276℃且真空度为47pa的条件下，缩聚反应46min；

(1.2)按短丝纺丝工艺，采用位于组件纺丝箱体中的复合纺丝组件，将各步骤(1)中的含有5wt％的pet-pa6共聚物熔体且质量比为60:40的pet熔体(特性粘度为0.62dl/g)和pa6熔体(特性粘度为2.3dl/g)分配后，从同一喷丝板上的形喷丝孔挤出制得短丝，即得自扭曲纤维；其中，

喷丝板上的喷丝孔为形喷丝孔，形由横线、与横线垂直连接的竖线和与横线倾斜连接的斜线组成；

横线与竖线的宽度之比为1.0:1.9，横线与斜线的宽度相同；横线、竖线与斜线的长度之比为2:1.1:0.9；横线的长度与宽度之比为6:1；斜线与横线的夹角为50°；竖线和斜线的最小间距为横线的长度的52％；竖线和斜线与横线的交点的连线的中点为横线的中点；

所述分配是指控制pet熔体流经横线，同时控制pa6熔体流经竖线和斜线；

复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；

第一分配板上设有供pa6熔体流过的流道a1和供pet熔体流过的流道b1；

第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽o2、中圈凹槽m2和内圈凹槽i2；o2和i2为圆环形凹槽，二者相互连通；m2为c形凹槽，与o2和i2不连通；

第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽o3、中圈凹槽m3和内圈凹槽i3；

o2与o3的正投影完全重合，m2与m3的正投影完全重合，i2与i3的正投影完全重合；

a1与o2和i2连通，b1与m2连通；o2、m2、o3、m3、i2、i3的槽底上各设有多个通孔；

第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽e、凹槽f和凹槽g，每组e、f、g连接成形凹槽，e对应横线，f对应竖线，g对应斜线，m3上通孔位于e的两端，o3上的通孔位于f远离e的一端，i3上的通孔位于g远离e的一端；

喷丝板上的形喷丝孔的导孔与形凹槽连通，且正投影完全重合；

短丝纺丝工艺的流程为：挤出→冷却→上油→卷绕→存放→集束→水浴牵伸→蒸汽牵伸→紧张热定型→卷曲→切断→松弛热定型；短丝纺丝工艺的参数中，松弛热定型温度为103℃；

短丝纺丝工艺的其它参数为：pet熔体纺丝箱体的温度为280℃，pa6熔体纺丝箱体的温度为280℃，组件纺丝箱体的温度为283℃，冷却温度24℃，冷却风速3.2m/s，卷绕速度930m/min，水浴牵伸温度80℃，蒸汽牵伸温度125℃，拉伸倍数3.2；

制得的自扭曲纤维具有扭曲形态，自扭曲纤维的长度为53mm且单丝纤度为4dtex，单位长度扭角为92°/10μm，断裂强度为2.73cn/dtex，断裂伸长率为45％。

(2)将自扭曲纤维与羽毛纤维混合开松处理后，进行梳理和铺网形成混合纤网，其中，羽毛纤维先后经过甲基丙烯酸酯接枝改性和羟基磷灰石接枝改性；

(3)将混合纤网进行预针刺，针刺密度为330针/cm²，形成素毡后进行主针刺，针刺深度控制在10mm，针刺密度控制在990针/cm²；

(4)将针刺处理后的混合纤网进行热定型加固处理，制得复合针刺毡；

(5)将氧化石墨烯/壳聚糖插层复合材料均匀涂布在复合针刺毡表面上，经过预烘和焙烘制得针刺过滤材料；

制得的针刺过滤材料中，自扭曲纤维、羽毛纤维、氧化石墨烯和壳聚糖的质量比为25:56:4:2；混合纤网的克重为273g/m²；针刺过滤材料的孔隙率为95.8％。

实施例5

一种针刺过滤材料的制备方法，步骤如下：

(1)制备自扭曲纤维：

(1.1)pet-pa6共聚物的制备：将数均分子量为3000的pet与数均分子量为2100的pa6按1:1的质量比混合后，在温度为277℃且真空度为45pa的条件下，缩聚反应40min；

(1.2)按短丝纺丝工艺，采用位于组件纺丝箱体中的复合纺丝组件，将各步骤(1)中的含有5wt％的pet-pa6共聚物熔体且质量比为60:40的pet熔体(特性粘度为0.61dl/g)和pa6熔体(特性粘度为2.33dl/g)分配后，从同一喷丝板上的形喷丝孔挤出制得短丝，即得自扭曲纤维；其中，

喷丝板上的喷丝孔为形喷丝孔，形由横线、与横线垂直连接的竖线和与横线倾斜连接的斜线组成；

横线与竖线的宽度之比为1.0:2.1，横线与斜线的宽度相同；横线、竖线与斜线的长度之比为2:1.1:0.8；横线的长度与宽度之比为6:1；斜线与横线的夹角为50°；竖线和斜线的最小间距为横线的长度的70％；竖线和斜线与横线的交点的连线的中点为横线的中点；

所述分配是指控制pet熔体流经横线，同时控制pa6熔体流经竖线和斜线；

复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；

第一分配板上设有供pa6熔体流过的流道a1和供pet熔体流过的流道b1；

第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽o2、中圈凹槽m2和内圈凹槽i2；o2和i2为圆环形凹槽，二者相互连通；m2为c形凹槽，与o2和i2不连通；

第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽o3、中圈凹槽m3和内圈凹槽i3；

o2与o3的正投影完全重合，m2与m3的正投影完全重合，i2与i3的正投影完全重合；

a1与o2和i2连通，b1与m2连通；o2、m2、o3、m3、i2、i3的槽底上各设有多个通孔；

第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽e、凹槽f和凹槽g，每组e、f、g连接成形凹槽，e对应横线，f对应竖线，g对应斜线，m3上通孔位于e的两端，o3上的通孔位于f远离e的一端，i3上的通孔位于g远离e的一端；

喷丝板上的形喷丝孔的导孔与形凹槽连通，且正投影完全重合；

短丝纺丝工艺的流程为：挤出→冷却→上油→卷绕→存放→集束→水浴牵伸→蒸汽牵伸→紧张热定型→卷曲→切断→松弛热定型；短丝纺丝工艺的参数中，松弛热定型温度为106℃；

短丝纺丝工艺的其它参数为：pet熔体纺丝箱体的温度为279℃，pa6熔体纺丝箱体的温度为280℃，组件纺丝箱体的温度为277℃，冷却温度21℃，冷却风速2.9m/s，卷绕速度960m/min，水浴牵伸温度81℃，蒸汽牵伸温度121℃，拉伸倍数3.2；

制得的自扭曲纤维具有扭曲形态，自扭曲纤维的长度为53mm且单丝纤度为4dtex，单位长度扭角为101°/10μm，断裂强度为2.77cn/dtex，断裂伸长率为44％。

(2)将自扭曲纤维与羽毛纤维混合开松处理后，进行梳理和铺网形成混合纤网，其中，羽毛纤维先后经过甲基丙烯酸酯接枝改性和羟基磷灰石接枝改性；

(3)将混合纤网进行预针刺，针刺密度为430针/cm²，形成素毡后进行主针刺，针刺深度控制在10mm，针刺密度控制在900针/cm²；

(4)将针刺处理后的混合纤网进行热定型加固处理，制得复合针刺毡；

(5)将氧化石墨烯/壳聚糖插层复合材料均匀涂布在复合针刺毡表面上，经过预烘和焙烘制得针刺过滤材料；

制得的针刺过滤材料中，自扭曲纤维、羽毛纤维、氧化石墨烯和壳聚糖的质量比为27:60:3:2；混合纤网的克重为468g/m²；针刺过滤材料的孔隙率为95.9％。

实施例6

一种针刺过滤材料的制备方法，步骤如下：

(1)制备自扭曲纤维：

(1.1)pet-pa6共聚物的制备：将数均分子量为2100的pet与数均分子量为2500的pa6按1:1的质量比混合后，在温度为273℃且真空度为48pa的条件下，缩聚反应42min；

(1.2)按短丝纺丝工艺，采用位于组件纺丝箱体中的复合纺丝组件，将各步骤(1)中的含有5wt％的pet-pa6共聚物熔体且质量比为60:40的pet熔体(特性粘度为0.59dl/g)和pa6熔体(特性粘度为2.35dl/g)分配后，从同一喷丝板上的形喷丝孔挤出制得短丝，即得自扭曲纤维；其中，

喷丝板上的喷丝孔为形喷丝孔，形由横线、与横线垂直连接的竖线和与横线倾斜连接的斜线组成；

横线与竖线的宽度之比为1.0:2，横线与斜线的宽度相同；横线、竖线与斜线的长度之比为2:1:1.0；横线的长度与宽度之比为8:1；斜线与横线的夹角为48°；竖线和斜线的最小间距为横线的长度的66％；竖线和斜线与横线的交点的连线的中点为横线的中点；

所述分配是指控制pet熔体流经横线，同时控制pa6熔体流经竖线和斜线；

复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；

第一分配板上设有供pa6熔体流过的流道a1和供pet熔体流过的流道b1；

第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽o2、中圈凹槽m2和内圈凹槽i2；o2和i2为圆环形凹槽，二者相互连通；m2为c形凹槽，与o2和i2不连通；

第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽o3、中圈凹槽m3和内圈凹槽i3；

o2与o3的正投影完全重合，m2与m3的正投影完全重合，i2与i3的正投影完全重合；

a1与o2和i2连通，b1与m2连通；o2、m2、o3、m3、i2、i3的槽底上各设有多个通孔；

第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽e、凹槽f和凹槽g，每组e、f、g连接成形凹槽，e对应横线，f对应竖线，g对应斜线，m3上通孔位于e的两端，o3上的通孔位于f远离e的一端，i3上的通孔位于g远离e的一端；

喷丝板上的形喷丝孔的导孔与形凹槽连通，且正投影完全重合；

短丝纺丝工艺的流程为：挤出→冷却→上油→卷绕→存放→集束→水浴牵伸→蒸汽牵伸→紧张热定型→卷曲→切断→松弛热定型；短丝纺丝工艺的参数中，松弛热定型温度为101℃；

短丝纺丝工艺的其它参数为：pet熔体纺丝箱体的温度为278℃，pa6熔体纺丝箱体的温度为283℃，组件纺丝箱体的温度为278℃，冷却温度20℃，冷却风速2.3m/s，卷绕速度830m/min，水浴牵伸温度85℃，蒸汽牵伸温度121℃，拉伸倍数3.3；

制得的自扭曲纤维具有扭曲形态，自扭曲纤维的长度为53mm且单丝纤度为5dtex，单位长度扭角为111°/10μm，断裂强度为2.82cn/dtex，断裂伸长率为42％。

(2)将自扭曲纤维与羽毛纤维混合开松处理后，进行梳理和铺网形成混合纤网，其中，羽毛纤维先后经过甲基丙烯酸酯接枝改性和羟基磷灰石接枝改性；

(3)将混合纤网进行预针刺，针刺密度为290针/cm²，形成素毡后进行主针刺，针刺深度控制在10mm，针刺密度控制在580针/cm²；

(4)将针刺处理后的混合纤网进行热定型加固处理，制得复合针刺毡；

(5)将氧化石墨烯/壳聚糖插层复合材料均匀涂布在复合针刺毡表面上，经过预烘和焙烘制得针刺过滤材料；

制得的针刺过滤材料中，自扭曲纤维、羽毛纤维、氧化石墨烯和壳聚糖的质量比为27:65:5:4；混合纤网的克重为475g/m²；针刺过滤材料的孔隙率为94.2％。

实施例7

一种针刺过滤材料的制备方法，步骤如下：

(1)制备自扭曲纤维：

(1.1)pet-pa6共聚物的制备：将数均分子量为2600的pet与数均分子量为2300的pa6按1:1的质量比混合后，在温度为274℃且真空度为48pa的条件下，缩聚反应43min；

(1.2)按短丝纺丝工艺，采用位于组件纺丝箱体中的复合纺丝组件，将各步骤(1)中的含有5wt％的pet-pa6共聚物熔体且质量比为60:40的pet熔体(特性粘度为0.62dl/g)和pa6熔体(特性粘度为2.39dl/g)分配后，从同一喷丝板上的形喷丝孔挤出制得短丝，即得自扭曲纤维；其中，

喷丝板上的喷丝孔为形喷丝孔，形由横线、与横线垂直连接的竖线和与横线倾斜连接的斜线组成；

横线与竖线的宽度之比为1.0:2，横线与斜线的宽度相同；横线、竖线与斜线的长度之比为2:1.1:0.7；横线的长度与宽度之比为8:1；斜线与横线的夹角为46°；竖线和斜线的最小间距为横线的长度的55％；竖线和斜线与横线的交点的连线的中点为横线的中点；

所述分配是指控制pet熔体流经横线，同时控制pa6熔体流经竖线和斜线；

复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；

第一分配板上设有供pa6熔体流过的流道a1和供pet熔体流过的流道b1；

第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽o2、中圈凹槽m2和内圈凹槽i2；o2和i2为圆环形凹槽，二者相互连通；m2为c形凹槽，与o2和i2不连通；

第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽o3、中圈凹槽m3和内圈凹槽i3；

o2与o3的正投影完全重合，m2与m3的正投影完全重合，i2与i3的正投影完全重合；

a1与o2和i2连通，b1与m2连通；o2、m2、o3、m3、i2、i3的槽底上各设有多个通孔；

第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽e、凹槽f和凹槽g，每组e、f、g连接成形凹槽，e对应横线，f对应竖线，g对应斜线，m3上通孔位于e的两端，o3上的通孔位于f远离e的一端，i3上的通孔位于g远离e的一端；

喷丝板上的形喷丝孔的导孔与形凹槽连通，且正投影完全重合；

短丝纺丝工艺的流程为：挤出→冷却→上油→卷绕→存放→集束→水浴牵伸→蒸汽牵伸→紧张热定型→卷曲→切断→松弛热定型；短丝纺丝工艺的参数中，松弛热定型温度为110℃；

短丝纺丝工艺的其它参数为：pet熔体纺丝箱体的温度为280℃，pa6熔体纺丝箱体的温度为285℃，组件纺丝箱体的温度为278℃，冷却温度23℃，冷却风速2.7m/s，卷绕速度930m/min，水浴牵伸温度81℃，蒸汽牵伸温度120℃，拉伸倍数3.3；

制得的自扭曲纤维具有扭曲形态，自扭曲纤维的长度为60mm且单丝纤度为3dtex，单位长度扭角为95°/10μm，断裂强度为2.85cn/dtex，断裂伸长率为40％。

(2)将自扭曲纤维与羽毛纤维混合开松处理后，进行梳理和铺网形成混合纤网，其中，羽毛纤维先后经过甲基丙烯酸酯接枝改性和羟基磷灰石接枝改性；

(3)将混合纤网进行预针刺，针刺密度为490针/cm²，形成素毡后进行主针刺，针刺深度控制在8mm，针刺密度控制在780针/cm²；

(4)将针刺处理后的混合纤网进行热定型加固处理，制得复合针刺毡；

(5)将氧化石墨烯/壳聚糖插层复合材料均匀涂布在复合针刺毡表面上，经过预烘和焙烘制得针刺过滤材料；

制得的针刺过滤材料中，自扭曲纤维、羽毛纤维、氧化石墨烯和壳聚糖的质量比为30:68:7:3；混合纤网的克重为407g/m²；针刺过滤材料的孔隙率为94.2％。

实施例8

一种针刺过滤材料的制备方法，步骤如下：

(1)制备自扭曲纤维：

(1.1)pet-pa6共聚物的制备：将数均分子量为3000的pet与数均分子量为3000的pa6按1:1的质量比混合后，在温度为277℃且真空度为45pa的条件下，缩聚反应60min；

(1.2)按短丝纺丝工艺，采用位于组件纺丝箱体中的复合纺丝组件，将各步骤(1)中的含有5wt％的pet-pa6共聚物熔体且质量比为60:40的pet熔体(特性粘度为0.62dl/g)和pa6熔体(特性粘度为2.4dl/g)分配后，从同一喷丝板上的形喷丝孔挤出制得短丝，即得自扭曲纤维；其中，

喷丝板上的喷丝孔为形喷丝孔，形由横线、与横线垂直连接的竖线和与横线倾斜连接的斜线组成；

横线与竖线的宽度之比为1.0:2.1，横线与斜线的宽度相同；横线、竖线与斜线的长度之比为2:1.1:0.9；横线的长度与宽度之比为8:1；斜线与横线的夹角为50°；竖线和斜线的最小间距为横线的长度的70％；竖线和斜线与横线的交点的连线的中点为横线的中点；

所述分配是指控制pet熔体流经横线，同时控制pa6熔体流经竖线和斜线；

复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；

第一分配板上设有供pa6熔体流过的流道a1和供pet熔体流过的流道b1；

第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽o2、中圈凹槽m2和内圈凹槽i2；o2和i2为圆环形凹槽，二者相互连通；m2为c形凹槽，与o2和i2不连通；

第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽o3、中圈凹槽m3和内圈凹槽i3；

o2与o3的正投影完全重合，m2与m3的正投影完全重合，i2与i3的正投影完全重合；

a1与o2和i2连通，b1与m2连通；o2、m2、o3、m3、i2、i3的槽底上各设有多个通孔；

第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽e、凹槽f和凹槽g，每组e、f、g连接成形凹槽，e对应横线，f对应竖线，g对应斜线，m3上通孔位于e的两端，o3上的通孔位于f远离e的一端，i3上的通孔位于g远离e的一端；

喷丝板上的形喷丝孔的导孔与形凹槽连通，且正投影完全重合；

短丝纺丝工艺的流程为：挤出→冷却→上油→卷绕→存放→集束→水浴牵伸→蒸汽牵伸→紧张热定型→卷曲→切断→松弛热定型；短丝纺丝工艺的参数中，松弛热定型温度为110℃；

短丝纺丝工艺的其它参数为：pet熔体纺丝箱体的温度为280℃，pa6熔体纺丝箱体的温度为285℃，组件纺丝箱体的温度为283℃，冷却温度25℃，冷却风速3.5m/s，卷绕速度1000m/min，水浴牵伸温度85℃，蒸汽牵伸温度125℃，拉伸倍数3.3；

制得的自扭曲纤维具有扭曲形态，自扭曲纤维的长度为70mm且单丝纤度为6dtex，单位长度扭角为170°/10μm，断裂强度为2.86cn/dtex，断裂伸长率为40％。

(2)将自扭曲纤维与羽毛纤维混合开松处理后，进行梳理和铺网形成混合纤网，其中，羽毛纤维先后经过甲基丙烯酸酯接枝改性和羟基磷灰石接枝改性；

(3)将混合纤网进行预针刺，针刺密度为500针/cm²，形成素毡后进行主针刺，针刺深度控制在12mm，针刺密度控制在1000针/cm²；

(4)将针刺处理后的混合纤网进行热定型加固处理，制得复合针刺毡；

(5)将氧化石墨烯/壳聚糖插层复合材料均匀涂布在复合针刺毡表面上，经过预烘和焙烘制得针刺过滤材料；

制得的针刺过滤材料中，自扭曲纤维、羽毛纤维、氧化石墨烯和壳聚糖的质量比为30:70:7:2；混合纤网的克重为500g/m²；针刺过滤材料的孔隙率为96.8％。