专利名称：一种复合驻极体纤维过滤材料的制作方法
技术领域：
本发明属超净化工程领域，具体涉及一种复合驻极体纤维过滤材料。(二) 背景技术随着科技的发展，对环境的要求越来越严格，要得到一个洁净的空间， 往往使用空气净化器，而净化器的过滤膜则是净化过程中的一个重要的部 件，常见的过滤膜其原理是被动式的阻挡线度超过一定尺寸的大的尘埃的 继续运动，而使之停下来。其作用与滤料(过滤膜)的孔径有关。而且通 常所用织物或普通非织造滤料，有粉尘渗入织物内部，形成一次粉尘层， 从而实现深层有效过滤。但随着使用时间的增长，其阻力增大，直到堵塞 织物而无法使用。再者，传统过滤器的滤材由细小的纤维或多孔材料构成, 通过阻挡作用来捕获粉尘粒子。由于空气中的大多数粉尘是亚微米级粒子， 它们多是致癌物质，如香烟中的尼古丁、工业粉尘中的石英和玻璃纤维、 石棉及各类压电陶瓷亚微米级粉尘。传统的过滤器要滤除这些粉尘粒子， 需采用处于夯实状态的纤维，这样将极大地增加流阻。而驻极体空气过滤材料具有众多优点，其发展十分迅速，在20世纪90年代已实现了产业化。由于其滤料带电，能主动吸附尘埃、微粒，这种滤料有着高捕集效率、低压力损失、粉尘保持量大、占据空间小、防盐害，可再生等多个特点， 在国外已经较多被采用。现有驻极体空气过滤材料存在的主要问题是电荷 不稳定，使得过滤效率无法得到保证，除尘灭菌多功能的优点不能得到充 分发挥。
发明内容本发明所要解决的技术问题在于提供一种电荷稳定、过滤效率高、除 尘灭菌效果好的复合驻极体过滤材料。本发明的复合驻极体纤维过滤材料，由下述方法制备而得(1) 将聚四氟乙烯膜与基膜材料进行复合得复合材料；(2) 将复合材料进行注极得到复合驻极体膜；(3) 将复合驻极体膜经开丝拉伸制成纤维，成网即得产品。优选地，所述的聚四氟乙烯膜采用下述方法制得将聚四氟乙烯分散 树脂与液体助剂混合，通过压延将棒材制成薄片，再经机器单向拉伸，制 得聚四氟乙烯膜。优选地，所述的聚四氟乙烯膜厚度选自下列之一30um 、 60um、 9014 m。优选地，所述的基膜材料选自下列之一聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二 甲酸乙二醇脂。最优选地，所述的基膜材料选自聚丙烯。优选地，所述的基膜材料通过挤出吹塑或挤出流延工艺制得。 优选地，步骤(1)采用下述方法复合将聚四氟乙烯膜覆盖在基膜材 料上，在基膜材料的熔化温度处热轧粘合形成复合膜。优选地，步骤(2)采用电晕放电法或电击穿极化方法进行注极。 优选地，步骤(3)产品再经针剌或水刺工艺加固成纤维网。本发明的复合驻极体过滤材料具有下述有益效果 1、极高的驻极体电荷稳定性聚四氟乙烯本身就是极好的空间电荷驻极体，而多层复合结构中的界
面层又是捕获电荷的有效陷阱源，因此，通过不同材料的复合可有效提高 滤料的电荷存储能力和电荷稳定性。实验已证明驻极体复合滤材在室温下 长期储存以及在更极端的条件下(加热或水浸泡)，其电荷强度没有明显下 降。因此，多层复合驻极体过滤膜除了一般过滤材料具有的直接捕获、惯 性沉积、重力沉积和扩散效应等作用外，还增加了驻极体效应(即静电效 应)，利用复合材料的驻极体效应，可有效地提高材料的过滤效率，从而可 解决过滤器的高效过滤问题。2、卓越的过滤效率传统过滤器的滤材由细小的纤维或多孔材料构成，通过阻挡作用来捕 获粉尘粒子。由于空气中的大多数粉尘是亚微米级粒子，它们多是致癌物 质，如香烟中的尼古丁、工业粉尘中的石英和玻璃纤维、石棉及各类压电 陶瓷亚微米级粉尘。传统的过滤器要滤除这些粉尘粒子，需采用处于夯实 状态的纤维，这样将极大地增加流阻。而驻极体过滤器中的滤材，采用的 是被极化了的驻极体多孔材料，在与气流垂直的方向上存在着高达几百至 上千伏电压的静电场，而且通常多孔材料的孔隙仅微米至亚微米数量级， 从而形成了无数个无源集尘电极。当气流中的带电微粒尤其是亚微米级粒 子(往往是带电的)通过这些孔隙时，就在电场力的作用下被捕获。气流 中的中性微粒因感应或极化而成为偶极子，从而也可有效地被捕获。由于 电场力是长程力，在同样的过滤效率时，滤材空隙的几何尺寸可以比普通 纤维或多孔材料的几何尺寸大，使过滤器的压差比传统的过滤器降低20 40倍，明显地减少了流阻，可大大地节省能源；另外细菌和病毒具有天然 的驻极态(带负电)，通常依附于粉尘上。驻极体对常见的细菌和病毒有抑
制和杀灭作用。其灭菌主要机理为由驻极体产生的强静电场和微电流刺 激细菌使蛋白质变异，损伤细菌的细胞质及细胞膜，破坏细菌的表面结构， 导致细菌死亡。与此同时，驻极体形成的强电场还对各类细菌具有明显的 抑制其繁殖的功能。3、 很低的压力损失压力损失与过滤效率一样也是衡量过滤器的特定参数之一，好的过滤材料在使用过程中的压差较小。 一般普通高效滤材，压力损失为300Pa左右， 而该材料压力损失只有15Pa左右。这种材料在开始使用时，压力损失比同 等效率的滤料要小的多。因此在材料投入运行后，压力损失随使用时间的 延长而增大很缓慢。而同等效率的滤材随使用时间的延长，被滤料捕捉的 粉尘越来越多时，其微孔很快堵死，压力损失越来越大。4、 使用寿命长常用滤材聚丙烯(PP)无纺布材料的初始表面电位一般在200 V左右， 常温储存10天后表面电位仅剩60 70V，明显低于多孔聚四氟乙烯膜及其覆膜材料。而复合驻极体纤维过滤膜各样品的初始表面电位分别为聚四氟乙 烯/PP膜-302V、聚四氟乙烯/PET膜-247V， 40天后的恒定值分别为多孔聚四 氟乙烯单层膜聚四氟乙烯/PP膜-130V、聚四氟乙烯/PET膜-109V，电荷稳定 性明显提高，从而可保证制得的复合驻极体纤维过滤膜长时间具有高效过 滤性能，延长了滤料的使用寿命。5、 应用广泛，适应性广复合驻极体纤维过滤网既具备了复合驻极体过滤膜的优点，又可根据 不同的过滤对象和环境条件，有目的地设计纤维的组成和网的结构。如具
有耐化学性(能耐许多高腐蚀性介质)、耐气候性及抗电性等。在聚四氟乙 烯层中是不添加任何物质，在特殊条件下经过机械拉伸制得的，丝毫未改 变其原有特性。因此聚四氟乙烯薄膜具有上述特性，应用领域适用性很大，不受排放气体酸、碱性的影响，温度可达260 °C。比复合驻极体过滤膜具 有更广泛的适应性。 具体实施方式
下面结合实施例对本发明作优选地说明，但本发明的保护范围并不限 于此。实施例1 聚四氟乙烯/聚丙烯复合驻极体过滤材料的制备(1) 将聚四氟乙烯膜与基膜材料进行复合得复合材料；(2) 将复合材料进行注极得到复合驻极体膜；(3) 将复合驻极体膜经开丝拉伸制成纤维，成网即得产品。 所述的聚四氟乙烯膜采用下述方法制得将聚四氟乙烯分散树脂与液体助 剂混合，通过压延将棒材制成薄片，再经机器单向拉伸，制得聚四氟乙烯 膜，聚四氟乙烯膜厚度为60um。所述的基膜材料选自聚丙烯，基膜材料通过挤出吹塑制得。 步骤(1)采用下述方法复合将聚四氟乙烯膜覆盖在基膜材料上，在基膜 材料的熔化温度处热轧粘合形成复合膜。步骤(2)采用电晕放电法进行注 极，注板电压正极选择25KV，负极选择10KV,注板距离为15cm。步骤(3)产品再经针刺工艺加固成纤维网。实施例2聚四氟乙烯/聚乙烯复合驻极体过滤材料的制备(1) 将聚四氟乙烯膜与基膜材料进行复合得复合材料；(2) 将复合材料进行注极得到复合驻极体膜；(3)将复合驻极体膜经开丝拉伸制成纤维，成网即得产品。 所述的聚四氟乙烯膜采用下述方法制得将聚四氟乙烯分散树脂与液体助 剂混合，通过压延将棒材制成薄片，再经机器单向拉伸，制得聚四氟乙烯膜，聚四氟乙烯膜厚度为60um。所述的基膜材料选自聚乙烯，基膜材料通过挤出吹塑制得。步骤(1)采用下述方法复合将聚四氟乙烯膜覆盖在基膜材料上，在基膜材料的熔化温度处热轧粘合形成复合膜。步骤(2)采用电击穿极化方法进 行注极，注板电压正极选择20KV,负极选择25KV。步骤(3)产品再经针 刺工艺加固成纤维网。实施例3聚四氟乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇脂复合驻极体过滤材料的制备(1) 将聚四氟乙烯膜与基膜材料进行复合得复合材料；(2) 将复合材料进行注极得到复合驻极体膜；(3) 将复合驻极体膜经开丝拉伸制成纤维，成网即得产品。 所述的聚四氟乙烯膜采用下述方法制得将聚四氟乙烯分散树脂与液体助 剂混合，通过压延将棒材制成薄片，再经机器单向拉伸，制得聚四氟乙烯 膜，聚四氟乙烯膜厚度为90um。所述的基膜材料选自聚对苯二甲酸乙二醇脂，基膜材料通过挤出吹塑制得。 步骤(1)采用下述方法复合将聚四氟乙烯膜覆盖在基膜材料上，在基膜 材料的熔化温度处热轧粘合形成复合膜。步骤(2)采用电晕放电法进行注 极，注板电压正极选择25KV，负极选择IOKV，注板距离为15cm。步骤(3) 产品再经针剌工艺加固成纤维网。实施例4聚四氟乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇脂复合驻极体过滤材料的制备(1)将聚四氟乙烯膜与基膜材料进行复合得复合材料；(2) 将复合材料进行注极得到复合驻极体膜；(3) 将复合驻极体膜经开丝拉伸制成纤维，成网即得产品。 所述的聚四氟乙烯膜采用下述方法制得:将聚四氟乙烯分散树脂与液体助 剂混合，通过压延将棒材制成薄片，再经机器单向拉伸，制得聚四氟乙烯 膜，聚四氟乙烯膜厚度为60um。所述的基膜材料选自聚对苯二甲酸乙二醇脂，基膜材料通过挤出流延工艺 制得。步骤(1)采用下述方法复合将聚四氟乙烯膜覆盖在基膜材料上，在基膜 材料的熔化温度处热轧粘合形成复合膜。步骤(2)采用电晕放电法进行注 极，注板电压正极选择25KV，负极选择IOKV，注板距离为15cm。步骤(3) 产品再经针刺工艺加固成纤维网。 对比例采用计数法对实施例1 一4制成的复合驻极体过滤材料及普通聚丙烯驻 极体过滤材料的过滤效率进行测试。仪器采用激光粒子计数器。试验过程 中，在每次发尘试验的之前和之后，进行计数测量，并计算过滤器对各种 粒径颗粒物的过滤效率，当达到终止试验的条件时停止试验。过滤器的典 型效率值是在》0. 3y m粒径范围内，各阶段瞬时效率依发尘量的加权平均 值。编号过滤材料过滤效率1实施例1制得复合驻极体过滤材料99.999%2实施例2制得复合驻极体过滤材料99.999%3实施例3制得复合驻极体过滤材料99.9999%4实施例4制得复合驻极体过滤材料99.999%5普通聚丙烯驻极体过滤材料95%
权利要求
1、一种复合驻极体纤维过滤材料，其特征在于由下述方法制备而得(1)将聚四氟乙烯膜与基膜材料进行复合得复合材料；(2)将复合材料进行注极得到复合驻极体膜；(3)将复合驻极体膜经开丝拉伸制成纤维，成网即得产品。
2、 如权利要求1所述的复合驻极体纤维过滤材料，其特征在于所述的聚四氟 乙烯膜采用下述方法制得将聚四氟乙烯分散树脂与液体助剂混合，通过压 延将棒材制成薄片，再经机器单向拉伸，制得聚四氟乙烯膜。
3、 如权利要求2所述的复合驻极体纤维过滤材料，其特征在于所述的聚四氟 乙烯膜厚度选自下列之一30um 、 60um、 90um。
4、 如权利要求1所述的复合驻极体纤维过滤材料，其特征在于所述的基膜材料选自下列之一聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇脂。
5、 如权利要求4所述的复合驻极体纤维过滤材料，其特征在于所述的基膜材 料选自聚丙烯。
6、 如权利要求1或4所述的复合驻极体纤维过滤材料，其特征在于所述的基 膜材料通过挤出吹塑或挤出流延工艺制得。
7、 如权利要求1所述的复合驻极体纤维过滤材料，其特征在于步骤(1)采 用下述方法复合将聚四氟乙烯膜覆盖在基膜材料上，在基膜材料的熔化温 度处热轧粘合形成复合膜。
8、 如权利要求1所述的复合驻极体纤维过滤材料，其特征在于步骤(2)采 用电暈放电法或电击穿极化方法进行注极。
9、 如权利要求1所述的复合驻极体纤维过滤材料，其特征在于步骤(3)产 品再经针剌或水刺工艺加固成纤维网。
全文摘要
本发明涉及一种复合驻极体纤维过滤材料，由下述方法制备而得(1)将聚四氟乙烯膜与基膜材料进行复合得复合材料；(2)将复合材料进行注极得到复合驻极体膜；(3)将复合驻极体膜经开丝拉伸制成纤维，成网即得产品。本发明的复合驻极体过滤材料具有极高的驻极体电荷稳定性、卓越的过滤效率、很低的压力损失，使用寿命长，应用广泛，适应性广。
文档编号B01D39/16GK101125266SQ20071006926
公开日2008年2月20日 申请日期2007年6月12日 优先权日2007年6月12日
发明者陈胜发, 陈钢进 申请人:桐乡市健民过滤材料有限公司;浙江科技学院