一种高过滤性能芳纶复合滤料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种滤料，特别是一种高过滤性能芳纟仑复合滤料，本发明还涉及一种上述滤料的制备方法，属于空气净化材料技术领域。
【背景技术】
[0002]随着工业化程度的不断提高，工业生产中产生的粉尘污染也日益严重，其中在研磨、筛分等机械加工过程中产生的粒径在I μπι?200 μπι的粉尘时可暂时悬浮在空气中，而当粒径小于Ιμπι时，这些粉尘则会长时间悬浮在空气中，如果不及时清理，则对环境和人体造成极大的危害。
[0003]粒径大于10 μ m的粉尘，除尘较为简单，但对于粒径小于I μ m显微粉尘，普通过滤材料因其自身性能的限制，过滤性能很难在高温高效上得到兼顾，这种显微粉尘可直接穿透人体细胞，对环境和人体危害较常见粉尘更甚，因而研究出一种针对此类显微粉尘的净化技术迫在眉睫。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种可有效过滤显微粉尘的复合滤料，具体技术方案如下:
一种高过滤性能芳纶复合滤料，所述滤料由外向内依次包括静电纺丝层、表层、基布层以及底层，所述表层、基布层以及底层通过针刺相互勾连加固为一体，所述静电纺丝层为通过静电纺丝工艺将芳纶纳米纤维溶液喷淋表层形成的芳纶纤维层。
[0005]作为上述技术方案的改进，所述基布层为PTFE基布经玮交织而成。
[0006]作为上述技术方案的改进，所述表层与底层通过POD纤维或P84纤维两者中的任一种与芳纶纤维无序缠结而成。
[0007]作为上述技术方案的改进，所述基布层的克重为100g/m2?150g/m2。
[0008]作为上述技术方案的改进，所述表层和底层的克重均为100g/m2?300g/m 2。
[0009]上述技术方案通过静电纺丝技术将芳纶纳米纤维溶液喷淋表层形成的芳纶纤维层，再与PTFE的基布层、POD纤维或P84纤维两者中的任一种与芳纶纤维无序缠结而成的表层与底层进行复合，对粒径低于I μπι的显微粉尘具有优异的过滤性能，有益效果显著。
[0010]本发明还提供了一种高过滤性能芳纶复合滤料的制备方法，具体技术方案如下: 一种高过滤性能芳纶复合滤料的制备方法，包括以下步骤:基布层的制备；表层、底层的制备；表层、基布层、底层的勾结；静电纺丝层的制备；
所述静电纺丝层的制备流程为:
首先，制备芳纶纳米纤维溶液，将芳纶纤维在110°C?140°C真空干燥Ih?4h，之后溶于N，N-二甲基乙酰胺/无水氯化锂溶液，在95°C?120°C恒温下磁力搅拌至形成透明淡黄色溶液；
然后，采用静电纺丝工艺喷淋，将表层、基布层、底层勾结后的滤料通过出布辊放料，经过传送带传送，使表层朝上放置，由卷布辊收料，通过静电纺丝装置采用静电纺丝工艺喷淋，将上述淡黄色溶液利用静电纺丝装置喷淋在表层上，形成无规分布、面密度均匀的静电纺丝层，其密度控制在5g/m2?30g/m 2；
之后，热压辊热压，将上述表面带有静电纺丝层的滤料通过设置在静电纺丝装置后的热压辊热压，使静电纺丝层与滤料形成一体；
最后，烘箱干燥，将热压辊热压后的滤料通过烘箱干燥，使将溶剂完全挥发，定型后得到高过滤性能芳纶复合滤料。
[0011]作为上述技术方案的改进，所述基布层的制备方法为:将机织布经玮向交织，形成交叉网状结构的PTFE基布层。
[0012]作为上述技术方案的改进，所述表层、底层的制备方法为:将POD纤维或P84纤维两者中的任一种与芳纶纤维经过开松、混合、梳理工艺，形成无序缠结的网状结构，分别制得表层和底层。
[0013]作为上述技术方案的改进，所述表层、基布层、底层的勾结方法为:将制得的表层和底层分别铺在基布层上下两侧，通过针刺相互勾连加固为一体。
[0014]上述技术方案通过采用静电纺丝工艺将芳纶纳米纤维溶液喷淋到表层上，形成无规分布、面密度均匀的静电纺丝层，然后通过热压辊热压、烘箱干燥，最终得到定型后的高过滤性能芳纶复合滤料，产业化前景广阔。
【附图说明】
[0015]
图1为本发明一种高过滤性能芳纶复合滤料的结构示意图；
图2为本发明一种高过滤性能芳纶复合滤料的制备方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0016]本发明提供了一种高过滤性能芳纶复合滤料，该滤料由外向内依次包括静电纺丝层1、表层2、基布层3以及底层4，所述表层2、基布层3以及底层4通过针刺相互勾连加固为一体，所述静电纺丝层I为通过静电纺丝工艺将芳纶纳米纤维溶液喷淋表层2形成的芳纶纳米纤维层。芳纶纳米纤维具有良好的强度和耐高温性能，对0.Ιμπι?0.7μπι之间的显微粉尘的过滤效率可以达到99.999%，相较于普通的非织造布，过滤效率大幅度提高。
[0017]进一步地，基布层3为PTFE基布经玮交织而成，其中基布层3的克重为100g/m2?150g/m2;表层2与底层3通过POD纤维或P84纤维两者中的任一种与芳纶纤维无序缠结而成，其中表层2和底层4的克重均为100g/m2?300g/m2，通过将表层2和底层3中加入芳纶纤维，进一步提高对显微粉尘的过滤效果。
[0018]本发明还提供了一种一种高过滤性能芳纶复合滤料的制备方法，包括以下步骤:基布层3的制备；表层2、底层4的制备；表层2、基布层3、底层4的勾结；静电纺丝层I的制备；
其中，静电纺丝层I的制备流程为:
首先，制备芳纶纳米纤维溶液，将芳纶纤维在110°c?140°C真空干燥Ih?4h，之后溶于N，N-二甲基乙酰胺/无水氯化锂溶液，在95°C?120°C恒温下磁力搅拌至形成透明淡黄色溶液；
然后，采用静电纺丝工艺喷淋，将表层2、基布层3、底层4勾结后的滤料通过出布辊10放料，经过传送带20传送，使表层2朝上放置，由卷布辊11收料，通过静电纺丝装置30采用静电纺丝工艺喷淋，将上述淡黄色溶液利用静电纺丝装置喷淋在表层2上，形成无规分布、面密度均匀的静电纺丝层I，其密度控制在5g/m2?30g/m2;
之后，热压辊热压，将上述表面带有静电纺丝层I的滤料通过设置在静电纺丝装置30后的热压辊40热压，使静电纺丝层I与滤料形成一体；
最后，烘箱干燥，将热压辊40热压后的滤料通过烘箱50干燥，使将溶剂完全挥发，定型后得到高过滤性能芳纶复合滤料。
[0019]进一步地，基布层3的制备方法为:将机织布经玮向交织，形成交叉网状结构的PTFE基布层；表层2、底层4的制备方法为:将POD纤维或P84纤维两者中的任一种与芳纶纤维经过开松、混合、梳理工艺，形成无序缠结的网状结构，分别制得表层和底层；表层2、基布层3、底层4的勾结方法为:将制得的表层2和底层4分别铺在基布层3上下两侧，通过针刺相互勾连加固为一体。
[0020]实施例一
按照以下步骤制作芳纶复合滤料:
1、基布层制备:将规格为130g/m2的PTFE经玮交织成基布层；
2、表层、底层的制备:按照芳纟仑纤维(2.2dtex*76mm)与P84纤维(2.2dtex*51mm)的质量百分比9:1经开松、混合、梳理形成无序缠结的网状结构，分别制得表层和底层；
3、表层、基布层、底层的勾结:将制得的表层和底层分别铺在基布层的上下两侧，并通过针刺相互勾连加固为一体；
4、静电纺丝层的制备:
首先，制备芳纶纳米纤维溶液，将芳纶纤维在120°C真空干燥2h，之后溶于N，N- 二甲基乙酰胺/无水氯化锂溶液，在100°C恒温下磁力搅拌至形成透明淡黄色溶液；
然后，通过静电纺丝工艺喷淋，将上述淡黄色溶液利用静电纺丝装置喷淋在表层上，形成无规分布、面密度均勾的静电纺丝层，其密度控制在5g/m2?30g/m2;
之后，热压辊热压，将上述表面带有静电纺丝层的滤料经热压辊热压，使静电纺丝层与滤料形成一体；
最后，烘箱干燥，将热压辊热压后的滤料通过烘箱干燥，使将溶剂完全挥发，定型后得到高过滤性能芳纶复合滤料。
[0021]通过上述方法制备的高过滤性能芳纶复合滤料经向强力为1344N，玮向强力为1650N (N/5 X 20cm)，透气量为 35.43L/dm2min (透气量 200Pa 测试)，100Pa 定压喷吹 2 小时，过滤效率达到99.999%。
[0022]
实施例二
按照以下步骤制作芳纶复合滤料:
1、基布层制备:将规格为105g/m2的PT