一种纳米纤维面层过滤材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纳米纤维面层过滤材料及其制备方法，属于烟尘滤料产品及其加工工艺技术领域。
【背景技术】
[0002]我国是燃煤大国，煤在燃烧的过程中会排放大量的有毒气体和粉尘等污染物。目前，我国控制燃煤火电厂燃烧粉尘颗粒排放的主要设备由以往的单纯电除尘器逐渐转变为以滤袋为核心的袋式除尘器或电袋复合除尘器，从而达到超低排放的要求。但是，随着国家环保标准对于粉尘排放浓度要求的进一步提高，袋式除尘器除尘效率也随之亟待进一步提高，虽然具体的政策没有出台，但是企业明确要求除尘效果达到超低超净排放，排放浓度控制在10毫克以下，对于滤料的选择和滤袋的加工是一项挑战。
[0003]中国专利文献CN 101721855 A公开了一种纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料及其制备方法，其通过在玻璃纤维滤料表面结合一层纳米纤维，从而提高玻璃纤维滤料的过滤效率。在中国专利文献CN 101721855 A中所提及的玻璃纤维滤料仅涉及玻璃纤维滤纸这一种，而实际上一方面玻璃纤维滤纸由于本身结构的缺点，适用范围有限，具体地如:不适宜加载脱硫脱销等催化剂，玻璃纤维滤纸由于韧性不足难以适用于高压过滤场合等等；另一方面玻璃纤维滤纸由于表面附着性能较弱，这也就是众所周知的玻璃纤维滤纸便于清灰可反复使用的特性，因此玻璃纤维滤纸与纳米纤维的结合强度较差，导致纳米纤维面层过滤材料难以在实际应用中推广。
【发明内容】
[0004]本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种纳米纤维面层过滤材料及其制备方法，一方面可以扩大纳米纤维面层过滤材料的应用范围和场合，另一方面可以提高纳米纤维面层过滤材料的内部结合强度，满足实际使用要求。
[0005]为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下:
一种纳米纤维面层过滤材料，包括:复合过滤层和纳米纤维层；
所述复合过滤层包括表层、基布层和底层，所述基布层为经玮交叉网状结构，所述表层和所述底层均为一种或多种纤维无序缠结而成的网状结构，所述表层和所述底层分别附着在所述基布层的两面，所述表层、所述基布层和所述底层通过针刺相互勾连在一起；
所述表层附着有所述纳米纤维层，所述纳米纤维层和所述基布层分别附着在所述表层的两面，且所述纳米纤维层为直径在100?200微米的静电纺丝纤维构成，所述静电纺丝纤维的制造材料为聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯和聚酰亚胺中的一种或多种。
[0006]作为上述技术方案的改进，所述表层的制造材料与所述静电纺丝纤维的制造材料相同。
[0007]所述的一种纳米纤维面层过滤材料的制备方法，包括以下步骤: 步骤一、通过经玮交叉编织成有序网状结构的基布层，通过梳理针刺缠结成无序网状结构的表层和底层，然后将所述表层、所述基布层和所述底层通过针刺相互勾连在一起，制得复合过滤层备用；
步骤二、将聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯和聚酰亚胺中的一种或多种材料熔融后通过喷射器朝向集料板喷出形成直径在100?200微米的静电纺丝纤维，所述喷射器的喷嘴和所述集料板均为金属导体，且所述喷射器的喷嘴和所述集料板之间施加10?20万伏的静电场；
步骤三、将步骤二制得的静电纺丝纤维通过针刺法附着在步骤一制得的复合过滤层的所述表层上，以形成纳米纤维层，从而制得纳米纤维面层过滤材料。
[0008]作为上述技术方案的改进，在步骤三之后，还包括步骤四:将步骤三制得的纳米纤维面层过滤材料通过表面处理液浸渍后烘干，所述表面处理液包括以下质量份数的组分:固含量为60?70%的聚四氟乙烯乳液40?80份、异丙醇5?10份、三乙酸甘油酯2?5份、苯甲基娃油5?10份。
[0009]本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下:
本发明所述的一种纳米纤维面层过滤材料及其制备方法，通过设置经玮交叉网状结构的基布层可以提高纳米纤维面层过滤材料的整体机械强度，可以适用于高压除尘环境；通过设置一种或多种纤维无序缠结而成的网状结构的表层和底层可以克服基布层过滤孔径过大和表面编制性能的影响，提高过滤效果和与纳米纤维层的结合效果；通过使表层的制造材料与静电纺丝纤维的制造材料相同，从而有利于提高相同材料之间的结合强度，且纳米纤维层和表层之间通过针刺加强了结合强度。
[0010]此外，本发明进一步优化地采用聚四氟乙烯乳液处理纳米纤维面层过滤材料，从而可以提高纳米纤维面层过滤材料的拒水拒油效果，并采用特定配方的表面处理液使聚四氟乙烯乳液的成膜性较好，从而改善聚四氟乙烯乳液的表面处理效果，提高纳米纤维面层过滤材料的表面光滑程度，降低运行阻力。
【附图说明】
[0011]图1为本发明所述的一种纳米纤维面层过滤材料的结构示意图；
图2为本发明所述的纳米纤维层的制备方法示意图；
图中:1为纳米纤维层，2为表层，3为基布层，4为底层，5为熔融挤出材料，6为复合过滤层，7为喷射器，8为集料板，9为电场电源，10为上游输送导辊，11为下游输送导辊。
【具体实施方式】
[0012]下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
[0013]具体实施例1
本实施例所述一种纳米纤维面层过滤材料，包括:复合过滤层和纳米纤维层1;所述复合过滤层包括表层2、基布层3和底层4，所述基布层3为经玮交叉网状结构，所述表层2和所述底层4均为一种或多种纤维无序缠结而成的网状结构，所述表层2和所述底层4分别附着在所述基布层3的两面，所述表层2、所述基布层3和所述底层4通过针刺相互勾连在一起；所述表层2附着有所述纳米纤维层1，所述纳米纤维层1和所述基布层3分别附着在所述表层2的两面，且所述纳米纤维层1为直径在100?200微米的静电纺丝纤维构成，所述静电纺丝纤维的制造材料为聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯和聚酰亚胺中的一种或多种。进一步优化地，所述表层2的制造材料与所述静电纺丝纤维的制造材料相同。
[0014]本实施例所述的一种纳米纤维面层过滤材料的制备方法，包括以下步骤:
步骤一、通过经玮交叉编织成有序网状结构的基布层，通过梳理针刺缠结成无序网状结构的表层和底层，然后将所述表层、所述基布层和所述底层通过针刺相互勾连在一起，制得复合过滤层备用；
步骤二、将聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯和聚酰亚胺中的一种或多种材料熔融后通过喷射器朝向集料板喷出形成直径在100?200微米的静电纺丝纤维，所述喷射器的喷嘴和所述集料板均为金属导体，且所述喷射器的喷嘴和所述集料板之间施加10?20万伏的静电场；
步骤三、将步骤二制得的静电纺丝纤维通过针刺法附着在步骤一制得的复合过滤层的所述表层上，以形成纳米纤维层，从而制得纳米纤维面层过滤材料；
步骤四、将步骤三制得的纳米纤维面层过滤材料通过表面处理液浸渍后烘干，所述表面处理液包括以下质量份数的组分:固含量为60?70%的聚四氟乙烯乳液50份、异丙醇6份、三乙酸