本发明涉及一种纳米纤维-针刺PTFE基布滤材的制备方法，属于静电纺丝技术领域。
背景技术：
聚四氟乙烯（PTFE）合成纤维滤材是过滤材料中较为高端的一种材料之一，能够在240℃的连续运行温度，瞬间260℃的温度条件下，能耐全部PH值范围内的酸碱侵蚀。聚四氟乙烯合成纤维自润性极佳、不吸潮、能承受紫外线辐射。但PTFE纤维滤料的耐磨性一般，过滤效果仍有待提高。
静电纺是一种利用高电压进行纺丝的纳米纤维制备技术，同时也是一种纳米纤维驻极技术，在纺丝的过程中可将大量空间电荷注入纤维当中，空间电荷易被纤维内部的深陷阱捕获，同时可诱导偶极极化而产生极化电荷，在对粒子进行过滤的过程中可通过静电吸附作用提升过滤效率。
技术实现要素：
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种纳米纤维-针刺PTFE基布滤材的制备方法，具体技术方案如下：
一种纳米纤维-针刺PTFE基布滤材的制备方法，包括以下步骤：步骤一，PTFE基布前处理；步骤二，静电纺丝；步骤三，超细纳米纤维分散液的配制；步骤四，复合滤料浸泡处理；
所述步骤一中，
（1）将二氧化钛纳米纤维或纳米活性碳纤维加入乙醇中，并超声分散，得到均匀的分散液A；
（2）将PTFE基布在分散液A中浸泡后取出烘干，获得表面沉积二氧化钛纳米纤维或纳米活性碳纤维的PTFE基布基材A；
所述步骤二中，
（1）将无机纳米颗粒加入到溶剂中超声分散，得到均匀的分散液B；
（2）向分散液B中加入聚合物，配制得到均匀的纺丝液B；
（3）将纺丝液B进行多针头静电纺丝，使用PTFE基布基材A进行接收，得到均匀沉积有静电纺聚合物纳米纤维的复合滤料B；
所述步骤三中，先配制聚乙烯醇缩丁醛溶液，然后将聚乙烯醇缩丁醛溶液与超细纳米纤维加入搅拌机中进行分散，得到均匀的分散液C；
所述步骤四中，将步骤二得到的复合滤料B浸入步骤三得到的分散液C中，取出后烘干，得到静电纺织复合滤料：纳米纤维-针刺PTFE基布滤材。
作为上述技术方案的改进，所述步骤一的（1）中，分散液A中的二氧化钛纳米纤维或纳米活性碳纤维的质量分数为0.2％～4％，所述二氧化钛纳米纤维或纳米活性碳纤维直径为30nm～80nm，长度为300nm～600nm。
作为上述技术方案的改进，所述步骤二的（1）中，无机纳米颗粒为二氧化硅、二氧化钛、五氧化二钽、钛酸钡、电气石、勃姆石或倍半硅氧烷纳米颗粒，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
作为上述技术方案的改进，所述步骤二的（2）中，所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚氨酯、氟化聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯中的一种或一种以上组成的混合物。
作为上述技术方案的改进，所述步骤二的（3）中，多针头静电纺丝的针头之间绝缘，且各个针头的四周都有绝缘材料形成隔绝槽，槽的深度为针头长度的2倍～4倍。
作为上述技术方案的改进，所述步骤二的（3）中，多针头静电纺丝的工艺条件为：电源电压20KV～50KV，纺丝环境条件为温度25℃～35℃，相对湿度25％～80％；多针头喷丝单元针头间距5cm～30cm，喷丝单元针头数量为20个～90个。
作为上述技术方案的改进，所述步骤三中，超细纳米纤维为聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚氨酯、氟化聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯中的一种或一种以上组成的混合物。
作为上述技术方案的改进，所述步骤三中，分散液C中超细纳米纤维的含量为0.01wt％～4wt％，超细纳米纤维直径为10nm～150nm，长度为100nm～200nm。
作为上述技术方案的改进，所述步骤三中，搅拌机的转速为6000r/min～8000r/min。
作为上述技术方案的改进，所述步骤一的（2）中，PTFE基布采用PTFE纤维和PPS纤维按照质量比20～50：50～80进行混合，经过开松、梳理、铺网和针刺工艺，然后进行浸泡处理及表面沉积。
上述技术方案具有以下三方面的技术效果：
第一，通过在静电纺丝得到的纳米纤维膜及PTFE基布上沉积高柔软度、超细纳米纤维，以形成主体纤维上含有“分形二级结构”的复合过滤材料，主体粗纤维对于粒径较大的颗粒具有较好的过滤效果，同时形成较大孔径结构有利于气流的顺利通过，而二级分形结构对于超细颗粒具有优异的过滤性能，同时其较为柔软的特性，使得有高速气流通过时不会对气流产生阻挡作用，从而不会导致阻力压降的增大，使用本方式得到的过滤材料具有极高的高过滤效率；
第二，本发明通过将具有驻极效应的纳米纤维膜附着在PTFE基布之间，阻碍了具有驻极作用的静电纺纤维与外界环境直接接触，得到的静电纺纤维/PTFE基布复合滤料具有良好的电荷储存稳定性，从而过滤效果维持性好，经检测，该滤材对对水泥行业粉尘粒径为0.05μm～15μm的颗粒的过滤效率达99.999％；
第三，PTFE基布采用PTFE纤维和PPS纤维混合而成，较传统的玻璃纤维毡柔韧性更好，滤材可纺性、耐磨性均有较大的提高，使用寿命较普通的玻璃纤维毡基布的8个月作用提升到1年～2年，市场前景广阔。
具体实施方式
本发明提供了一种纳米纤维-针刺PTFE基布滤材的制备方法，包括以下步骤，步骤一，PTFE基布前处理：
（1）将二氧化钛纳米纤维或纳米活性碳纤维加入乙醇中，并超声分散，得到均匀的分散液A，分散液A中的二氧化钛纳米纤维或纳米活性碳纤维的质量分数为0.2％～4％，所述二氧化钛纳米纤维或纳米活性碳纤维直径为30nm～80nm，长度为300nm～600nm；
（2）将PTFE基布在分散液A中浸泡后取出烘干，获得表面沉积二氧化钛纳米纤维或纳米活性碳纤维的PTFE基布基材A；
步骤二，静电纺丝：
（1）将无机纳米颗粒加入到溶剂中超声分散，得到均匀的分散液B，其中无机纳米颗粒为二氧化硅、二氧化钛、五氧化二钽、钛酸钡、电气石、勃姆石或倍半硅氧烷纳米颗粒，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
（2）向分散液B中加入聚合物，进行磁力搅拌，配制得到均匀的纺丝液B，其中聚合物为聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚氨酯、氟化聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯中的一种或一种以上组成的混合物；
（3）将纺丝液B进行多针头静电纺丝，使用PTFE基布基材A进行接收，得到均匀沉积有静电纺聚合物纳米纤维的复合滤料B；其中多针头静电纺丝的针头之间绝缘，且各个针头的四周都有绝缘材料形成隔绝槽，槽的深度为针头长度的2倍～4倍，该多针头静电纺丝的工艺条件为：电源电压20KV～50KV，纺丝环境条件为温度25℃～35℃，相对湿度25％～80％；多针头喷丝单元针头间距5cm～30cm，喷丝单元针头数量为20个～90个；
步骤三，超细纳米纤维分散液的配制：先配制聚乙烯醇缩丁醛溶液，然后将聚乙烯醇缩丁醛溶液与超细纳米纤维加入搅拌机中进行分散，搅拌机的转速为6000r/min～8000r/min，得到均匀的分散液C，其中超细纳米纤维为聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚氨酯、氟化聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯中的一种或一种以上组成的混合物，分散液C中超细纳米纤维的含量为0.01wt％～4wt％，超细纳米纤维直径为10nm～150nm，长度为100nm～200nm；
步骤四，复合滤料浸泡处理：将步骤二得到的复合滤料B浸入步骤三得到的分散液C中，取出后烘干，得到静电纺织复合滤料：纳米纤维-针刺PTFE基布滤材。
在上述方案中，步骤一的（2）中，PTFE基布采用PTFE纤维和PPS纤维按照质量比20～50：50～80进行混合，经过开松、梳理、铺网和针刺工艺，然后进行浸泡处理及表面沉积。
下面结合具体实施例进行详细描述。
实施例一
按照以下方法进行纳米纤维-针刺PTFE基布滤材的制备：
步骤一，PTFE基布前处理：
（1）先将2.6g二氧化钛纳米纤维加入130ml乙醇中超声分散，得到均匀的分散液A；
（2）将PTFE纤维和PPS纤维按照质量比5：8进行混合，经过开松、梳理、铺网和针刺工艺，然后在分散液A中浸泡6min，然后取出在72℃烘干，获得表面沉积二氧化钛纳米纤维的PTFE基布基材A；
步骤二，静电纺丝：
（1）将无机纳米颗粒加入到溶剂中超声分散，超声分散时间为30min，得到均匀的分散液B，其中无机纳米颗粒为二氧化硅，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
（2）向分散液B中加入聚合物，进行磁力搅拌，搅拌时间2h，配制得到均匀的纺丝液B，其中聚合物为聚偏氟乙烯；
（3）将纺丝液B进行多针头静电纺丝，使用PTFE基布基材A进行接收，得到均匀沉积有静电纺聚合物纳米纤维的复合滤料B，其中多针头静电纺丝的针头之间绝缘，且各个针头的四周都有绝缘材料形成隔绝槽，槽的深度为针头长度的3倍，该多针头静电纺丝的工艺条件为：电源电压50KV，纺丝环境条件为温度30℃，相对湿度40％；多针头喷丝单元针头间距20cm，喷丝单元针头数量为90个；
步骤三，超细纳米纤维分散液的配制：先配制聚乙烯醇缩丁醛溶液，然后将聚乙烯醇缩丁醛溶液与超细纳米纤维加入搅拌机中进行分散，搅拌机的转速为6000r/min，得到均匀的分散液C，其中超细纳米纤维为聚己内酯；
步骤四，复合滤料浸泡处理：将步骤二得到的复合滤料B浸入步骤三得到的分散液C中，浸泡的时间为30min，取出后在25℃烘干，得到静电纺织复合滤料：纳米纤维-针刺PTFE基布滤材。
实施例二
按照以下方法进行纳米纤维-针刺PTFE基布滤材的制备：
步骤一，PTFE基布前处理：
（1）先将1.1g纳米活性碳纤维加入70ml乙醇中超声分散，得到均匀的分散液A；
（2）将PTFE纤维和PPS纤维按照质量比5：16进行混合，经过开松、梳理、铺网和针刺工艺，然后在分散液A中浸泡4min，然后取出在80℃烘干，获得表面沉积纳米活性碳纤维的PTFE基布基材A；
步骤二，静电纺丝：
（1）将无机纳米颗粒加入到溶剂中超声分散，超声分散时间为40min，得到均匀的分散液B，其中无机纳米颗粒为二氧化硅，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
（2）向分散液B中加入聚合物，进行磁力搅拌，搅拌时间2h，配制得到均匀的纺丝液B，其中聚合物为聚偏氟乙烯；
（3）将纺丝液B进行多针头静电纺丝，使用PTFE基布基材A进行接收，得到均匀沉积有静电纺聚合物纳米纤维的复合滤料B，其中多针头静电纺丝的针头之间绝缘，且各个针头的四周都有绝缘材料形成隔绝槽，槽的深度为针头长度的3倍，该多针头静电纺丝的工艺条件为：电源电压20KV，纺丝环境条件为温度35℃，相对湿度40％；多针头喷丝单元针头间距10cm，喷丝单元针头数量为90个；
步骤三，超细纳米纤维分散液的配制：先配制聚乙烯醇缩丁醛溶液，然后将聚乙烯醇缩丁醛溶液与超细纳米纤维加入搅拌机中进行分散，得到均匀的分散液C，其中超细纳米纤维为聚氧化乙烯；
步骤四，复合滤料浸泡处理：将步骤二得到的复合滤料B浸入步骤三得到的分散液C中，浸泡的时间为5min，取出后在50℃烘干，得到静电纺织复合滤料：纳米纤维-针刺PTFE基布滤材。
实施例三
按照以下方法进行纳米纤维-针刺PTFE基布滤材的制备：
步骤一，PTFE基布前处理：
（1）先将1.9g二氧化钛纳米纤维加入90ml乙醇中超声分散，得到均匀的分散液A；
（2）将PTFE纤维和PPS纤维按照质量比1：1进行混合，经过开松、梳理、铺网和针刺工艺，然后在分散液A中浸泡4min，然后取出在80℃烘干，获得表面沉积二氧化钛纳米纤维的PTFE基布基材A；
步骤二，静电纺丝：
（1）将无机纳米颗粒加入到溶剂中超声分散，超声分散时间为40min，得到均匀的分散液B，其中无机纳米颗粒为二氧化硅，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
（2）向分散液B中加入聚合物，进行磁力搅拌，搅拌时间3h，配制得到均匀的纺丝液B，其中聚合物为聚偏氟乙烯；
（3）将纺丝液B进行多针头静电纺丝，使用PTFE基布基材A进行接收，得到均匀沉积有静电纺聚合物纳米纤维的复合滤料B，其中多针头静电纺丝的针头之间绝缘，且各个针头的四周都有绝缘材料形成隔绝槽，槽的深度为针头长度的3倍，该多针头静电纺丝的工艺条件为：电源电压50KV，纺丝环境条件为温度30℃，相对湿度40％；多针头喷丝单元针头间距10cm，喷丝单元针头数量为90个；
步骤三，超细纳米纤维分散液的配制：先配制聚乙烯醇缩丁醛溶液，然后将聚乙烯醇缩丁醛溶液与超细纳米纤维加入搅拌机中进行分散，得到均匀的分散液C，其中超细纳米纤维为聚氧化乙烯；
步骤四，复合滤料浸泡处理：将步骤二得到的复合滤料B浸入步骤三得到的分散液C中，浸泡的时间为5min，取出后在50℃烘干，得到静电纺织复合滤料：纳米纤维-针刺PTFE基布滤材。
经检测，该滤材对对水泥行业粉尘粒径为0.05μm～15μm的颗粒的过滤效率达99.999％，过滤效果优异。