专利名称：一种复合驻极体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过滤材料。
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。
所述的复合驻极体过滤材料，由下述方法制备(1)将聚四氟乙烯多孔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而得产物。
本发明的复合驻极体过滤材料中，基膜材料一方面作为聚四氟乙烯多孔膜的骨架材料，另一方面其本身就可作为过滤材料，在复合过滤材料中用作前置过滤膜，提高材料的过滤功效。
进一步，所述的基膜材料选自下述之一聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈。
进一步，所述的基膜材料选自聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇脂。
进一步，所述的基膜材料为聚丙烯，聚丙烯由非织造布工艺制备而得。
进一步，所述的基膜材料为聚对苯二甲酸乙二醇脂。
进一步，所述的聚四氟乙烯多孔膜为双向拉伸聚四氟乙烯多孔膜。
进一步，所述的双向拉伸聚四氟乙烯多孔膜采用下述步骤制得将聚四氟乙烯分散树脂与助剂混合，通过压延法将混合物制成薄片，再用机器双向拉伸薄片，制得聚四氟乙烯多孔膜。
进一步，所述制备聚四氟乙烯多孔膜的拉伸温度为200℃～300℃。
进一步，所述的步骤(1)按下述方法进行将聚四氟乙烯多孔膜覆盖在基膜材料上，在基膜材料的熔化温度处热轧粘合。
进一步，所述的步骤(2)采用电晕放电法或热极化方法进行注极。
本发明的复合过滤材料随膜厚的增加初始表面电位增加，随注极温度的增加表面电位稳定性增加。综合考虑实际工业生产成本，进一步，所述的步骤(1)的聚四氟乙烯多孔膜膜厚为50～60μm；步骤(2)采用电晕放电法或热极化方法进行注极，注极温度为60～120℃。
本发明的有益效果在于1、极高的驻极体电荷稳定性多孔聚四氟乙烯本身就是极好的空间电荷驻极体，而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，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、表面过滤能力高聚四氟乙烯具有摩擦系数小的特点，制得的多孔膜表面光滑、质密而又多孔，粉尘无法透入滤料，粗细粉尘全部沉积在薄膜表面。复合驻极体过滤膜滤料中聚四氟乙烯薄膜起到了一次粉尘层的作用，将粉尘甚至超细粉尘全部截留在膜的表面。又因该薄膜表面光滑，有极佳的化学稳定性，不老化、又憎水，使截留在表面的粉尘很容易剥落。因此，聚四氟乙烯多孔过滤膜实行的表面过滤优于深层过滤，解决了深层过滤中不能解决的问题。
3、卓越的过滤效率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注极态(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。聚四氟乙烯多孔膜的制造工艺可使孔径控制在0.2μm～3μm之间，能够迅速有效地截留以微米计算的超细粉尘。清灰后不改变孔隙率，除尘效率一直很高，在过滤风速高而粒径细的条件下，各种聚四氟乙烯复合过滤材料都能达到99.99％以上的有效过滤，几乎实现零排放。对产品的回收非常有效，亦可回收超细颗粒的产品，降低产品损耗，也使排放达到标准要求。
4、压力损失不随使用时间的增加而增大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。聚四氟乙烯复合过滤材料在开始使用时，压力损失要高于普通非织造滤料，但由于聚四氟乙烯多孔膜表面光滑，不结露，易清灰，清灰后不改变空隙率，因此在复合过滤材料投入运行后，压力损失不随使用时间的延长而增大，基本不再变化。而普通非织造滤料清灰效果不好，随使用时间的延长，渗入滤料的粉尘越来越多，形成很厚的粉尘层，压力损失越来越大。
5、使用寿命长由于普通非织造滤料在使用中粉尘很容易进入滤料内部，而且越积越多，直到将孔堵死、板结，滤料不能再使用。而使用聚四氟乙烯复合过滤材料，过滤的粉尘很容易从膜表面清除，清灰效果好、周期长，使用的清灰压力强度较低，减小了粉尘与滤料之间摩擦，从而提高了滤料的使用寿命。
6、经济效益好(1)具有很直观的经济效益。由于使用聚四氟乙烯复合过滤材料，过滤效率可达到99.99％以上，大大降低了因超标排放带来的经济损失，过滤材料产品清灰后可重复使用，提高了经济效益。
(2)大大降低电能的消耗。聚四氟乙烯复合过滤材料清灰性能好，清灰时间短，清灰所需动力较小，清灰周期延长，节约清灰的动力费用，聚四氟乙烯复合过滤材料在使用期内压力损失较小，可用较小的风机动力或提高处理风量，即在低能耗下增加风量。
(3)减少维修费用，降低劳动强度。
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)将聚四氟乙烯多孔膜覆盖在聚丙烯膜上，在聚丙烯膜的熔化温度处热轧粘合；(2)采用电晕放电法(注极温度60℃)对复合材料进行注极而得产物。
其中聚丙烯由非织造布工艺制备而得。
所述的聚四氟乙烯多孔膜为双向拉伸聚四氟乙烯多孔膜，聚四氟乙烯多孔膜采用下述步骤制得将聚四氟乙烯分散树脂与助剂混合，通过压延法将混合物制成薄片，再用机器双向拉伸薄片，制得聚四氟乙烯多孔膜。
实施例2 聚四氟乙烯/聚丙烯腈复合驻极体过滤材料的制备(1)将聚四氟乙烯多孔膜覆盖在聚丙烯腈膜上，在聚丙烯腈膜的熔化温度处热轧粘合；(2)采用电晕放电法(注极温度120℃)对复合材料进行注极而得产物。
其中聚丙烯腈膜由非织造布工艺制备而得。
所述的聚四氟乙烯多孔膜为双向拉伸聚四氟乙烯多孔膜，聚四氟乙烯多孔膜采用下述步骤制得将聚四氟乙烯分散树脂与液体助剂混合，通过压延法将混合物制成薄片，再用机器双向拉伸薄片，制得聚四氟乙烯多孔膜。
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)将聚四氟乙烯多孔膜覆盖在聚对苯二甲酸乙二醇脂膜上，在聚对苯二甲酸乙二醇脂膜的熔化温度处热轧粘合；(2)采用电晕放电法(注极温度90℃)对复合材料进行注极而得产物。
其中聚对苯二甲酸乙二醇脂由非织造布工艺制备而得。
所述的聚四氟乙烯多孔膜为双向拉伸聚四氟乙烯多孔膜，聚四氟乙烯多孔膜采用下述步骤制得将聚四氟乙烯分散树脂与液体助剂混合，通过压延法将混合物制成薄片，再用机器双向拉伸薄片，制得聚四氟乙烯多孔膜。
实施例4 聚四氟乙烯/聚萘二甲酸乙二醇酯复合驻极体过滤材料的制备(1)将聚四氟乙烯多孔膜覆盖在聚萘二甲酸乙二醇酯膜上，在聚萘二甲酸乙二醇酯膜的熔化温度处热轧粘合；(2)采用电晕放电法(注极温度90℃)对复合材料进行注极而得产物。
其中聚萘二甲酸乙二醇酯膜采用非织造布工艺制备而得。
所述的聚四氟乙烯多孔膜为双向拉伸聚四氟乙烯多孔膜，聚四氟乙烯多孔膜采用下述步骤制得将聚四氟乙烯分散树脂与液体助剂混合，通过压延法将混合物制成薄片，再用机器双向拉伸薄片，制得聚四氟乙烯多孔膜。
实施例5 聚四氟乙烯/聚酰胺复合驻极体过滤材料的制备(1)将聚四氟乙烯多孔膜覆盖在聚酰胺膜上，在聚酰胺膜的熔化温度处热轧粘合；(2)采用电晕放电法(注极温度80℃)对复合材料进行注极而得产物。
其中聚酰胺膜采用非织造布工艺制备而得。
所述的聚四氟乙烯多孔膜为双向拉伸聚四氟乙烯多孔膜，聚四氟乙烯多孔膜采用下述步骤制得将聚四氟乙烯分散树脂与液体助剂混合，通过压延法将混合物制成薄片，再用机器双向拉伸薄片，制得聚四氟乙烯多孔膜。
比较例 复合驻极体过滤材料与普通聚丙烯驻极体的电荷稳定性测试实施例1～5制得的的复合过滤膜(聚四氟乙烯多孔膜膜厚为50～60μm)常温注极时的初始表面电位达380V，常温储存30天后表面电位保持在150V左右。普通过滤器常用滤材聚丙烯(PP)的初始表面电位一般在200V左右，常温储存10天后表面电位仅剩60～70V，加热衰减温度只有50℃左右。因此可见，本发明的复合过滤材料的驻极体稳定性明显优于聚丙烯驻极体。
权利要求
1.一种复合驻极体过滤材料，其特征在于由下述方法制备(1)将聚四氟乙烯多孔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而得产物。
2.如权利要求1所述的复合驻极体过滤材料，其特征在于所述的基膜材料选自下述之一聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈。
3.如权利要求2所述的复合驻极体过滤材料，其特征在于所述的基膜材料选自聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇脂。
4.如权利要求3所述的复合驻极体过滤材料，其特征在于所述的基膜材料为聚丙烯，聚丙烯由非织造布工艺制备而得。
5.如权利要求1所述的复合驻极体过滤材料，其特征在于所述的聚四氟乙烯多孔膜为双向拉伸聚四氟乙烯多孔膜。
6.如权利要求5所述的复合驻极体过滤材料，其特征在于所述的双向拉伸聚四氟乙烯多孔膜采用下述步骤制得将聚四氟乙烯分散树脂与助剂混合，通过压延法将混合物制成薄片，再用机器双向拉伸薄片，制得聚四氟乙烯多孔膜。
7.如权利要求6所述的复合驻极体过滤材料，其特征在于所述制备聚四氟乙烯多孔膜的拉伸温度为200℃～300℃。
8.如权利要求1所述的复合驻极体过滤材料，其特征在于所述的步骤(1)按下述方法进行将聚四氟乙烯多孔膜覆盖在基膜材料上，在基膜材料的熔化温度处热轧粘合。
9.如权利要求1所述的复合驻极体过滤材料，其特征在于所述的步骤(2)采用电晕放电法或热极化方法进行注极。
10.如权利要求9所述的复合驻极体过滤材料，其特征在于所述的步骤(1)的聚四氟乙烯多孔膜膜厚为50～60μm；步骤(2)采用电晕放电法进行注极，注极温度为60℃～120℃。
全文摘要
本发明涉及一种复合驻极体过滤材料，由下述方法制备(1)将聚四氟乙烯多孔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而得产物。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和卓越的过滤效率，压力损失不随使用时间的增加而增大，使用寿命长，经济效益好。
文档编号B01D71/00GK101073751SQ20071006787
公开日2007年11月21日 申请日期2007年4月6日 优先权日2007年4月6日
发明者陈钢进, 肖慧明 申请人:浙江科技学院