专利名称：：纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及空气过滤器的过滤介质，具体地讲，是一种纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料及其制备方法。空气过滤即气滤，是指通过滤料将空气中的污染粒子接近完全地去除。滤料是可将分散于弥散的流体中的固体颗料分离出来的多孔材料，弥散的流体可以是气体或液体。滤料的种类有纤维滤料、微孔滤膜及覆膜滤料。滤料决定着过滤过程的效果和效益。玻璃纤维滤料以其耐高温、耐腐蚀性强，尺寸稳定性好而广泛应用于过滤材料领域，但是存在过滤效率低、长时间运行后阻力增大、不能反复使用等问题，尤其对1微米以下的微细粉尘回收率不高，因此无法应于用对过滤精度要求高的电子洁净场所。为此，人们采用在玻璃纤维表面覆膜的工艺提高玻璃纤维滤料的过滤效率，降低运行阻力。目前，国内玻璃纤维覆膜滤料的覆合工艺有两种一种是用胶粘剂将薄膜粘合在玻璃纤维基布上(简称，胶粘法)，如中国专利CN2825066采用在玻璃纤维基布上粘接膨化微孔聚四氟乙烯薄膜，用这种工艺生产的滤料，当温度达到IO(TC时，粘合用的胶粘剂已经熔化，容易出现膜子脱落的问题；另一种覆合方法是国际上通用的热压覆合技术，用这种技术生产的玻璃纤维覆膜滤料，除尘效率高，运行阻力低，使用寿命长，无膜子脱落现象，如中国专利CN101406811，先用聚四氟乙烯纤维与玻璃纤维混纺形成基布，然后与聚四氟乙烯表面膜进行高温热压。该工艺存在的缺点是(1)覆和用膜的平均孔径0.23i！m，除尘效率有限；(2)成本高。
发明内容本发明的目的之一在于纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料，以提高玻璃纤维滤料的过滤效率，以满足目前玻璃纤维滤料在更广范围的应用，同时在阻力不变的情况，为保证玻璃纤维滤料向更高过滤级别的环境发展。为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料，其特征在于由玻璃纤维滤料和结合在该玻璃纤维滤料表面的纳米纤维构成，所述玻璃纤维滤料的平均孔径《20iim，所述纳米纤维的平均直径《0.05iim。所述纳米纤维层的厚度为0.020.04mm。本发明的另一目的在于提供一种纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料的制备方法，包括步骤(1)、玻璃纤维滤料在牵引机构带动下经过在离心盘和集电极之间产生的电场；步骤(2)、聚合物溶液泵入离心盘中，在高速旋转的离心盘作用下在所述电场中产生纳米纤维，该纳米纤维被带向集电极并沉积在所述玻璃纤维滤料的表面；步骤(3)、将表面结合纳米纤维的玻璃纤维滤料干燥。
背景技术：
：3本发明的方法结合离心纺丝和电纺丝的相关理念，以玻璃纤维滤料为基层，在其表面复合纳米纤维。纳米纤维可产生于一个或多个毛细孔，喷出的纤维平均直径在0.05m以下，并且以一层纳米纤维层附着在基层表面，达到在阻力不变的情况，提升滤料过滤效率的目的。上述制备方法中，所述聚合物溶液是具有锰含量为4400050000g/mol的聚酰胺6，聚酰胺6的浓度为1020wt^，溶剂为蚁酸。所述聚合物溶液的流速为1020ml/min。所述离心盘(2)的旋转速度为65007500rpm。所述离心盘(2)与所述集电极(1)之间的距离为6275cm。所述离心盘(2)与所述集电极(1)之间的电位能110200KV。步骤(3)中所述干燥温度为120150°C。与现有技术相比，本发明的有益效果是(1)在阻力不变的情况，提高玻璃纤维滤料的过滤效率；(2)由于复合后的新型过滤材料由以前的深沉过滤变为表面过滤(深沉过滤指粉尘以及杂质在纤维内部被吸附或阻挡，不易清吹)，粉尘、杂质都被阻挡在表面层，易于清灰，能够反复使用。(3)工艺成本低。(4)玻璃纤维滤料自身为矿物原料，会自动粉化，而纳米纤维材料为聚氨酯材料，在一定的环境下会自动降解，此新型复合材料不会对环境造成危险，属于环保产品。图1为本发明制备方法的工艺流程图。图2为本发明生产的纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料的电镜图。具体实施例方式下面结合实施例进一步对本发明加以说明。参见图1，为生产纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料的装置，主要由集电极1、离心盘2、注液泵3、电机4、集电极电源5、牵引辊6、红外线加热装置7和高压气源8组成，其中集电极1经导线与集电极电源5相连，在集电极1前方安装离心盘2，通电后在集电极1与离心盘2之间的空间产生电场。离心盘2由电机4带动旋转，且该离心盘2的进料口经管道与注液泵3的出口连通。牵引辊6带动玻璃纤维滤料在集电极1和离心盘2之间运动，在集电极1和离心盘2之后设有红外线加热装置7。本发明的工艺为先根据客户需要生产或购买不同尺寸、型号的玻璃纤维滤料，本实施例中所采用的玻璃纤维滤料为玻璃纤维滤纸，按照图1中所示的箭头方向将玻璃纤维滤料穿过牵引辊6，收巻处为自动收巻装置。开启电机4，然后开启注液泵3、高压气源8以及集电极电源5。经混合后的聚合物溶液经注液泵3打入管道，在管道处经高压气源8加压后，聚合物溶液以一定的速度泵入离心盘2中，聚合物溶液经高速旋转的离心盘2将其分散成很细小的纳米纤维，进入在离心盘与集电极之间的电场，在电场作用下纳米纤维被引导至集电极1并沉积在玻璃纤维滤料表面，到达玻璃纤维滤料后，由于玻璃纤维滤料有一定的吸水能力，纳米纤维很快扩散到整个玻璃纤维滤料。由于结合在玻璃纤维滤料上的纳米纤维有一定的湿度，为考虑经济性和批量生产性，在其后端增设一段红外线加热装置7以便溶剂的蒸发，经过加热段玻璃纤维滤料表面上会形成一层很薄的干燥的纳米纤维层。最后经过牵引辊6进入收巻处，完成整个生产过程。出于环保考虑，本发明的工艺所用聚合物溶液的配方为具有锰含量为44000g/mol的聚酰胺6(购自德国BASF公司的聚酰胺3300)，聚酰胺6的浓度为10wt^，溶剂是蚁酸。聚氨酯材料在一定的环境下会自动降解，不会对环境造成危险。当然本发明的聚合物溶液也可以采用其它聚合物。具体实施例14表1为本发明各实施例所用玻璃纤维滤料的性能。表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2为本发明各实施例的工艺参数。表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表3为本发明各实施例制得的产品与复合前的玻璃纤维滤料性能的对比表3:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3说明在玻璃纤维滤料基层上喷涂一层纳米纤维层后，其过滤效率大大增加，但阻力未发生变化。图2表示的是本发明生产的纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料的电镜图。图中的小珠是过滤后的粉尘、杂质等污染物。从图片中可以看出，80_90%的粉尘、杂质等污染物都是被纳米纤维层所阻挡和吸附，经过一段时间的使用后，粉尘在表面累计形成滤饼，由粉尘阻挡灰尘或杂质进行受保护空间，达到一定时间后，将其取出进行清灰，达到反复使用的目的，其余的10%_20%的量才进入基层玻璃纤维滤料被过滤。复合后的纳米纤维层具有微孔小、孔率大等特点，大部分粉尘都是被吸附在纳米纤维上，在使用后可以通过风吹可以清灰，并且可以反复使用。该技术也解决了玻璃纤维滤料不能清洗和反复使用的难题。权利要求一种纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料，其特征在于由玻璃纤维滤料和结合在该玻璃纤维滤料表面的纳米纤维构成，所述玻璃纤维滤材料的平均孔径≤20μm，所述纳米纤维的平均直径≤0.05μm。2.根据权利要求1所述的纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料，其特征在于所述纳米纤维层的厚度为0.020.04mm。3.如权利要求1所述的纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料的制备方法，其特征在于包括步骤(1)、玻璃纤维滤料在牵引机构带动下经过在离心盘(2)和集电极(1)之间产生的电场；步骤(2)、聚合物溶液泵入离心盘(2)中，在高速旋转的离心盘(2)作用下在所述电场中产生纳米纤维，该纳米纤维被带向集电极(1)并沉积在所述玻璃纤维滤料的表面；步骤(3)、将表面结合纳米纤维的玻璃纤维滤料干燥。4.根据权利要求3所述的纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料的制备方法，其特征在于所述聚合物溶液是具有锰含量为4400050000g/mol的聚酰胺6，聚酰胺6的浓度为1020wt^，溶剂为蚁酸。5.根据权利要求3所述的纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料的制备方法，其特征在于所述聚合物溶液的流速为1020ml/min。6.根据权利要求3所述的纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料的制备方法，其特征在于所述离心盘(2)的旋转速度为65007500rpm。7.根据权利要求3所述的纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料的制备方法，其特征在于所述离心盘(2)与所述集电极(1)之间的距离为6275cm。8.根据权利要求3所述的纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料的制备方法，其特征在于所述离心盘(2)与所述集电极(1)之间的电位能110200KV。9.根据权利要求3所述的纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述干燥温度为120150°C。全文摘要本发明公开了一种纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料，由玻璃纤维滤料和结合在该玻璃纤维滤料表面的纳米纤维构成，所述玻璃纤维滤料的平均孔径≤20μm，所述纳米纤维的平均直径≤0.05μm。同时本发明还公开了一种纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料的制备方法，步骤(1)玻璃纤维滤料在牵引机构带动下经过在离心盘和集电极之间产生的电场；步骤(2)聚合物溶液泵入离心盘中，在高速旋转的离心盘作用下在所述电场中产生纳米纤维，该纳米纤维被带向集电极并沉积在所述玻璃纤维滤料的表面；步骤(3)将表面结合纳米纤维的玻璃纤维滤料干燥。本发明在阻力不变的情况，提高了玻璃纤维滤料的过滤效率；此外，该玻璃纤维滤料易于清灰。文档编号B01D39/14GK101721855SQ20091019172公开日2010年6月9日申请日期2009年12月4日优先权日2009年12月4日发明者刘军,郭茂申请人:重庆再升科技发展有限公司