一种自清洁除尘过滤材料的制备方法及制得的过滤材料与流程

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种自清洁除尘过滤材料的制备方法及制得的过滤材料。

背景技术：

除尘布袋堪称除尘器的心脏，滤袋的选用至关重要，它直接影响除尘器的除尘效果。目前除尘过滤行业采用的布袋都有糊袋现象，即滤材的表面被水和粉尘的混合物堵塞气孔后失去了过滤的性能，尤其是在含湿温量较大的场合。一旦压差增大或者糊袋堵死，则需要拆卸清洗或者报废更换处理，成本和代价都比较高，而且设备停机也会造成额外经济损失。

专利cn201020624090.9公开了一种微细粉尘过滤材料，该过滤材料采用超细纤维做面层，普通纤维做底层的针刺复合层，过滤精度高，可有效截留0.5微米以内的粉尘，且安装使用时也不必防止其磕碰挂划，担心导致其所覆合薄膜脱落，从而达不到其预期的过滤效果，但该过滤材料在过滤之后易导致过滤材料阻塞，需要经常清洗和报废更换，导致过滤成本较高。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于现有的除尘过滤材料的表面易被水和粉尘的混合物堵塞。

本发明是采用以下技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供一种自清洁除尘过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)涂料的制备：所述涂料主要由锐钛矿型纳米tio2溶胶、正硅酸乙酯、十七氟癸基三甲氧基硅烷、去离子水、盐酸和无水乙醇混合制成；

(2)将步骤(1)中制备的涂料、水和渗透剂混合，配置成混合液，将玻璃纤维无纺布浸润在混合液中，烘干后获得自清洁除尘过滤材料。

优选的，所述锐钛矿型纳米tio2溶胶由ticl4水解后制得。

优选的，所述涂料中锐钛矿型纳米tio2溶胶占0.1-20wt％，正硅酸乙酯占0.1-20wt％，十七氟癸基三甲氧基硅烷占0.1-5wt％，余量为去离子水、盐酸和无水乙醇。

优选的，所述去离子水、盐酸和无水乙醇的的质量比为10:0.5:2。

优选的，所述步骤(2)中涂料、水、渗透剂的质量比为80:15:5，所述玻璃纤维无纺布的浸润时间为30-80min。

优选的，所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，所述脂肪醇聚氧乙烯醚中聚氧乙烯的聚合度为5。

优选的，所述步骤(2)中玻璃纤维无纺布浸润后，采用拉幅定型机进行烘干，烘干温度为150-240℃。

优选的，所述烘干温度为240℃。

优选的，所述玻璃纤维无纺布主要由玻璃纤维层和基布层制成，所述基布层的上、下层设有玻璃纤维层。

优选的，所述基布层由聚四氟乙烯或聚苯硫醚制成。

优选的，所述锐钛矿型纳米tio2溶胶制备方法包括以下步骤：

(1)取100ml水，用冰进行冷却；

(2)量取0.44mlticl4，加入到步骤(1)中的冷却水中，边加边搅拌；

(3)将步骤(2)中获得的溶液转入渗透膜袋中，用流动水漂洗至溶液变成凝胶。

本发明还提供一种由上述制备方法制得的自清洁除尘过滤材料。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明的制备方法成本低，易于工业化生产；

(2)本发明制备的自清洁除尘过滤材料具有一定的疏水性，同时自清洁效果较好；

(3)本发明制备的自清洁除尘过滤材料可广泛应用于工业、民用过滤、除尘行业。

附图说明

图1为本发明实施例5中未经处理的过滤材料的疏水性能图；

图2为本发明实施例5中自清洁除尘过滤材料的疏水性能图；

图3为本发明实施例6中未经处理和处理后的过滤材料自清洁性能测试实验图；图中a为未经处理的过滤材料；b为经涂料处理后的过滤材料。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

实施例1

锐钛矿型纳米tio2溶胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)取100ml水，用冰进行冷却；

(2)量取0.44mlticl4，加入到步骤(1)中的冷却水中，边加边搅拌；

(3)将步骤(2)中获得的溶液转入渗透膜袋中，用流动水漂洗至溶液变成凝胶，即为锐钛矿型纳米tio2溶胶。

实施例2

玻璃纤维无纺布的制备方法，包括以下步骤：

玻璃纤维通过针刺无纺布生产线，分别经过开松、混合、梳理、铺网、针刺、收卷环节，得到玻璃纤维无纺布，其中铺网环节需要在上下层玻璃纤维层中添加基布层，其中基布层的材料为聚四氟乙烯。

针刺玻璃纤维无纺布的制备：该制备方法为现有技术，可采用下述方法制备而成，现有技术中制备的玻璃纤维无纺布也同样适用。

(1)成网前准备

①选择纤维

依据产品性能的要求，选择2d短玻璃纤维*51mm、2.5d短玻璃纤维*51mm，称重开松混合；

②开包机开棉

粗开松工序

由三台称重开包机，把所需要的2d*51mm、2.5d*51mm，按(1-8)：(0.1-5)的质量比投入到输送平帘上，送入到粗开松机，使块状卷曲压实的玻璃纤维得到初步开松，该机由10块钢制钉板组成，转速为1250r/min，制得初步开松的短纤；

混棉工序

经过初步开松的短纤，通过风送和旋风分离器的作用，使其均匀分布在混棉大仓进行沉积，保证棉层高度一致，通过平帘和角钉斜帘的共同作用，使其输送到精开机；该混棉大仓的尺寸为：4100×2300×4200mm；

精开松工序

原料经过混棉充分混合后，喂入精开松机，在精开松机内进行充分开松和预梳理，使玻璃纤维进一步开松、拉直，通过风机喂入下道工序；该机由10块钢制钉板组成，转速为1440r/min；

气压棉箱给棉

经过精开机的玻璃纤维通过风送管道进入到气压棉箱的上棉箱，通过给棉罗拉和道夫的作用使玻璃纤维以“雪花状”落到下棉箱中，然后以均衡压力的方式把玻璃纤维定积给出，保证纤维层体密度一致；

③梳理

梳理机接收气压棉箱给入的玻璃纤维，进入到给棉辊后，通过双锡林双道夫的作用，梳理成均匀的5-20克/平方米双层玻璃纤维网状薄层；

铺网

①交叉铺网

5-20克/平方米玻璃纤维网经过夹持碳帘的握持输送，使纤维网在不受外力的作用下，通过往复作用，使单面铺网达到7-18层，上下共两面。在上下两面中间添加基布层，其中基布层的材料为聚四氟乙烯。总棉网厚度为10-40cm供下道工序使用；

②喂入机

在针刺机前喂入，使玻璃纤维网在针刺前均匀的夹持喂入针区；

针刺机加固

①预针刺加固

将经过梳理、铺网形成的玻璃纤维网通过预针刺工序将纤维网初步缠结定型，保证原纤维网的方向不变，该机为单针板上针刺机，针板布针密度为4500枚/米；

②主针刺加固

将经过预针刺机初步缠结的玻璃纤维网通过主针刺机进一步针刺缠结。该机为双针板异位对刺针刺机，针板布针密度为13000枚/米；

③修面针刺加固

将经过主针刺加固缠结的针刺无纺布通过修面针刺机正反两面针刺，达到成型针刺无纺布表面平整，无毛刺、骨痕现象，针板布针密度为14000枚/米；

④储布

用储布张力架进行储布；

⑤成卷

用自动定长切边卷绕机进行成卷收卷。

实施例3

自清洁除尘过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取：称取实施例1中制备的100g锐钛矿型二氧化钛溶胶、25g正硅酸乙酯、25g十七氟癸基三甲氧基硅烷、280g去离子水、14g盐酸、56g无水乙醇；

(2)涂料的制备：将锐钛矿型二氧化钛溶胶与正硅酸乙酯用无水乙醇稀释搅拌均匀，加入去离子水后，继续搅拌均匀呈胶体状，制成涂料；

(3)将实施例2中制备的玻璃纤维无纺布浸润在步骤(2)制备的混合液中，浸润时间为30min，其中浸渍前将涂料：水：脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为80:15:5配置成混合液，其中脂肪醇聚氧乙烯醚中聚氧乙烯醚的聚合度为5，浸润完成后，将浸润后的玻璃纤维无纺布置于拉幅定型机中，进行烘干，烘干温度为150℃，烘干时间为20min，即制得自清洁除尘过滤材料。

实施例3

自清洁除尘过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取：称取实施例1中制备的100g锐钛矿型二氧化钛溶胶、25g正硅酸乙酯、5g十七氟癸基三甲氧基硅烷、296g去离子水、14.8g盐酸、59.2g无水乙醇；

(2)涂料的制备：将锐钛矿型二氧化钛溶胶与正硅酸乙酯用无水乙醇稀释搅拌均匀，加入去离子水后，继续搅拌均匀呈胶体状，制成涂料；

(3)将实施例2中制备的玻璃纤维无纺布浸润在步骤(2)制备的混合液中，浸润时间为50min，其中浸渍前将涂料：水：渗透剂的质量比为80:15:5配置成混合液。浸润完成后，将浸润后的玻璃纤维无纺布置于拉幅定型机中，进行烘干，烘干温度为200℃，烘干时间为15min，即制得自清洁除尘过滤材料。

实施例4

自清洁除尘过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取：称取实施例1中制备的100g锐钛矿型二氧化钛溶胶、25g正硅酸乙酯、15g十七氟癸基三甲氧基硅烷、288g去离子水、14.4g盐酸、57.6g无水乙醇；

(2)涂料的制备：将锐钛矿型二氧化钛溶胶与正硅酸乙酯用无水乙醇稀释搅拌均匀，加入去离子水后，继续搅拌均匀呈胶体状，制成涂料；

(3)将实施例2中制备的玻璃纤维无纺布浸润在步骤(2)制备的混合液中，浸润时间为80min，其中浸渍前将涂料：水：脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为80:15:5配置成混合液，其中脂肪醇聚氧乙烯醚中聚氧乙烯醚的聚合度为5。浸润完成后，将浸润后的玻璃纤维无纺布置于拉幅定型机中，进行烘干，烘干温度为240℃，烘干时间为10min，即制得自清洁除尘过滤材料。

实施例5

疏水性实验

(1)配制不同配比的混合液，涂料、水、渗透剂的质量比为80:15:5、80:10:10、80:5:15、85:10:5、90:5:5，采用轧烘焙方法对滤料进行整理，100℃预烘5min后，160℃焙烘2min；

(2)根据国家标准gb/t6719-2009使用m232喷淋式拒水性能测试仪测试滤料的防水性能，并评价滤料的疏水等级，结果如表1所示，可以看到质量比为80:15:5是最佳比例；

表1为涂料、水、渗透剂不同配比条件下制备的滤料其放水性能表

图1未处理的过滤材料的疏水性能图，图2为实施例3中制备的自清洁除尘过滤材料的疏水性能图，可以看出，实施例3中制备的自清洁除尘过滤材料疏水性能较好。

实施例6

自清洁性能测试

将一块一半做了自清洁图层处理的过滤材料放置于室外的窗台上，放置时长为8个月；如图3所示，a为未经处理的过滤材料，b为经本实施例3中制备的过滤材料，用水冲后，经涂料处理的部分清洁明亮，而无处理的部分污物仍在其表面。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，与本发明构思无实质性差异的各种工艺方案均在本发明的保护范围内。