一种针对焊接烟尘的过滤材料的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种空气净化的过滤材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]焊接工艺在我国的机械加工制造业中是不可或缺的重要工艺，然而其伴随而来的废气污染、粉尘污染、有毒有害气体污染是焊工在操作时面临的三大“杀手”。焊接自动化虽可以在一定程度上缓解焊接作业强度，但仍不能完全实现无人操作，单纯依靠排风和排烟设备无法完全保证焊工的健康。因此，焊接工人所受到的安全威胁备受企业与媒体的关注。
[0003]目前市场上已经有了焊工防尘口罩，但是在吸附除尘性能差和价格贵的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是要解决现有焊工防尘口罩存在吸附除尘性能差的问题；而提供一种针对焊接烟尘的过滤材料的制备方法。
[0005]—种针对焊接烟尘的过滤材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的:
[0006]—、制备麦饭石粉体:以块状麦饭石为原材料，对块状麦饭石进行研磨，得到麦饭石粉体；
[0007]二、制备麦饭石纳米级颗粒:利用水热法对麦饭石粉体进行溶解再结晶，制成麦饭石纳米级颗粒；
[0008]三、表面修饰:利用硅烷偶联剂对麦饭石纳米级颗粒进行表面修饰，得到表面修饰后的粒子；
[0009]四、加热共混:在温度为180?220°C下将高聚物聚丙烯与表面修饰后的粒子进行加热共混，得到高聚化合物；所述的高聚物聚丙烯与表面修饰后的粒子的体积比为8:1 ;
[0010]五、碳化:在氮气气氛下对高聚化合物进行加热升温至600?650°C，并在温度为600?650°C进行碳化处理，得到碳化产物；
[0011]六、熔体纺丝:将碳化产物与纺丝原料进行混合，得到复合纤维体，对复合纤维体进行熔体纺丝，得到麦饭石功能纤维；所述的碳化产物与纺丝原料的体积比为1:2 ;
[0012]七、催化活化改性:将麦饭石功能纤维浸入改性液中进行改性处理，取出后烘干，得到催化活化改性后麦饭石功能纤维；
[0013]八、水刺成型:利用水刺法对催化活化改性后麦饭石功能纤维进行处理，得到麦饭石功能性过滤材料，即为针对焊接烟尘的过滤材料。
[0014]本发明与现有技术相比的优点:
[0015]—、麦饭石成本十分低廉，分布广泛，开发难度低，丰富的原材料能适应现有市场需求；二、麦饭石纤维的多孔性海绵状特殊结构有较强的静电吸引作用，在有毒有害气体吸附能力上优于市场现有的普通口罩的内衬材料；三、经过催化活化改性后的麦饭石纤维提高了其中孔率，进一步增强了对焊接烟尘物理化学吸附能力；四、麦饭石纤维健康无污染，绿色环保，无毒无害并且具有一定的生物活性；五、麦饭石纤维应用面广，可推广程度高。
【具体实施方式】
[0016]【具体实施方式】一:本实施方式是一种针对焊接烟尘的过滤材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的:
[0017]—、制备麦饭石粉体:以块状麦饭石为原材料，对块状麦饭石进行研磨，得到麦饭石粉体；
[0018]二、制备麦饭石纳米级颗粒:利用水热法对麦饭石粉体进行溶解再结晶，制成麦饭石纳米级颗粒；
[0019]三、表面修饰:利用硅烷偶联剂对麦饭石纳米级颗粒进行表面修饰，得到表面修饰后的粒子；
[0020]四、加热共混:在温度为180?220°C下将高聚物聚丙烯与表面修饰后的粒子进行加热共混，得到高聚化合物；所述的高聚物聚丙烯与表面修饰后的粒子的体积比为8:1 ;
[0021]五、碳化:在氮气气氛下对高聚化合物进行加热升温至600?650°C，并在温度为600?650°C进行碳化处理，得到碳化产物；
[0022]六、熔体纺丝:将碳化产物与纺丝原料进行混合，得到复合纤维体，对复合纤维体进行熔体纺丝，得到麦饭石功能纤维；所述的碳化产物与纺丝原料的体积比为1:2 ;
[0023]七、催化活化改性:将麦饭石功能纤维浸入改性液中进行改性处理，取出后烘干，得到催化活化改性后麦饭石功能纤维；
[0024]八、水刺成型:利用水刺法对催化活化改性后麦饭石功能纤维进行处理，得到麦饭石功能性过滤材料，即为针对焊接烟尘的过滤材料。
[0025]麦饭石具有双重的吸附性。一方面是因为它的主要成分是硅酸盐，吸附性能良好；另一方面由于麦饭石多含高岭石等黏土矿物，在电镜下可观察到，它具有多孔性海绵状特殊结构，有强烈的静电引力，使它与其他物质的接触面积大大增加，因此麦饭石对金属、有机物、有害气体等良好的吸附作用。本发明利用麦饭石为原材料制作的过滤材料，可以有效地解决这个问题。
[0026]麦饭石成本十分低廉，分布广泛，开发难度低，丰富的原材料能适应现有市场需求。
[0027]麦饭石纤维的多孔性海绵状特殊结构有较强的静电吸引作用，在有毒有害气体吸附能力上优于市场现有的普通口罩的内衬材料。
[0028]经过催化活化改性后的麦饭石纤维提高了其中孔率，进一步增强了对焊接烟尘物理化学吸附能力。
[0029]麦饭石纤维健康无污染，绿色环保，无毒无害并且具有一定的生物活性。
[0030]本实施方式直被的麦饭石功能性过滤材料应用面广，可推广程度高。
[0031]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:步骤一中以块状麦饭石为原材料，对块状麦饭石进行研磨，得到粒度为I μ m?100 μ m的麦饭石粉体。其他与【具体实施方式】一相同。
[0032]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一不同点是:步骤二中利用浓度为lmol/L的NaOH溶液对麦饭石粉体进行溶解再结晶处理，制成麦饭石纳米级颗粒。其他与【具体实施方式】一或二相同。
[0033]本实施方式所述的溶解再结晶处理具体操作如下:在温度为300°C和压力为70.3MPa的条件下，将麦饭石粉体溶于浓度为lmol/L的NaOH溶液中至饱和为止，烘干后得到麦饭石纳米级颗粒。
[0034]本实施方式所述的麦饭石纳米级颗粒的纯度为95%以上。
[0035]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同点是:步骤三中利用乙醇对硅烷偶联剂进行稀释，得到硅烷偶联剂稀溶液，然后将麦饭石纳米级颗粒浸入硅烷偶联剂稀溶液进行表面修饰，表面修饰处理3h，取出后烘干得到表面修饰后的粒子；所述的硅烷偶联剂稀溶液中硅烷偶联剂与乙醇的配比为I: 18。其他与【具体实施方式】一至三相同。
[0036]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同点是:步骤四中在温度为180?220°C下将高聚物聚丙烯与表面修饰后的粒子进行加热共混，加热共混2h，得到高聚化合物；所述的高聚物聚丙烯与表面修饰后的粒子的质量比为8:1。其他与【具体实施方式】一至四相同。
[0037]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同点是:步骤五中在氮气气氛下对高聚化合物进行加热升温至600?650°C，并在温度为600?650°C进行碳化处理，碳化处理24h，得到碳化产物。其他与【具体实施方式】一至五相同。
[0038]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同点是:步骤七中所述的改性液的溶剂为水，溶质为AlCl3,0.03%的ZnCl2,0.03%的NH4Cl, 0.05%的NaH2PO4,且改性液中AlCl3的质量分数为0.03%, ZnCl 2的质量分数为0.03%, NH4Cl的质量分数为0.03%，NaH2PO4的质量分数为0.05%。其他与【具体实施方式】一至六相同。
[0039]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同点是:步骤七中将麦饭石功能纤维浸入改性液中进行改性处理，改性处理24h?30h，取出后烘干，得到催化活化改性后麦饭石功能纤维。其他与【具体实施方式】一至七相同。
[0040]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同点是:步骤八中将催化活化改性后麦饭石功能纤维加压排除气体，然后压实得到纤网，采用水刺机，利用高压水枪向纤网喷射酸碱度为中性的水，然后真空干燥24h，得到麦饭石功