细微颗粒过滤用防静电过滤材料及其制备方法与流程

1.本发明属于过滤介质的技术领域，具体涉及细微颗粒过滤用防静电过滤材料及其制备方法。


背景技术：

2.颗粒在通过滤料时，由于滤料的拦截作用，粉尘被滤料阻留下来，随着过滤过程的进行，粉尘在滤料表面形成粉尘层，同时阻力不断增加，从而影响过滤的效率，尤其是对细微颗粒进行过滤时，细微颗粒逐渐在滤料空隙内部堆积，并且随着过滤的进行，其堵塞问题越来越严重，使得细微颗粒的过滤效率严重降低。此外，细微颗粒之间的碰撞容易产生静电，在一些工作场合，尤其是在石油化工、钢铁冶炼、燃煤电厂、垃圾焚烧、水泥等工业领域中，静电甚至会造成燃烧、爆炸、局部击穿或放电的现象，带来严重的人身、财产隐患。
3.随着环境质量标准的不断提高，细微颗粒的排放控制已逐渐提上了日程，因而，如何提供一种防静电、适用于细微颗粒过滤且过滤效果好的过滤材料逐渐成为现在研究的重点，目前已有相关文献资料记载，并取得一定的成果。例如，在现有技术中，专利号为cn105056631a的“一种防静电油烟空气过滤材料及其制备方法”将聚丙烯纤维和亚麻纤维、醋酸纤维、天丝纤维多种纤维材料复合作为载体，通过纤维材料和吸油树脂材料相结合，使过滤材料对油烟具有良好的过滤性能，但是纤维成分单一，单纯的织物更容易阻塞，所制得的防静电油烟空气过滤材料的净化效率为83.1％，其净化效果有待进一步的优化和提升。又如，专利号为cn105113241a的“一种防静电油烟过滤材料及其制备方法”得到的活性粉体比表面积大、孔隙率高，对油烟气中的有害成分和颗粒污染物有良好的截滤、净化功效，其净化效率得到了一定的提升，过滤效率达到了95.7％，但是该专利中的防静电油烟过滤材料的构成仍然比较单一，无法缓解阻塞所带来的过滤效率降低的问题，该过滤材料仍有待进一步的优化和提升。


技术实现要素：

4.针对上述现有领域存在的问题，本发明的目的是提供一种过滤效率高、防静电性能好、功能性强且经济实用的细微颗粒过滤用防静电过滤材料。为实现本发明的目的，采用如下技术方案：
5.一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料，包括
6.过滤层，所述过滤层由第一过滤层、设置于第一过滤层上表面和/或下表面的第二过滤层构成，且所述第一过滤层为非织造布基布，所述第二过滤层为纤维过滤层，所述第二过滤层由至少一种纤维无序缠结而成的互穿网络结构构成，且所述纤维过滤层内含有防静电粒子；以及
7.表层，所述表层设置于第二过滤层上远离第一过滤层的一侧，所述表层由纺丝纤维经过混纺形成具有一定直径的纤维网，且所述表层的纤维与第二过滤层的纤维相容，所述表层纤维的平均直径不小于第二过滤层的纤维平均直径；所述表层上远离第二过滤层的
表面设有含光滑粒子的防护层。
8.优选的，所述防静电粒子为导电纳米氧化银、导电纳米氧化金、导电纳米氧化锌或导电纳米氧化锡中的一种或多种。
9.优选的，所述光滑粒子为硅油、脂肪酸酰胺或聚酯中的一种。
10.优选的，所述非织造布基布为熔喷无纺布或纺粘无纺布中的一种。
11.优选的，所述纤维过滤层中的纤维包含变性聚丙烯腈纤维、胶粘纤维或醋酯纤维中的至少一种。
12.优选的，所述表层的纤维为变性聚丙烯腈纤维、胶粘纤维或醋酯纤维中的一种。
13.优选的，所述过滤层的厚度为0.1-20μm，所述表层的厚度为0.08-0.15μm，所述防护层的厚度为0.05-0.12μm。
14.为达上述目的，本发明还提供了一种上述细微颗粒过滤用防静电过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
15.1)配制防静电喷液：按重量份，称取一定量的防静电粒子及成膜剂，并配置成溶液；
16.2)制备过滤层：通过熔喷或纺粘无纺布，制备第一过滤层，然后在第一过滤层上表面和/或下表面通过混纺制得第二过滤层，具有广泛的耐化学品性，以制得过滤层；
17.3)制备防静电结构：将步骤1)所配制的防静电喷液均匀地电喷到第二过滤层上，真空下干燥，得到内含有防静电粒子的过滤层；
18.4)制备表层：采用变性聚丙烯腈纤维、胶粘纤维或醋酯纤维中的一种经过混纺形成具有一定直径的纤维网，即形成表层，然后将该表层与第二过滤层上远离第一过滤层的一侧以互穿网络结构加固为一体，以将表层连接于第二过滤层的表面；
19.5)制备防护层：向步骤4)所制备的表层上远离第二过滤层的表面均匀地喷洒硅油、脂肪酸酰胺或聚酯中的一种，从而在过滤材料的表层制备含光滑粒子的防护层；
20.6)热定型：将步骤5)得到的含防护层的过滤材料置于120-160℃下热定型24-48h，制得细微颗粒过滤用防静电过滤材料。
21.优选的，步骤2)所述制备过滤层中制备第一过滤层包括以下步骤：
22.(a)将成纤材料流经停留时间基本均一的模腔；
23.(b)将步骤(a)中的成纤材料通过喷丝孔形成丝条并喷出；
24.(c)用空气或其它流体将步骤(b)中的丝条细化成纤维；
25.(d)收集步骤(c)细化后的纤维成为非织造织物网。
26.优选的，所述成膜剂为丙烯酸乳液或戊二醇单异丁酸酯中的一种，且所述成膜剂与防静电粒子的重量比为1：(1-3)。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设置了由第一过滤层和第二过滤层构成的过滤层，通过多重过滤，显著提高了对细微颗粒的过滤效率，且过滤效果良好；本发明在第二过滤层的表面设置防静电粒子，使得整体结构的过滤、清灰、防静电功能显著，并且限定了第一过滤层由非织造物构成，不但降低了成本，还使得纤维间的空隙更加可控，在进一步增强其滤过性能的同时，还能扩大其应用范围；此外，本发明还在表层设置了含光滑粒子的防护层，光滑粒子的设置不但可以缓解颗粒过滤下降过程中被滤料阻留、拦截的状况，通过促进颗粒与滤料表面的润滑，从而达到提高过滤效率的效果，还可以在过滤完成
后，促进该过滤材料表面杂质的清除，功能性强。
附图说明
28.图1为本发明一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料中具体实施例1的主视结构示意图；
29.图2为本发明一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料中具体实施例2的主视结构示意图；
30.图3为本发明一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料的制备方法的流程图；
31.图4为本发明中第一过滤层的制备方法的流程图；
32.图中，1-过滤层，101-第一过滤层，102-第二过滤层，2-表层，3-防护层，4-防静电粒子，5-光滑粒子。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.具体实施例1
35.图1为本发明一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料中具体实施例1的主视结构示意图，从中可以看出，本发明的一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料，包括过滤层1和表层2。
36.本发明的过滤层1由第一过滤层101、设置于第一过滤层101上表面的第二过滤层102构成，该第一过滤层101为非织造布基布，即为熔喷无纺布，第二过滤层102为纤维过滤层，其由至少一种纤维无序缠结而成的互穿网络结构构成，在该实施例中，该纤维过滤层中的纤维包含变性聚丙烯腈纤维和胶粘纤维，且在纤维过滤层内含有防静电粒子4，即为导电纳米氧化银，起到防静电的作用。
37.本发明的表层2设置于第二过滤层102上远离第一过滤层101的一侧，该表层2由纺丝纤维经过混纺形成具有一定直径的纤维网，具体地该表层2的纤维为变性聚丙烯腈纤维，且该表层2的纤维与第二过滤层102的纤维相容，使得结构之间更加融合、发挥更好的过滤作用，该表层2纤维的平均直径大于第二过滤层102的纤维平均直径，起到多重过滤、深度除杂的作用；在表层2上远离第二过滤层102的表面还设有含光滑粒子5的防护层3，该光滑粒子5为硅油，在过滤过程中，光滑粒子既可以促进颗粒与该过滤材料的结合，从而高效地过滤排出，提高了过滤效率，又可以在使用完成后，促进该过滤材料表面杂质的清除，功能性强，有利于推广和应用。
38.在本实施例中，具体的，过滤层1的厚度为0.1μm，表层2的厚度为0.08μm，防护层3的厚度为0.05μm，整体结构轻薄，不但有利于节约资源，还方便其应用，实用性强。
39.图3为本发明一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料的制备方法的流程图，并且结合图4，从中可以看出，本发明的一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料的制备方法，具体包括以下步骤：
40.步骤s1：配制防静电喷液：按重量份，称取一定量的防静电粒子及成膜剂，并配置成溶液。在本步骤中，成膜剂为丙烯酸乳液，且该成膜剂与防静电粒子的重量比为1：1。
41.步骤s2：制备过滤层：通过熔喷无纺布制备第一过滤层，然后在第一过滤层上表面通过混纺(即变性聚丙烯腈纤维和胶粘纤维)制得第二过滤层，具有广泛的耐化学品性，以制得过滤层。
42.在本步骤中，制备过滤层中制备第一过滤层时，首先将成纤材料流经停留时间基本均一的模腔；再将成纤材料通过喷丝孔形成丝条并喷出；然后用空气或其它流体将丝条细化成纤维；最后收集细化后的纤维形成非织造织物网。
43.步骤s3：制备防静电结构：将步骤s1所配制的防静电喷液均匀地电喷到第二过滤层上，真空下干燥，得到内含有防静电粒子的过滤层。
44.步骤s4：制备表层：采用变性聚丙烯腈纤维经过混纺形成具有一定直径的纤维网，即形成表层，然后将该表层与第二过滤层上远离第一过滤层的一侧以互穿网络结构加固为一体，以将表层连接于第二过滤层的表面。
45.步骤s5：制备防护层：向步骤s4所制备的表层上远离第二过滤层的表面均匀地喷洒硅油，从而在过滤材料的表层制备含光滑粒子的防护层。
46.步骤s6：热定型：将步骤s5得到的含防护层的过滤材料置于120℃下热定型48h，制得细微颗粒过滤用防静电过滤材料，并对其进行过滤净化实验，得到其pm0.3的过滤效率达到99.98％。
47.具体实施例2
48.图2为本发明一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料中具体实施例2的主视结构示意图，从中可以看出，本发明的一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料，包括过滤层1和表层2。
49.本发明的过滤层1由第一过滤层101、设置于第一过滤层101上表面和下表面的第二过滤层102构成，该第一过滤层101为非织造布基布，即为纺粘无纺布，第二过滤层102为纤维过滤层，其由至少一种纤维无序缠结而成的互穿网络结构构成，在该实施例中，该纤维过滤层中的纤维包含胶粘纤维和醋酯纤维，且在纤维过滤层内含有防静电粒子4，即为导电纳米氧化金和导电纳米氧化锌的混合物，起到防静电的作用。
50.本发明的表层2设置于第二过滤层102上远离第一过滤层101的一侧，该表层2由纺丝纤维经过混纺形成具有一定直径的纤维网，具体地该表层2的纤维为胶粘纤维，且该表层2的纤维与第二过滤层102的纤维相容，使得结构之间更加融合、发挥更好的过滤作用，该表层2纤维的平均直径大于第二过滤层102的纤维平均直径，起到多重过滤、深度除杂的作用；在表层2上远离第二过滤层102的表面还设有含光滑粒子5的防护层3，该光滑粒子5为脂肪酸酰胺，在过滤过程中，光滑粒子既可以促进颗粒与该过滤材料的结合，从而高效地过滤排出，提高了过滤效率，又可以在使用完成后，促进该过滤材料表面杂质的清除，功能性强，有利于推广和应用。
51.在本实施例中，具体的，过滤层1的厚度为20μm，表层2的厚度为0.15μm，防护层3的厚度为0.12μm，整体结构轻薄，不但有利于节约资源，还方便其应用，实用性强。
52.图3为本发明一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料的制备方法的流程图，并且结合图4，从中可以看出，本发明的一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料的制备方法，具体包
括以下步骤：
53.步骤s1：配制防静电喷液：按重量份，称取一定量的防静电粒子及成膜剂，并配置成溶液。在本步骤中，成膜剂为戊二醇单异丁酸酯，且该成膜剂与防静电粒子的重量比为1：3。
54.步骤s2：制备过滤层：通过纺粘纺布制备第一过滤层，然后在第一过滤层上表面和下表面通过混纺(即胶粘纤维和醋酯纤维)制得第二过滤层，具有广泛的耐化学品性，以制得过滤层。
55.在本步骤中，制备过滤层中制备第一过滤层时，首先将成纤材料流经停留时间基本均一的模腔；再将成纤材料通过喷丝孔形成丝条并喷出；然后用空气或其它流体将丝条细化成纤维；最后收集细化后的纤维形成非织造织物网。
56.步骤s3：制备防静电结构：将步骤s1所配制的防静电喷液均匀地电喷到第二过滤层上，真空下干燥，得到内含有防静电粒子的过滤层。
57.步骤s4：制备表层：采用胶粘纤维经过混纺形成具有一定直径的纤维网，即形成表层，然后将该表层与第二过滤层上远离第一过滤层的一侧以互穿网络结构加固为一体，以将表层连接于第二过滤层的表面。
58.步骤s5：制备防护层：向步骤s4所制备的表层上远离第二过滤层的表面均匀地喷洒脂肪酸酰胺，从而在过滤材料的表层制备含光滑粒子的防护层。
59.步骤s6：热定型：将步骤s5得到的含防护层的过滤材料置于160℃下热定型24h，制得细微颗粒过滤用防静电过滤材料，并对其进行过滤净化实验，得到其pm0.3的过滤效率达到99.99％。
60.具体实施例3
61.本发明的一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料，包括过滤层1和表层2。
62.本发明的过滤层1由第一过滤层101、设置于第一过滤层101下表面的第二过滤层102构成，该第一过滤层101为非织造布基布，即为熔喷无纺布，第二过滤层102为纤维过滤层，其由至少一种纤维无序缠结而成的互穿网络结构构成，在该实施例中，该纤维过滤层中的纤维包含变性聚丙烯腈纤维和醋酯纤维，且在纤维过滤层内含有防静电粒子4，即为导电纳米氧化锡，起到防静电的作用。
63.本发明的表层2设置于第二过滤层102上远离第一过滤层101的一侧，该表层2由纺丝纤维经过混纺形成具有一定直径的纤维网，具体地该表层2的纤维为醋酯纤维，且该表层2的纤维与第二过滤层102的纤维相容，使得结构之间更加融合、发挥更好的过滤作用，该表层2纤维的平均直径等于第二过滤层102的纤维平均直径，起到多重过滤、深度除杂的作用；在表层2上远离第二过滤层102的表面还设有含光滑粒子5的防护层3，该光滑粒子5为聚酯，在过滤过程中，光滑粒子既可以促进颗粒与该过滤材料的结合，从而高效地过滤排出，提高了过滤效率，又可以在使用完成后，促进该过滤材料表面杂质的清除，功能性强，有利于推广和应用。
64.在本实施例中，具体的，过滤层1的厚度为10μm，表层2的厚度为0.12μm，防护层3的厚度为0.08μm，整体结构轻薄，不但有利于节约资源，还方便其应用，实用性强。
65.图3为本发明一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料的制备方法的流程图，并且结合图4，从中可以看出，本发明的一种细微颗粒过滤用防静电过滤材料的制备方法，具体包
括以下步骤：
66.步骤s1：配制防静电喷液：按重量份，称取一定量的防静电粒子及成膜剂，并配置成溶液。在本步骤中，成膜剂为丙烯酸乳液，且该成膜剂与防静电粒子的重量比为1：2。
67.步骤s2：制备过滤层：通过熔喷无纺布制备第一过滤层，然后在第一过滤层下表面通过混纺(即变性聚丙烯腈纤维和醋酯纤维)制得第二过滤层，具有广泛的耐化学品性，以制得过滤层。
68.在本步骤中，制备过滤层中制备第一过滤层时，首先将成纤材料流经停留时间基本均一的模腔；再将成纤材料通过喷丝孔形成丝条并喷出；然后用空气或其它流体将丝条细化成纤维；最后收集细化后的纤维形成非织造织物网。
69.步骤s3：制备防静电结构：将步骤s1所配制的防静电喷液均匀地电喷到第二过滤层上，真空下干燥，得到内含有防静电粒子的过滤层。
70.步骤s4：制备表层：采用醋酯纤维经过混纺形成具有一定直径的纤维网，即形成表层，然后将该表层与第二过滤层上远离第一过滤层的一侧以互穿网络结构加固为一体，以将表层连接于第二过滤层的表面。
71.步骤s5：制备防护层：向步骤s4所制备的表层上远离第二过滤层的表面均匀地喷洒聚酯，从而在过滤材料的表层制备含光滑粒子的防护层。
72.步骤s6：热定型：将步骤s5得到的含防护层的过滤材料置于130℃下热定型30h，制得细微颗粒过滤用防静电过滤材料，并对其进行过滤净化实验，得到其pm0.3的过滤效率达到99.99％。
73.从本发明的以上各实施例可看出，本发明设置了由第一过滤层和第二过滤层构成的过滤层，通过多重过滤，显著提高了对细微颗粒的过滤效率，且过滤效果良好；本发明在第二过滤层的表面设置防静电粒子，使得整体结构的过滤、清灰、防静电功能显著，并且限定了第一过滤层由非织造物构成，不但降低了成本，还使得纤维间的空隙更加可控，在进一步增强其滤过性能的同时，还能扩大其应用范围；此外，本发明还在表层设置了含光滑粒子的防护层，光滑粒子的设置不但可以缓解颗粒过滤下降过程中被滤料阻留、拦截的状况，通过促进颗粒与滤料表面的润滑，从而达到提高过滤效率的效果，还可以在过滤完成后，促进该过滤材料表面杂质的清除，功能性强。
74.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或更替，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。