[发明专利]一种耐高温过滤材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种过滤材料，具体涉及一种耐高温的过滤材料。

背景技术

随着工业化进程的加快，大气污染已成为中国乃至全世界的一个日益严峻的问题。与此同时，如半导体工业和生物工业等行业对空气洁净程度的要求也越来越高。各国的环境法规对空气洁净程度的标准也逐渐提高。

为满足上述要求，许多由于优异性能的材料被研制成过滤介质。其中，聚四氟乙烯(PTFE)和聚苯硫醚(PPS)是其中的佼佼者。聚四氟乙烯具有使用温度范围广(-250～260℃)、化学稳定性好、介电性能优良、自润滑性及防粘性等一系列独持的性能，其应用范围极广。以聚四氟乙烯制成的PTFE纤维，主要优点是独特的耐化学性，包括所有已知的酸、碱、卤素及氧化剂等。它的耐化学性在所有商业有机纤维中是最高的，即使在高温情况下也是如此。目前，仅发现某些全氟化有机溶剂可以溶解聚四氟乙烯纤维，但温度要达到300℃以上。PPS是一种综合性能优异的结晶性聚合物，其具有优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、均衡的物理机械性能和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点。而用聚苯硫醚制成的PPS纤维具有优异的热稳定性和阻燃性，氧指数值34～35，200℃时强度保持率为60％，断裂伸长无变化；耐化学性仅次于聚四氟乙烯纤维；有较好的纺织加工性能。目前，以PTFE或PPS纤维制成的空气滤袋已被广泛地用于高温烟道气和特殊热介质的过滤。

然而，随着对空气洁净程度的要求的增高，尤其对可入肺颗粒物(PM2.5)危害的关注，采用普通的PTFE或PPS纤维制成的空气滤袋已经很难满足人们对空气洁净程度的要求。为了应对这一需求，目前在耐高温气体过滤领域普遍的解决方案是e-PTFE覆膜滤袋--即在普通耐热性纤维制成的空气滤袋的外层覆盖一层e-PTFE膜。但是这种e-PTFE膜在增加对可入肺颗粒物(PM2.5)捕集效率的同时，也大大增加过滤时的压力损失，增加了能耗。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种耐高温过滤材料，它不但可以实现对可入肺颗粒物(PM2.5)的有效过滤，同时其过滤压力损失较现行的e-PTFE覆膜滤袋也大大降低。

本发明的技术解决方案如下：

一种耐高温空气过滤材料，包括基布层，基布层的至少一面附着有超细纤维无纺布层；其中，所述超细纤维无纺布层为聚四氟乙烯或聚苯硫醚超细纤维无纺布层，该无纺布层的孔径为0.1μm～10μm，厚度为20～80μm，构成超细纤维无纺布层的超细纤维的平均直径为0.1μm～5μm；基布层选自于对位芳香族聚酰胺纤维、间位芳香族聚酰胺纤维、聚四氟乙烯纤维、聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维、氟素纤维、碳纤维或玻璃纤维中的一种或几种。

上述基布层上通过热压复合的方式或化学粘合的方式覆盖上述聚四氟乙烯或聚苯硫醚超细纤维无纺布层。考虑到在高温时的复合牢度，优选为热压复合的方式；即在基布上以热压复合的方式覆盖上一层通过静电纺丝的方法制备的聚四氟乙烯或聚苯硫醚超细纤维无纺布层。热压温度180℃～350℃，热压压力3MPa～5MPa。本发明的基布层提供了较好的强度，而聚四氟乙烯或聚苯硫醚超细纤维无纺布层可大大增加对可入肺颗粒物(PM2.5)的捕集效率。构成基布层的纤维，只要是具有耐热性的纤维即可。考虑到基布层和聚四氟乙烯或聚苯硫醚超细纤维无纺布层的材料相同时，可以充分发挥材料的化学稳定性和热稳定性并得到较好的复合牢度，优选为聚四氟乙烯纤维或聚苯硫醚纤维。聚四氟乙烯或聚苯硫醚超细纤维无纺布层由通过静电纺丝制备的聚四氟乙烯或聚苯硫醚超细纤维组成，其结构均匀，具有网络状的微孔结构，孔隙率高，阻力小，过滤效率高。另外，聚四氟乙烯和聚苯硫醚都具有优良的化学稳定性和热稳定性。

上述聚四氟乙烯或聚苯硫醚超细纤维无纺布层由静电纺丝制备，其中，静电纺丝是由易于静电纺丝的基质聚合物溶液携带聚四氟乙烯或聚苯硫醚微粒通过静电纺丝成型，再除去基质聚合物制成聚四氟乙烯或聚苯硫醚超细纤维无纺布。

具体的制备步骤：将聚苯硫醚微粒或聚四氟乙烯微粒分散在基质聚合物溶液中得到分散液型纺丝液中，其中基质聚合物溶液优选为聚乙烯醇水溶液，分散液型纺丝液的固含量质量百分比为10～50％；将上述分散液型纺丝液通过静电纺丝制备前体，电纺时电压为5kv～40kv，接收距离(喷头至接收端距离)为5cm～25cm，而后将前体在250～400℃下热处理30s-10min除去基质聚合物得到聚四氟乙烯或聚苯硫醚超细纤维无纺布。

而后在基布层表面，通过高温热辊进行热压覆合，覆盖上一层通过静电纺丝的方法制备的聚四氟乙烯或聚苯硫醚超细纤维无纺布。