[发明专利]一种HVAC用驻极纳米纤维过滤材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种HVAC用驻极纳米纤维过滤材料及其制备方法，制备方法：对溶有聚合物的液体混合物进行静电纺丝即获得HVAC用驻极纳米纤维过滤材料，在静电纺丝过程中对喷丝孔出口的溶有聚合物的液体混合物进行快速冷却固化；快速冷却固化是指使溶有聚合物的液体混合物在喷丝孔出口3～5cm处在0.1～0.9ms内冷却至‑40～‑20℃。最终制得产品的表面静电势为1700～2300V，疏水角＞150°，压阻小于20Pa，保存一个月电荷无衰减。本发明制备方法简单，成本低，对设备要求小，制得的HVAC系统用驻极纳米纤维过滤材料驻极效果好，过滤性能优异，极具应用前景。

技术领域

本发明属纳米纤维驻极领域，涉及一种HVAC用驻极纳米纤维过滤材料及其制备方法，特别涉及一种HVAC用静电纺纳米纤维驻极过滤材料及其制备方法。

背景技术

高性能静电纺纳米纤维过滤材料需具有高效率、低阻力的特点，但常规的过滤材料依靠材料本身的结构特点(孔径尺寸、堆积密度等)实现对颗粒的有效过滤，通常在具有高效率的同时也具有很高的压阻，致使过滤性能较差，因而仅靠纤维本身的结构特点很难实现过滤效率和压阻的有效平衡及高效率、低阻力的目标。静电吸附作用(驻极材料)的引入可以在原有滤料结构效率的基础上大幅度提高静电吸附力对颗粒的拦截作用从而提高过滤效率，同时又保证低压阻的特点。

目前纤维驻极材料的研究、开发及生产主要采用高压电晕放电的技术，虽然该技术能较好的驻极纤维滤料，但其同时也存在诸多缺点如驻极性能不稳定、所产生电荷以在纤维表层的空间电荷为主且易失效、设备复杂、成本高等，因而需开发低成本且高效能的驻极技术以及能够永久驻极的纤维过滤材料。

静电纺是一种利用高压电进行纺丝的纳米纤维制备技术同时也是一种纳米纤维驻极技术，其相比于电晕放电驻极技术的优势在于纺丝的过程中即可将大量空间电荷注入纤维当中，而空间电荷易被纤维内部的深陷阱捕获，同时可诱导偶极极化而产生极化电荷，驻极效果长效持久，因而可一步成型制备驻极过滤材料，且具有优异的驻极效果。目前公开制备静电纺纳米纤维驻极材料的有“一种静电纺纳米纤维驻极过滤材料及其制备方法(ZL201410452788.X)”、“一种用于净化PM2.5的静电纺/驻极体复合纤维过滤材料及其制备方法(CN201610998771.3)”、“一种高耐磨的静电纺/驻极体复合纤维膜过滤材料及其制备方法(CN201610846156.0)”但均存在静电纺丝过程中射流固化时间长及溶剂大量残留等问题导致纤维固化前大量电荷耗散、电荷固化后残留溶剂缓慢挥发致偶极极化电荷退极化、空间电荷进一步耗散，最终导致纤维膜驻极效果差、稳定性差。

HVAC系统即供热通风与空气调节系统是目前大楼及公共场所用到最多的空气调节系统。由于现代人工作生活都在室内，室内人数众多，急需改善室内空气质量。而HVAC系统对室内空气质量控制影响巨大，目前HVAC系统使用的过滤材料多为熔喷过滤材料，该材料在高湿环境下驻极易失效且使用寿命短，这严重限制了HVAC系统对空气质量的改善效果。

因此，研究一种稳定性好、成本低、设备要求小以及性能优异的HVAC用驻极纳米纤维过滤材料及其制备方法成为目前亟待需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的问题，提供一种HVAC用驻极纳米纤维过滤材料及其制备方法。在静电纺丝过程中采用快速冷却固化的方法使溶有聚合物的液体混合物从流动态转化为非流动态，以快速“冻结”分子链，防止退极化现象的发生，后续对聚合物进行瞬间降温处理，使得聚合物已捕集到的空间电荷的动能降低，降低电子逃逸能力，可瞬间强化空间的电荷的储存，强化驻极效果，另外，本发明在溶有聚合物的液体混合物中还添加了无机纳米颗粒，对驻极效果有很大的增强作用，并且无机驻极体与有机聚合物混合产生的界面在外电场的存在下会产生界面极化，产生极化电荷，进一步增强驻极效果。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：