[发明专利]静电亚导体过滤材料、使用该过滤材料的滤芯及过滤材料的制备方法

说明书

本发明涉及静电亚导体过滤材料、使用该过滤材料的滤芯及过滤材料的制备方法。本发明的静电亚导体过滤材料包括如下原料：长度为3±0.5mm、直径为的短切玻璃纤维、长度为直径为的玻璃棉、长度为5±0.5mm、直径为的双熔点PET纤维、导电纤维、三聚氰胺乳液、水溶性丙烯酸乳液和助剂。本发明生产的静电亚导体滤芯过滤材料，具有高效低阻的过滤性能和良好的防静电性能，能满足过滤系统用滤芯的特别需求。

技术领域

本发明涉及过滤与分离技术领域，特别涉及一种静电亚导体过滤材料、使用该过滤材料的滤芯及过滤材料的制备方法。

背景技术

过滤滤芯广泛应用于采矿、煤炭、冶金、纺织、制药、石化、汽车、航空、航天、工程机械等行业和领域，以及应用于具有精密操作要求或特殊环境中的作业装备。滤芯的过滤材料是利用其组份性能及多孔结构在悬浮液（或气溶胶）中的液体（或气体）通过时截留悬浮在液体或气体中的杂质颗粒，使杂质颗粒存留在过滤材料上。

当含杂质的液体或气体通过具有一定组分和多孔结构的过滤材料时，因物质的接触、分离、流动、摩擦、感应诱导等原因，会产生静电。静电产生后，由于过滤材料的电阻率有差异，导致静电积累的情况会不同。一般而言，材料电阻率较低的情况下，静电不易产生和富积，而材料电阻率较高时，静电就容易产生和富积，这是由于电阻率较高的材料导电性能差，电子转移困难，静电不易消散，因而会导致静电荷富积，有些过滤材料微局部甚至可产生高达十几万伏的静电电压。静电荷富积到一定程度后会发生高压放电，轻者产生电磁场干扰，影响敏感电子器件（如：伺服阀、传感器等弱电元件）及滤芯正常性能；重者使得电子器件失效，甚至造成滤芯燃烧、爆炸，造成过滤系统安全事故。为消除静电带来的危害，现阶段在滤芯工程应用中大多采取如下防静电措施：（1）降低单位过滤面积上的流量以缓解静电积累。通过增大过滤器中滤芯的尺寸或增加所布置的滤芯数量实现，但是此办法需要一定的空间，对于精益求精的过滤系统并不适用；（2）使用导电材质的系统部件。通过在过滤器滤材下游增加金属网，或使用导电材料制作主要结构部件，如滤筒、端盖等；（3）接地。过滤器及管道进行良好的接地处理，接地电阻小于10⁵ Ω；（4）延长介质在系统中的运行时间，使其有足够通过周围接地的系统释放静电的可能性。

随着过滤用原材料的开发与拓展、过滤应用需求的增加与提升，过滤材料向着高效低阻、大流量长寿命及多功能的趋势发展，其中滤芯的防静电性能也越来越受重视，特别是在油/气分离、燃油过滤、液压油过滤、可燃性粉尘空气过滤以及特种材料分离过滤中。

有文献显示，在国外，美国Pall公司推出了采用防静电过滤材料加工的液压过滤器来消除静电放电现象；Hydac的Stat-free®滤芯可以减轻过滤元件和液压油中的静电积累现象；康明斯的相关专利中提到使用金属纤维和碳纤维制造过滤介质的静电耗散层；Alstrom的StatGuard™系列空气过滤材料通过防止静电积累，到达预防粉尘爆炸；HV公司的Safe-N-Shielded EMI无纺布是静电导体，同样具有良好的防静电性能。在国内，也有一些相关的研究，如：在纸张结构中加入碳纤维和不锈钢纤维之后，对纸张的导电性能研究；利用炭黑和碳纤维复合制备植物纤维导电纸的导电性能研究；在织物中使用不锈钢纤维与棉纱混合制备电磁屏蔽织物并减少织物的静电荷量研究；导电纤维在玻璃橡胶塑料制品的应用研究等，而涉及过滤材料应用上的研究很少，特别是对滤芯的过滤材料中添加导电纤维等以实现其防静电性能方面，国内尚未有相关的研究和专利。目前，国内防静电过滤产品主要依赖进口。

发明内容

基于以上背景技术，本发明以静电亚导体性能为目标，在保持或满足过滤材料过滤性能的基础上，添加导电纤维等原料，并通过控制单位体积里导电纤维的数量（Nv），使过滤材料整体形成亚导体网络结构，如图1所示，从而避免过滤材料局部产生高压静电，改变传统的静电非导体滤芯过滤材料为具有防静电性能的静电亚导体过滤材料。

本发明是采用如下技术方案来实现的。