[发明专利]一种纳米过滤滤芯材料及其生产工艺和应用

权利要求书

1.一种纳米过滤滤芯材料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将聚丙烯、驻极母粒和高分子驻极体混合均匀，制得混合料；其中，所述聚丙烯、所述驻极母粒和所述高分子驻极体的重量混合比为100：(4-8)：(0.1-1)；

S2、将所述混合料喂入螺杆挤出机，经所述螺杆挤出机熔融挤出形成熔体；

S3、所述熔体恒温保温在管道中，经计量泵计量后通过喷丝板喷出形成纤维，所述纤维经过恒温恒压的热风牵伸，在网帘上形成熔喷布；

S4、将S3制得的熔喷布依次进行恒温红外辐射热处理、5-6万伏的高压驻极处理和冷却处理后收卷得到所述空气过滤无纺布；

其中，所述驻极母粒由聚丙烯、铌取代钛酸铋纳米片、抗氧化剂、相容剂和成核剂组成；所述铌取代钛酸铋纳米片的化学组成为Bi₄Ti_3-2xNb_2xO_12+x，x满足0.006≤x≤0.04；所述驻极母粒的制备方法包括以下步骤：

a1、分别以钛酸四丁酯、五水合硝酸铋和草酸铌为钛源、铋源和铌源，按照化学计量比称取钛酸四丁酯、五水合硝酸铋，加入20ml的硝酸溶液，充分搅拌至完全溶解，加入化学计量比例量的1mol/L草酸铌，混合搅拌得到溶液A，其中，所述硝酸溶液中浓硝酸与水的体积比为1:50，所述溶液A中还包含有与硝酸铋等摩尔量的葡萄糖；

a2、按照氧元素的化学计量比配制氢氧根离子浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液，得到溶液B，边搅拌边将所述溶液A逐滴滴加至所述溶液B中，得到悬浮液，补充去离子水至100ml，充分搅拌均匀后移入具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在自生压力下180℃保温反应20-24h，冷却至室温后，离心分离出固体产物，以去离子水洗涤至洗涤液呈中性，再以无水乙醇洗涤后干燥制得所述铌取代钛酸铋纳米片；

所述铌取代钛酸铋纳米片还包括改性后处理，所述改性后处理包括以下步骤：

b1、在氩气保护下，将所述铌取代钛酸铋纳米片升温至450℃煅烧处理3-4h，得到产物A；

b2、称取4g所述产物A，加入10g碳酸钾和300ml的四氢呋喃，搅拌均匀后，将气氛置换为氮气，加入30ml的4-三氟甲基苄溴的四氢呋喃溶液，在80℃下加热回流12h，冷却后滤出不溶物，以去离子水和无水乙醇洗涤，干燥制得改性处理的铌取代钛酸铋纳米片；

其中，所述4-三氟甲基苄溴的四氢呋喃溶液的浓度为0.5g/ml；

a3、按设定比例称取所述驻极母粒的各组成组分，加入到高速混合机中混合1-3min，混合转速1000-2000rpm，得到预混料；所述预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为190～230℃，真空造粒制得所述驻极母粒。

2.根据权利要求1所述的一种纳米过滤滤芯材料的生产工艺，其特征在于，所述高分子驻极体为聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种纳米过滤滤芯材料的生产工艺，其特征在于，所述聚丙烯、所述铌取代钛酸铋纳米片、所述抗氧化剂、所述相容剂和所述成核剂的重量比例为100：(10-20)：(2-4)：(1-2)：(1-2)。

4.根据权利要求1所述的一种纳米过滤滤芯材料的生产工艺，其特征在于，所述抗氧化剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯或二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]。

5.根据权利要求1所述的一种纳米过滤滤芯材料的生产工艺，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝丙烯基弹性体、甲基丙烯酸甲酯接枝聚丙烯、甲基丙烯酸甲酯接枝丙烯基弹性体、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝丙烯基弹性体中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种纳米过滤滤芯材料的生产工艺，其特征在于，所述成核剂为硬脂酸盐，所述硬脂酸盐为硬脂酸锂、硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌、二硬脂酸铝中的一种或多种。