[发明专利]一种纳米过滤滤芯材料及其生产工艺和应用

说明书

本发明提供一种纳米过滤滤芯材料的生产工艺，属于过滤滤芯材料的制备技术领域，将聚丙烯、驻极母粒和高分子驻极体混合均匀，将制得的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，熔体通过喷丝板喷出形成纤维，所述纤维经过热风牵伸，在网帘上形成熔喷布，再依次经过红外辐射热处理、高压驻极处理和冷却处理后收卷得到所述滤芯材料，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；本发明利用压电效应，结合滤芯材料在过滤过程中的压力损失，将过滤过程中的压力损失转化为电能，使纤维间形成了大量的电极，提高过滤效率。

技术领域

本发明涉及过滤滤芯材料制备技术领域，具体涉及一种纳米过滤滤芯材料及其生产工艺和应用。

背景技术

现有研究显示，空气中由污染造成的颗粒物尤其是空气动力学当量小于等于2.5微米的颗粒物，其粒径小，且富含有毒有害物质，这些颗粒物在空气中能长时间停留，极易被人吸收进入身体从而引起引发呼吸系统疾病、伤肺、致癌、心血管疾病、生殖系统、胎儿发育等疾病。

常用的纤维过滤材料捕尘主要依靠布朗扩散、截留、惯性碰撞以及直接拦截等机阻挡过程，过滤材料和粒子之间的静电吸附作用甚微，对于小粒径的粒子过滤效率很差，采用更小的过滤孔道提高过滤效率时过滤阻力也很高，如果过滤材料在空气过滤的过程中增强静电吸附，除原有的机械阻挡作用外，依靠库仑力直接吸引气相中的带电微粒并将其捕获，或诱导中性微粒产生极性再将其捕获，从而更有效地过滤气体载体相中的亚微粒子，过滤效率大大增强，而空气阻力却不会增加。

通过熔喷技术生产的聚丙烯熔纤维很细，而且得到的熔喷布具有很大的比表面积，孔隙小而孔隙率大，因此过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性等应用特性是其它工艺生产的无纺布所难以实现的。一般来说，聚丙烯熔喷布广泛用于过滤材料、医疗卫生材料、吸油材料、擦拭布、保暖材料、电池隔膜材料及隔音材料等领域。因此聚丙烯熔喷布已大量应用于空气净化及医疗卫生行业，如用作空调滤网、医用防护口罩和防尘口罩等。

现有技术直接对熔喷聚丙烯材料进行驻极处理后，通过荷电纤维的库仑力实现对亚微粒子的捕获，但驻极处理后的熔喷聚丙烯纤维的电荷稳定性较低，难以保持良好的高效低阻性能。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种纳米过滤滤芯材料及其生产工艺和应用。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种纳米过滤滤芯材料的生产工艺，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：