[发明专利]一种基于碳纳米纤维的防静电纳米纤维过滤材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于碳纳米纤维的防静电纳米纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将防静电液通过喷涂或辊涂的方式涂布于木浆纤维滤纸的表面，干燥；或将木浆纤维滤纸浸渍于防静电液中，同时超声分散，然后取出并干燥；(2)通过静电纺丝工艺在干燥后的木浆纤维滤纸表面复合纳米纤维过滤层，即得到所述防静电纳米纤维过滤材料；其中，步骤(1)中，按照重量份计，所述防静电液包括：溶剂900‑1000份、碳纳米纤维5‑80份、分散剂3‑20份、粘合剂3‑40份、附着力促进剂2‑10份、流平剂1‑8份；所述防静电液在25～35℃下的粘度为20‑80mPa·S。本发明的防静电处理工艺几乎不影响滤材原有的透气度，且导电物质在滤材上的附着力强，不会脱落。

技术领域

本发明涉及滤料技术领域，尤其涉及一种基于碳纳米纤维的防静电纳米纤维过滤材料及其制备方法。

背景技术

由于空气过滤净化的实际工况要求，出于安全考虑，不少应用环境要求过滤材料以及过滤器具备防静电性能，以避免因静电引起的电火花和可能由此引发的爆炸，如粉尘爆炸。

现有的防静电过滤材料绝大部分采用铝覆膜的技术，在聚酯无纺布上形成导电铝膜，从而提高材料的抗静电性能。但由于铝自身的化学不稳定性，容易在使用过程中被氧化，从而导致其抗静电性能衰减。例如申请号为CN201410468615.7、CN201410468613.8和CN201410470113.8的中国专利中涉及的防静电材料均基于在化学纤维表面镀覆金属层技术，该技术工艺过程复杂，容易对环境造成破坏。在滤材使用过程中，金属导电体会发生氧化导致导电性能降低。此外，该技术仅限于对化学纤维进行防静电处理，木浆纤维滤材上尚没有应用。

碳基导电材料因为其稳定的化学性能，常常被用作导电剂来改善材料的导电性能，如碳黑，石墨，石墨烯，碳纳米管等。公开号为CN110947240A的发明专利公开了一种基于氧化石墨烯的防静电材料制备方法，应用于聚酯、聚丙烯等合成纤维过滤材料中。但该技术采用氧化石墨烯，滤材经浸渍干燥后还需将氧化石墨烯还原成石墨烯，并进行和二次干燥。还原反应需要用到还原剂，还涉及二次干燥等能耗问题，该方法虽然提高了合成纤维的导电性能，但工艺复杂，制备过程不环保，能耗高。公开号为CN101165820A的中国专利公开了一种炭黑导电液，采用碳黑制备了一种适合高分子薄膜材料的导电剂。但该导电液不适用于过滤材料。

使用导电液对过滤材料在做防静电处理时，除了提高材料的导电性以外，还必须保证滤材的透气度，以及导电剂与原有纤维材料的附着力。所需的导电液必须有良好的稳定性和流动性，能够均匀分布在纤维材料表面，附着良好，并且不能堵塞滤材原有的孔隙。而目前的防静电处理工艺并不能达到这样的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于碳纳米纤维的防静电纳米纤维过滤材料的制备方法，该防静电处理工艺几乎不影响滤材原有的透气度，且导电物质在滤材上的附着力强，不会脱落。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供了一种基于碳纳米纤维的防静电纳米纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将防静电液通过喷涂或辊涂的方式涂布于木浆纤维滤纸的表面，干燥；或将木浆纤维滤纸浸渍于防静电液中，同时超声分散，然后取出并干燥；

(2)通过静电纺丝工艺在干燥后的木浆纤维滤纸表面复合纳米纤维过滤层，即得到所述防静电纳米纤维过滤材料；

其中，步骤(1)中，按照重量份计，所述防静电液包括：溶剂900-1000份、碳纳米纤维5-80份、分散剂3-20份、粘合剂3-40份、附着力促进剂2-10份、流平剂1-8份；所述防静电液在25～35℃下的粘度为20-80mPa·S。

进一步地，所述碳纳米纤维的长度为2～30μm，直径为20～1000nm。这一尺寸的碳纳米纤维能够在滤材纤维上形成相互连接的网状结构，且易于与基材纤维之间产生钩合等机械作用。