[发明专利]一种溶液喷射法超净过滤材料的制备方法及制备的过滤材料

说明书

本发明提出一种溶液喷射法超净过滤材料的制备方法，是先将聚苯硫醚纤维或其他纤维做成普通滤料针刺毡，并将其经过烧毛、涂胶处理；再将一定量的聚丙烯腈(PAN)粉末溶于N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)溶液中配制成纺丝液，通过静电辅助溶液喷射法将纺丝液喷射到针刺毡基底材料上，再经热压处理使溶液喷射层与基底层牢固结合；最后对溶液喷射后的过滤材料进行PTFE乳液浸渍和热定型处理，得到溶液喷射法超净过滤材料。本发明制备的溶液喷射法超净过滤材料，其溶液喷射层纤维为微‑纳米级别，较普通纤维细，因此其过滤精度较普通滤料高；另一方面，溶液喷射层无覆膜层纤维密室，因此其阻力较覆膜滤料低。

技术领域

本发明属于化学纤维领域，特别是一种阻燃抗静电过滤材料的制备方法及其制备的过滤材料。

背景技术

《第二次全国污染源普查公报》指出2017年全国大气污染物中的颗粒物排放量达到1684.05万吨，其中工业源大气污染颗粒物排放量达1270.50万吨，占比超过75％。由此可见，电力、水泥、钢铁、冶金、垃圾焚烧等工业行业，每年产生的粉尘颗粒物，给生态环境造成巨大压力。

长期以来，袋式除尘器用滤料是控制工业污染源粉尘颗粒物的核心组件。现有的滤料多分为非覆膜滤料和覆膜滤料。对于普通非覆膜滤料来说，它们的过滤精度较低，一般用来控制颗粒物排放达到30mg/Nm³左右，随着环保政策的收紧，越来越多行业要求进行超低排放改造，因此，普通非覆膜滤料逐渐不能满足使用要求。对于覆膜滤料来说，虽然它们的过滤精度高，可以达到超低排放的目的(5mg/Nm³)，但是覆膜层会使整个滤料的透气率低，从而使除尘器整体阻力高，导致除尘器负荷增大，进而增加使用成本和设备损坏风险。因此，介于普通滤料和覆膜滤料性能之间的新型滤料的研发、推广使用受到广泛关注。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何同时提高过滤材料的过滤精度和透气率。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：本发明提供一种溶液喷射法超净过滤材料的制备方法，包括下述步骤：

1、基底材料的制备

将聚苯硫醚短纤维分别经两组“开松-混合-精开松-梳理”工序，加工成两组单纤维网；两组单纤维网分别经两台铺网机进行交叉铺网，引入同一输出方向，在两组纤维网之间加入一层平纹结构的聚四氟乙烯基布，形成“纤维网-基布-纤维网”相互叠合的结构；再通过“预刺-主刺1-主刺2”工艺进行针刺加固，形成具有一定强力、透气、厚度的针刺毡。

2、溶液喷射法纺丝层的制备

称取一定量的聚丙烯腈(PAN)粉末(AR，国药集团化学试剂有限公司)，分子量为50000～200000，将其加入一定量的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液(AR，国药集团化学试剂有限公司)中，控制PAN纺丝原液的质量分数为12～15wt％。利用水浴锅进行电磁加热搅拌，水浴温度为60℃左右，为了防止气体挥发，可将容器端口密封，使聚丙烯腈粉末完全溶解；再将溶解完全的黄色透明液体置入真空烘箱中，控制真空烘箱温度为30～40℃、真空负压-0.1MPa，抽真空时间为45～60min，将溶液中的小气泡完全排除。

将步骤1中制备好的聚苯硫醚针刺毡固定到接收帘上，涂覆胶水的表面为上表面，朝向溶液喷射法的纺丝模头，用于接收纺丝层；将配制好的纺丝溶液倒入注射泵中，通过控制注射泵压力，调节出进液速度为20～30ml/(孔·h)；控制纺丝箱体温度为35～50℃；调节高压气罐的压力，使纺丝模头出牵伸风风压为2.5～3.0bar，通过加热管使牵伸风温度为85℃左右；控制纺丝模头与接收帘之间的纺丝溶液喷射-凝固段距离为60～80cm；为了更好的纺丝，可以加装正、负电极形成高压静电场来辅助成丝，控制电压为10～15kv；以纺丝层覆盖满针刺毡涂胶面为评价来调节接收帘的速度。