專利名稱：：納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及空氣過(guò)濾器的過(guò)濾介質(zhì)，具體地講，是一種納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料及其制備方法?？諝膺^(guò)濾即氣濾，是指通過(guò)濾料將空氣中的污染粒子接近完全地去除。濾料是可將分散于彌散的流體中的固體顆料分離出來(lái)的多孔材料，彌散的流體可以是氣體或液體。濾料的種類有纖維濾料、微孔濾膜及覆膜濾料。濾料決定著過(guò)濾過(guò)程的效果和效益。玻璃纖維濾料以其耐高溫、耐腐蝕性強(qiáng)，尺寸穩(wěn)定性好而廣泛應(yīng)用于過(guò)濾材料領(lǐng)域，但是存在過(guò)濾效率低、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后阻力增大、不能反復(fù)使用等問(wèn)題，尤其對(duì)1微米以下的微細(xì)粉塵回收率不高，因此無(wú)法應(yīng)于用對(duì)過(guò)濾精度要求高的電子潔凈場(chǎng)所。為此，人們采用在玻璃纖維表面覆膜的工藝提高玻璃纖維濾料的過(guò)濾效率，降低運(yùn)行阻力。目前，國(guó)內(nèi)玻璃纖維覆膜濾料的覆合工藝有兩種一種是用膠粘劑將薄膜粘合在玻璃纖維基布上(簡(jiǎn)稱，膠粘法)，如中國(guó)專利CN2825066采用在玻璃纖維基布上粘接膨化微孔聚四氟乙烯薄膜，用這種工藝生產(chǎn)的濾料，當(dāng)溫度達(dá)到IO(TC時(shí)，粘合用的膠粘劑已經(jīng)熔化，容易出現(xiàn)膜子脫落的問(wèn)題；另一種覆合方法是國(guó)際上通用的熱壓覆合技術(shù)，用這種技術(shù)生產(chǎn)的玻璃纖維覆膜濾料，除塵效率高，運(yùn)行阻力低，使用壽命長(zhǎng)，無(wú)膜子脫落現(xiàn)象，如中國(guó)專利CN101406811，先用聚四氟乙烯纖維與玻璃纖維混紡形成基布，然后與聚四氟乙烯表面膜進(jìn)行高溫?zé)釅?。該工藝存在的缺點(diǎn)是(1)覆和用膜的平均孔徑0.23i！m，除塵效率有限；(2)成本高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一在于納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料，以提高玻璃纖維濾料的過(guò)濾效率，以滿足目前玻璃纖維濾料在更廣范圍的應(yīng)用，同時(shí)在阻力不變的情況，為保證玻璃纖維濾料向更高過(guò)濾級(jí)別的環(huán)境發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料，其特征在于由玻璃纖維濾料和結(jié)合在該玻璃纖維濾料表面的納米纖維構(gòu)成，所述玻璃纖維濾料的平均孔徑《20iim，所述納米纖維的平均直徑《0.05iim。所述納米纖維層的厚度為0.020.04mm。本發(fā)明的另一目的在于提供一種納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料的制備方法，包括步驟(1)、玻璃纖維濾料在牽引機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下經(jīng)過(guò)在離心盤和集電極之間產(chǎn)生的電場(chǎng)；步驟(2)、聚合物溶液泵入離心盤中，在高速旋轉(zhuǎn)的離心盤作用下在所述電場(chǎng)中產(chǎn)生納米纖維，該納米纖維被帶向集電極并沉積在所述玻璃纖維濾料的表面；步驟(3)、將表面結(jié)合納米纖維的玻璃纖維濾料干燥。
背景技術(shù)：
：3本發(fā)明的方法結(jié)合離心紡絲和電紡絲的相關(guān)理念，以玻璃纖維濾料為基層，在其表面復(fù)合納米纖維。納米纖維可產(chǎn)生于一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)孔，噴出的纖維平均直徑在0.05m以下，并且以一層納米纖維層附著在基層表面，達(dá)到在阻力不變的情況，提升濾料過(guò)濾效率的目的。上述制備方法中，所述聚合物溶液是具有錳含量為4400050000g/mol的聚酰胺6，聚酰胺6的濃度為1020wt^，溶劑為蟻酸。所述聚合物溶液的流速為1020ml/min。所述離心盤(2)的旋轉(zhuǎn)速度為65007500rpm。所述離心盤(2)與所述集電極(1)之間的距離為6275cm。所述離心盤(2)與所述集電極(1)之間的電位能110200KV。步驟(3)中所述干燥溫度為120150°C。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)在阻力不變的情況，提高玻璃纖維濾料的過(guò)濾效率；(2)由于復(fù)合后的新型過(guò)濾材料由以前的深沉過(guò)濾變?yōu)楸砻孢^(guò)濾(深沉過(guò)濾指粉塵以及雜質(zhì)在纖維內(nèi)部被吸附或阻擋，不易清吹)，粉塵、雜質(zhì)都被阻擋在表面層，易于清灰，能夠反復(fù)使用。(3)工藝成本低。(4)玻璃纖維濾料自身為礦物原料，會(huì)自動(dòng)粉化，而納米纖維材料為聚氨酯材料，在一定的環(huán)境下會(huì)自動(dòng)降解，此新型復(fù)合材料不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危險(xiǎn)，屬于環(huán)保產(chǎn)品。圖1為本發(fā)明制備方法的工藝流程圖。圖2為本發(fā)明生產(chǎn)的納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料的電鏡圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明。參見圖1，為生產(chǎn)納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料的裝置，主要由集電極1、離心盤2、注液泵3、電機(jī)4、集電極電源5、牽引輥6、紅外線加熱裝置7和高壓氣源8組成，其中集電極1經(jīng)導(dǎo)線與集電極電源5相連，在集電極1前方安裝離心盤2，通電后在集電極1與離心盤2之間的空間產(chǎn)生電場(chǎng)。離心盤2由電機(jī)4帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，且該離心盤2的進(jìn)料口經(jīng)管道與注液泵3的出口連通。牽引輥6帶動(dòng)玻璃纖維濾料在集電極1和離心盤2之間運(yùn)動(dòng)，在集電極1和離心盤2之后設(shè)有紅外線加熱裝置7。本發(fā)明的工藝為先根據(jù)客戶需要生產(chǎn)或購(gòu)買不同尺寸、型號(hào)的玻璃纖維濾料，本實(shí)施例中所采用的玻璃纖維濾料為玻璃纖維濾紙，按照?qǐng)D1中所示的箭頭方向?qū)⒉ＡЮw維濾料穿過(guò)牽引輥6，收巻處為自動(dòng)收巻裝置。開啟電機(jī)4，然后開啟注液泵3、高壓氣源8以及集電極電源5。經(jīng)混合后的聚合物溶液經(jīng)注液泵3打入管道，在管道處經(jīng)高壓氣源8加壓后，聚合物溶液以一定的速度泵入離心盤2中，聚合物溶液經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的離心盤2將其分散成很細(xì)小的納米纖維，進(jìn)入在離心盤與集電極之間的電場(chǎng)，在電場(chǎng)作用下納米纖維被引導(dǎo)至集電極1并沉積在玻璃纖維濾料表面，到達(dá)玻璃纖維濾料后，由于玻璃纖維濾料有一定的吸水能力，納米纖維很快擴(kuò)散到整個(gè)玻璃纖維濾料。由于結(jié)合在玻璃纖維濾料上的納米纖維有一定的濕度，為考慮經(jīng)濟(jì)性和批量生產(chǎn)性，在其后端增設(shè)一段紅外線加熱裝置7以便溶劑的蒸發(fā)，經(jīng)過(guò)加熱段玻璃纖維濾料表面上會(huì)形成一層很薄的干燥的納米纖維層。最后經(jīng)過(guò)牽引輥6進(jìn)入收巻處，完成整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。出于環(huán)?？紤]，本發(fā)明的工藝所用聚合物溶液的配方為具有錳含量為44000g/mol的聚酰胺6(購(gòu)自德國(guó)BASF公司的聚酰胺3300)，聚酰胺6的濃度為10wt^，溶劑是蟻酸。聚氨酯材料在一定的環(huán)境下會(huì)自動(dòng)降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危險(xiǎn)。當(dāng)然本發(fā)明的聚合物溶液也可以采用其它聚合物。具體實(shí)施例14表1為本發(fā)明各實(shí)施例所用玻璃纖維濾料的性能。表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2為本發(fā)明各實(shí)施例的工藝參數(shù)。表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表3為本發(fā)明各實(shí)施例制得的產(chǎn)品與復(fù)合前的玻璃纖維濾料性能的對(duì)比表3:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3說(shuō)明在玻璃纖維濾料基層上噴涂一層納米纖維層后，其過(guò)濾效率大大增加，但阻力未發(fā)生變化。圖2表示的是本發(fā)明生產(chǎn)的納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料的電鏡圖。圖中的小珠是過(guò)濾后的粉塵、雜質(zhì)等污染物。從圖片中可以看出，80_90%的粉塵、雜質(zhì)等污染物都是被納米纖維層所阻擋和吸附，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，粉塵在表面累計(jì)形成濾餅，由粉塵阻擋灰塵或雜質(zhì)進(jìn)行受保護(hù)空間，達(dá)到一定時(shí)間后，將其取出進(jìn)行清灰，達(dá)到反復(fù)使用的目的，其余的10%_20%的量才進(jìn)入基層玻璃纖維濾料被過(guò)濾。復(fù)合后的納米纖維層具有微孔小、孔率大等特點(diǎn)，大部分粉塵都是被吸附在納米纖維上，在使用后可以通過(guò)風(fēng)吹可以清灰，并且可以反復(fù)使用。該技術(shù)也解決了玻璃纖維濾料不能清洗和反復(fù)使用的難題。權(quán)利要求一種納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料，其特征在于由玻璃纖維濾料和結(jié)合在該玻璃纖維濾料表面的納米纖維構(gòu)成，所述玻璃纖維濾材料的平均孔徑≤20μm，所述納米纖維的平均直徑≤0.05μm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料，其特征在于所述納米纖維層的厚度為0.020.04mm。3.如權(quán)利要求1所述的納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料的制備方法，其特征在于包括步驟(1)、玻璃纖維濾料在牽引機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下經(jīng)過(guò)在離心盤(2)和集電極(1)之間產(chǎn)生的電場(chǎng)；步驟(2)、聚合物溶液泵入離心盤(2)中，在高速旋轉(zhuǎn)的離心盤(2)作用下在所述電場(chǎng)中產(chǎn)生納米纖維，該納米纖維被帶向集電極(1)并沉積在所述玻璃纖維濾料的表面；步驟(3)、將表面結(jié)合納米纖維的玻璃纖維濾料干燥。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料的制備方法，其特征在于所述聚合物溶液是具有錳含量為4400050000g/mol的聚酰胺6，聚酰胺6的濃度為1020wt^，溶劑為蟻酸。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料的制備方法，其特征在于所述聚合物溶液的流速為1020ml/min。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料的制備方法，其特征在于所述離心盤(2)的旋轉(zhuǎn)速度為65007500rpm。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料的制備方法，其特征在于所述離心盤(2)與所述集電極(1)之間的距離為6275cm。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料的制備方法，其特征在于所述離心盤(2)與所述集電極(1)之間的電位能110200KV。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述干燥溫度為120150°C。全文摘要本發(fā)明公開了一種納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料，由玻璃纖維濾料和結(jié)合在該玻璃纖維濾料表面的納米纖維構(gòu)成，所述玻璃纖維濾料的平均孔徑≤20μm，所述納米纖維的平均直徑≤0.05μm。同時(shí)本發(fā)明還公開了一種納米纖維復(fù)合玻璃纖維過(guò)濾材料的制備方法，步驟(1)玻璃纖維濾料在牽引機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下經(jīng)過(guò)在離心盤和集電極之間產(chǎn)生的電場(chǎng)；步驟(2)聚合物溶液泵入離心盤中，在高速旋轉(zhuǎn)的離心盤作用下在所述電場(chǎng)中產(chǎn)生納米纖維，該納米纖維被帶向集電極并沉積在所述玻璃纖維濾料的表面；步驟(3)將表面結(jié)合納米纖維的玻璃纖維濾料干燥。本發(fā)明在阻力不變的情況，提高了玻璃纖維濾料的過(guò)濾效率；此外，該玻璃纖維濾料易于清灰。文檔編號(hào)B01D39/14GK101721855SQ20091019172公開日2010年6月9日申請(qǐng)日期2009年12月4日優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日發(fā)明者劉軍,郭茂申請(qǐng)人:重慶再升科技發(fā)展有限公司