一种针刺过滤材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种针刺过滤材料的制备方法，将自扭曲纤维与羽毛纤维制成混合纤网后，依次进行预针刺、热定型加固处理、涂布氧化石墨烯/壳聚糖插层复合材料制得针刺过滤材料，其中，自扭曲纤维的制备过程为：按短丝纺丝工艺，将PET熔体和PA6熔体分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得短丝，即得自扭曲纤维；短丝纺丝工艺包括松弛热定型工序，温度为100～110℃；喷丝孔的横截面呈

A preparation method of acupuncture filter material

【技术实现步骤摘要】
一种针刺过滤材料的制备方法
本专利技术属于纤维
，涉及一种针刺过滤材料的制备方法。
技术介绍
随着工业的发展，我国城市地面水污染普遍严重，并呈进一步恶化的趋势，同时由于我国淡水资源十分有限，生产和生活用水日趋紧张，污水问题亟待解决。在中水处理工艺中，混凝法相较于生物法具有占地少、无二次污染的优势，得到了广泛的应用。但是，过滤所需的流速大，水头损失大，滤池需经常冲洗，所需能耗大，排放废水量大，限制了中水处理的发展。因此，寻找低能耗的过滤介质将是未来中水处理行业的必然趋势。针刺非织造布是工业中常见的一种过滤介质，不但可以应用在空气过滤领域，还可以应用在液体过滤领域，具有优异的过滤精度，水头损失小。这种过滤材料可以做成普通的过滤器，在水流较急同时又有很多颗粒状污染物的情况下应用，同时也可以在深度过滤中做初始过滤用。应用在污水过滤、净化方面，节省传统污水治理方法的费用，以利于污水资源化。然而，目前针刺非织造布的过滤效率有待于进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种过滤效率高的针刺过滤材料。为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种针刺过滤材料的制备方法，步骤如下：(1)将自扭曲纤维与羽毛纤维混合开松处理后，进行梳理和铺网形成混合纤网，其中，羽毛纤维先后经过甲基丙烯酸酯接枝改性和羟基磷灰石接枝改性；(2)将混合纤网进行预针刺，针刺密度为200～500针/cm2，形成素毡后进行主针刺，针刺深度控制在6～12mm，针刺密度控制在500～1000针/cm2；(3)将针刺处理后的混合纤网进行热定型加固处理，制得复合针刺毡；(4)将氧化石墨烯/壳聚糖插层复合材料均匀涂布在复合针刺毡表面上，经过预烘(温度为120～150℃，时间为3～6min)和焙烘(温度为170～220℃，时间为5～10min)制得针刺过滤材料；自扭曲纤维的长度为50～70mm且单丝纤度为2.0～6.0dtex，制备过程如下：按短丝纺丝工艺，将PET熔体和PA6熔体分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得短丝，即得自扭曲纤维；短丝纺丝工艺的流程为：挤出→冷却→上油→卷绕→存放→集束→水浴牵伸→蒸汽牵伸→紧张热定型→卷曲→切断→松弛热定型；短丝纺丝工艺的参数中，松弛热定型温度为100～110℃；喷丝孔为形喷丝孔，形由横线、与横线垂直连接的竖线和与横线倾斜连接的斜线组成，竖线和斜线分别位于横线的两侧，竖线和斜线与横线的交点都位于横线非端点的位置上，两交点之间存在一定的间距；横线与竖线的宽度之比为1.0:1.8～2.1，横线与斜线的宽度相同；横线、竖线与斜线的长度之比为2:0.9～1.1:0.7～1.0；横线的长度与宽度之比为6～8:1；斜线与横线的夹角为40～50°；竖线和斜线的最小间距为横线的长度的50～70％；竖线和斜线与横线的交点的连线的中点为横线的中点；所述分配是指控制PET熔体流经横线，同时控制PA6熔体流经竖线和斜线。本专利技术的目的是解决现有技术中针刺过滤材料过滤效率有待于进一步提高的问题，具体是通过合理设计喷丝孔的形状和尺寸，使得纤维发生扭曲实现的，机理如下：在合成纤维的纺丝加工中，纤维成型时，纤维内部会发生取向和结晶，使纤维存在内应力，当外界条件发生变化时，如受热或接触水时，已成型的纤维会因环境变化发生变形，即此时纤维中的取向部分或者结晶区会发生相对位置的变化，而纤维内应力则是试图使变形后的纤维恢复其初始状态的附加相互作用力，对于不同的聚合物，纤维内部的取向和结晶存在差异，因此，不同的聚合物产生的内应力不同；本专利技术中，喷丝孔为形喷丝孔，形由横线、与横线垂直连接的竖线和与横线倾斜连接的斜线组成，竖线和斜线分别位于横线相反的两侧，竖线的宽度大于斜线的宽度，竖线和斜线的长度之比为0.9～1.1:0.7～1.0，竖线和斜线的长度大于横线的宽度，竖线和斜线对应的材质为PTT，横线对应的材质为PET；在竖线或斜线与横线的接触的位置，同时存在两个相反方向的内应力，一个方向的内应力源自于PET，另一个方向的内应力源自于PTT，两个相反方向的内应力相互抵消成单个方向的内应力；由于竖线和斜线的长度大于横线的宽度，且PTT的内应力大于PET，因此在竖线与横线的接触的位置，内应力的最终方向指向竖线，在斜线与横线的接触的位置，内应力的最终方向指向斜线，又由于竖线和斜线位于横线的相反两侧，因此在竖线与横线的接触的位置的内应力的最终方向与在斜线与横线的接触的位置的内应力的最终方向相反，纤维的形横截面上同时存在两个方向相反的内应力，导致纤维发生扭转，形成自扭曲结构，纤维具有自扭曲结构使得单位长度上纤维的表面积极大地增加，纤维与待过滤气体的接触面积也相应地增加，过滤效率也相应地增大；此外，由于竖线的宽度大于斜线的宽度，竖线和斜线的长度之比为0.9～1.1:0.7～1.0，因此在竖线与横线的接触的位置的内应力与在斜线与横线的接触的位置的内应力存在一定的差异，再配合形的尺寸参数，使得纤维的单位长度扭角达到87～170°/10μm，有利于兼顾纤维各方面的性能。作为优选的方案：如上所述的一种针刺过滤材料的制备方法，PET熔体和PA6熔体的质量比为55:45～65:35。如上所述的一种针刺过滤材料的制备方法，PET熔体和PA6熔体中各含有5wt％的PET-PA6共聚物熔体；PET-PA6共聚物的制备过程为：将数均分子量为2000～3000的PET与数均分子量为2000～3000的PA6按1:1的质量比混合后，在温度为273～277℃且真空度低于50Pa的条件下，缩聚反应40～60min。如上所述的一种针刺过滤材料的制备方法，短丝纺丝工艺的其它参数为：纺丝温度277～283℃，冷却温度20～25℃，冷却风速2.2～3.5m/s，卷绕速度800～1000m/min，水浴牵伸温度80～85℃，蒸汽牵伸温度120～125℃，拉伸倍数3.0～3.3。如上所述的一种针刺过滤材料的制备方法，采用复合纺丝组件，复合纺丝组件包括自上而下紧密贴合的第一分配板、第二分配板、第三分配板和喷丝板；第一分配板上设有供PA6熔体流过的流道A1和供PET熔体流过的流道B1；第二分配板上设有呈同心圆分布的外圈凹槽O2、中圈凹槽M2和内圈凹槽I2；O2和I2为圆环形凹槽，二者相互连通；M2为C形凹槽，与O2和I2不连通；第三分配板上设有呈同心圆分布、相互不连通且为圆环形的外圈凹槽O3、中圈凹槽M3和内圈凹槽I3；O2与O3的正投影完全重合，M2与M3的正投影完全重合，I2与I3的正投影完全重合；A1与O2和I2连通，B1与M2连通；O2、M2、O3、M3、I2、I3的槽底上各设有多个通孔；第三分配板与喷丝板贴合的表面为下板面，下板面上设有多组直线形的凹槽E、凹槽F和凹槽G，每组E、F、G连接成形凹槽，E对应横线，F对应竖线，G对应斜线，M3上通孔位于E的两端，O3上的通孔位于F远本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针刺过滤材料的制备方法，其特征是，步骤如下：/n(1)将自扭曲纤维与羽毛纤维混合开松处理后，进行梳理和铺网形成混合纤网，其中，羽毛纤维先后经过甲基丙烯酸酯接枝改性和羟基磷灰石接枝改性；/n(2)将混合纤网进行预针刺，针刺密度为200～500针/cm

【技术特征摘要】
1.一种针刺过滤材料的制备方法，其特征是，步骤如下：
(1)将自扭曲纤维与羽毛纤维混合开松处理后，进行梳理和铺网形成混合纤网，其中，羽毛纤维先后经过甲基丙烯酸酯接枝改性和羟基磷灰石接枝改性；
(2)将混合纤网进行预针刺，针刺密度为200～500针/cm2，形成素毡后进行主针刺，针刺深度控制在6～12mm，针刺密度控制在500～1000针/cm2；
(3)将针刺处理后的混合纤网进行热定型加固处理，制得复合针刺毡；
(4)将氧化石墨烯/壳聚糖插层复合材料均匀涂布在复合针刺毡表面上，经过预烘和焙烘制得针刺过滤材料；
自扭曲纤维的长度为50～70mm且单丝纤度为2.0～6.0dtex，制备过程如下：
按短丝纺丝工艺，将PET熔体和PA6熔体分配后，从同一喷丝板上的喷丝孔挤出制得短丝，即得自扭曲纤维；
短丝纺丝工艺的流程为：挤出→冷却→上油→卷绕→存放→集束→水浴牵伸→蒸汽牵伸→紧张热定型→卷曲→切断→松弛热定型；短丝纺丝工艺的参数中，松弛热定型温度为100～110℃；
喷丝孔为形喷丝孔，形由横线、与横线垂直连接的竖线和与横线倾斜连接的斜线组成；
横线与竖线的宽度之比为1.0:1.8～2.1，横线与斜线的宽度相同；横线、竖线与斜线的长度之比为2:0.9～1.1:0.7～1.0；横线的长度与宽度之比为6～8:1；斜线与横线的夹角为40～50°；竖线和斜线的最小间距为横线的长度的50～70％；竖线和斜线与横线的交点的连线的中点为横线的中点；
所述分配是指控制PET熔体流经横线，同时控制PA6熔体流经竖线和斜线。


2.根据权利要求1所述的一种针刺过滤材料的制备方法，其特征在于，PET熔体和PA6熔体的质量比为55:45～65:35。


3.根据权利要求2所述的一种针刺过滤材料的制备方法，其特征在于，PET熔体和PA6熔体中各含有5wt％的PET-PA6共聚物熔体；PET-PA6共聚物的制备过程为：将数均分子量为2000～3000的PET与数均分子量为2000～3000的PA6按1:1的质量比混合后，在温度为223～222℃且真空度低于50Pa的条件下，缩聚反应40～60min。


4.根据权利要求3所述的一种针刺过滤材料的制备方法，其特征在于，短丝纺丝工艺的其它参数为：冷却温度20～25℃，冷却风速2.2～3.5m/s，卷绕速度8...

【专利技术属性】
技术研发人员：史振华，
申请(专利权)人：深圳市宏翔新材料发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44