一种电纺滤材及其制备方法和由其制备的滤筒技术

本发明专利技术涉及工业除尘技术领域，尤其涉及一种电纺滤材及其制备方法。同时，本发明专利技术还涉及由所述电纺滤材制备的滤筒。该电纺滤材包括基材支撑层、均匀分布在所述基材支撑层上的静电纺丝层、静电驻极材料和/或助剂。该滤材的过滤效率高、过滤阻力小，其制备方法可实现静电纺丝滤材的产业化生产，同时由该滤材制备的滤筒，使用寿命长、过滤效果好。过滤效果好。过滤效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种电纺滤材及其制备方法和由其制备的滤筒


[0001]本专利技术涉及工业除尘
，尤其涉及一种电纺滤材及其制备方法。同时，本专利技术还涉及一种由所述电纺滤材制备的滤筒。

技术介绍

[0002]筒式过滤器是工业粉尘治理中使用较广泛的除尘设备，在焊接烟尘、打磨烟尘、食品加工粉尘等领域广泛应用，主要利用机械过滤原理，将粉尘截滞和吸附，达到除尘的目的。目前机械过滤主要有两种机理，一种是常规的深层过滤，粉尘通过聚酯纤维类滤材的捕集，先在滤料表面形成"一层粉尘饼"，再通过这层粉尘饼来过滤后续的粉尘，但随着使用时间的增长，粉尘颗粒容易进入滤材内部，导致过滤效率降低、滤筒寿命变短等问题。另外一种是表面过滤，通过在传统的聚酯纤维类过滤基材表面覆上一层纳米或微米纤维膜，将粉尘颗粒截滞和吸附在过滤材料表面，从而达到除尘的目的，这种方法虽然在过滤效率、滤筒寿命等方面有了一定的提高，但是在目前的工程应用中还存在表面纳米过滤层机械性能差，多次反吹易脱落等问题，影响除尘效果，时间长了会出现净化效率下降、阻力增大、能耗增加等问题。
[0003]专利CN110124413A公开了一种聚合物微米/纳米纤维的制备方法，采用聚氯乙烯、聚偏二氯亚乙烯等聚合物或其共聚物制备纺丝液，通过在基材上附着微米/纳米纤维，采用热复合或的方式，形成高滤效的过滤材料并将其应用于粉尘治理等领域，但是此方法表面纳米纤维层与基材层结合力差，应用于工业除尘时多次反吹后，纳米纤维层容易脱落，导致过滤阻力增大，能耗增加，过滤效率降低。专利CN1562441公开了一种夹心式纳米/亚微米电纺丝基过滤材料的制备方法，将纳米纤维膜直接纺制在滤材上，通过热压制成夹层复合材料，但是此方法难以保证纳米纤维在滤材上的均匀性，而且纺织时也无法保证滤材的供给速度和纺丝速度一致，难以保证产品质量。
[0004]因此，寻求纳米纤维层与基材结合效果好，过滤效率高，且有利于系统能耗降低的过滤材料十分必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种电纺滤材及其制备方法，该滤材的过滤效率高、过滤阻力小，其制备方法可实现静电纺丝滤材的产业化生产，同时由该滤材制备的滤筒，使用寿命长、过滤效果好。
[0006]为实现以上目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种电纺滤材，包括基材支撑层、均匀分布在所述基材支撑层上的静电纺丝层、静电驻极材料和/或助剂，其中所述静电纺丝层占所述滤材的质量比为10
‑
30％，所述静电驻极材料占所述滤材的质量比为0.05
‑
0.1％，所述助剂占所述滤材的质量比为0.5
‑
3％，余量为基材支撑层。
[0008]所述基材支撑层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚酯纤维、复合纤维滤纸和芳
纶纤维布中的一种或多种，基材支撑层挺度好，支撑度高，丝径均匀，风阻低，纤维克重为30g/m2～200g/m2，厚度为0.3～2mm，纤维丝直径8～15um。
[0009]所述静电纺丝层包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSU)和聚酰胺(PA)中的一种或多种。
[0010]所述静电驻极材料包括纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米勃姆石中的一种或多种。
[0011]静电驻极材料能够提升滤材的过滤效率，并降低阻力。添加了静电驻极材料，电纺滤材可以通过静电+机械过滤机理相结合的方式来捕获粉尘粒子，滤材过滤粉尘时，通过纳米纤维层物理隔离粉尘，静电驻极体材料也同步发挥作用，在与气流垂直的方向上存在着高达几百至上千伏电压的静电场，在纤维材料的孔隙间形成了无数个无源集尘电极，当气流中的带电微粒尤其是亚微米级粒子(往往是带电的)通过这些孔隙时，就在电场力的作用下被捕获。两种过滤机理同步施行，提高了滤材的过滤效率。利用静电驻极体材料的静电效应，可以有效降低滤材的过滤阻力，从而降低能耗，减少运维成本，与传统的机械型空气过滤器相比，在相同的功效时，采用驻极体材料的滤材，其阻力远低于机械型过滤器的阻力。
[0012]所述助剂包括1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基四氯铁酸盐和1
‑
丁基
‑2‑3‑
二甲基咪唑氯盐中的一种或多种。
[0013]本专利技术还提供一种电纺滤材的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1：将静电纺丝层溶于纺丝溶剂中，添加静电驻极材料和助剂，制成纺丝液；
[0015]其中，所述静电纺丝层包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSU)和聚酰胺(PA)中的一种或多种；
[0016]所述纺丝溶剂包括二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基甲酰胺(DMF)、乙酸和甲酸中的一种或多种；
[0017]所述静电驻极材料包括纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米勃姆石中的一种或多种；
[0018]所述助剂包括1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基四氯铁酸盐和1
‑
丁基
‑2‑3‑
二甲基咪唑氯盐中的一种或多种；
[0019]助剂可以提升纺丝液的电导率，增强纺丝液的可纺性。
[0020]S2：采用无针头纺丝技术，将步骤S1的纺丝液与基材支撑层纺织成复合布；
[0021]所述基材支撑层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚酯纤维、复合纤维滤纸和芳纶纤维布中的一种或多种。
[0022]纺织时基材支撑层接收距离为15
‑
60cm，正负极电压为20
‑
70KV，基材运行速度为4～20m/min。
[0023]电纺滤材的产业化生产一直是静电纺丝技术发展的最大瓶颈，本专利技术采用无针头纺丝技术，可大幅度提升静电纺丝层纳米纤维均匀性和电纺设备运行车速，最快可达20m/min，提高单位时间内纳米纤维滤材的产量。
[0024]S3：步骤S2的复合布收卷前进行热压合及热定型工艺，即得所述滤材。
[0025]热压合为使用温度100～150℃的辊轮压制，热定型工艺为120～180℃的热风吹扫压合。
[0026]滤材应用于粉尘治理时，会在表面形成一层粉尘，使得滤材内外形成压差，压差达
到设定值就需要进行反吹，将粉尘反吹下来以恢复滤材的过滤等级，但是频繁的反吹会使滤材的过滤层受到反复的拉力，静电纺丝层与基材支撑层的结合力差就会发生脱落，影响滤材整体的过滤效率，因此需要提高滤材静电纺丝层与基材支撑层之间的粘合能力。在滤材收卷之前，热压合及热定型能够增强基材支撑层与静电纺丝层之间的粘合力，提升滤材的使用寿命。
[0027]本专利技术还提供一种滤筒，包括内外两层金属骨架和位于所述金属骨架中间的所述电纺滤材。滤筒经由挡板压合工艺制备，将电纺滤材打褶成型，做成圆环形状，可有效增加粉尘与滤筒的接触面积，确保高效除尘；电纺滤材打褶后峰高3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电纺滤材，其特征在于，包括基材支撑层和均匀分布在所述基材支撑层上的静电纺丝层，所述静电纺丝层还包括静电驻极材料和/或助剂。2.根据权利要求1所述的滤材，其特征在于，所述基材支撑层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚酯纤维、复合纤维滤纸和芳纶纤维布中的一种或多种，纤维克重为30g/m2～200g/m2，厚度为0.3～2mm，纤维丝直径8～15um。3.根据权利要求1所述的滤材，其特征在于，所述静电纺丝层包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSU)和聚酰胺(PA)中的一种或多种，所述静电纺丝层占所述滤材的质量比为10
‑
30％。4.根据权利要求1所述的滤材，其特征在于，所述静电驻极材料包括纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米勃姆石中的一种或多种，所述静电驻极材料占所述滤材的质量比为0.05
‑
0.1％。5.根据权利要求1所述的滤材，其特征在于，所述助剂包括1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基四氯铁酸盐和1
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丁基
‑2‑3‑
二甲基咪唑氯盐中的一种或多种，所述助剂占所述滤材的质量比为0.5
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3％。6.一种电纺滤材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将静电纺丝层溶于纺丝溶剂中，添加静电驻极材料和助剂，制成纺丝液；S2：采用无针头纺丝技术，将步骤S1的纺丝液与基材支撑层纺织成复合布；S3：步骤S2的复合布收卷前进行热压合及热定型工艺，即得...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟淑丽，秦玲，王力，梁鹏，刘相章，白少峰，
申请(专利权)人：青岛纳博科环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：