[发明专利]一种增强纳米纤维耐高温三维过滤材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种过滤材料及其制备方法，特别是涉及一种增强纳米纤维耐高温三维过滤材料及其制备方法。

背景技术

随着现代工业的飞速发展，高温含尘废热烟气对环境的污染给人类的生存与健康带来了越来越大的危害。采用怎样的过滤材料直接决定着高温含尘废热烟气的过滤、排放效果。中国专利申请号为200910053818.9的发明专利申请，公开了一种耐高温过滤材料的制作方法，其步骤是将玻璃纤维和聚苯硫醚纤维以重量比1∶1～1∶5混合，织成面密度为100～170g/m²的基布，在基布的上下侧分别放置密度为150～350g/m²的聚苯硫醚纤维网得到密度为400～800g/m²的三层复合材料；将三层复合材料先经预针刺、再经高压水刺预湿、4～8遍正反面水刺加固、最后进行抗结露后整理得到耐高温过滤材料。该方法制得的过滤材料虽具有耐高温性能，但因材料的孔隙率较低、孔隙上下贯通性较差，对直径较小的粒子，特别是对直径小于1μm的粒子，过滤效果不佳；且材料的制作方法比较复杂、工艺较繁琐，价格较昂贵。中国专利申请号为200910055559.3的发明专利申请，公开了一种耐高温玄武岩纤维复合过滤材料及制备方法，其组分包括：玄武岩纤维基布和高性能纤维网，其重量配比为7∶1～2∶1；其制备包括：将高性能纤维网成网在玄武岩纤维基布上，用水刺工艺进一步复合加固，热轧，然后经拒水防油剂浸渍，定型，即得。该本发明制得的过滤材料，虽同样具有耐高温性能，但对小直径粒子的过滤效果不好。

近年来，纳米材料以其许多其它材料无法比拟的优异性能而得到较为广泛的应用。中国专利申请号为200910191721.4，公开了一种纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料及其制备方法，它是由玻璃纤维滤料和结合在该玻璃纤维滤料表面的纳米纤维构成，所述玻璃纤维滤料的平均孔径≤20μm，所述纳米纤维的平均直径≤0.05μm；其制备方法，步骤(1)玻璃纤维滤料在牵引机构带动下经过在离心盘和集电极之间产生的电场；步骤(2)聚合物溶液泵入离心盘中，在高速旋转的离心盘作用下在所述电场中产生纳米纤维，该纳米纤维被带向集电极并沉积在所述玻璃纤维滤料的表面；步骤(3)将表面结合纳米纤维的玻璃纤维滤料干燥。该发明制得的过滤材料，虽具有良好的过滤效果且具有一定的强度，但该过滤材料的耐高温效果不好。中国专利还公开了申请号为200810210871.0、名称为纳米纤维过滤材料及其形成方法的发明专利申请，它是由聚合物溶液以静电纺丝法所制造含有两种以上不同纤维直径分布的纳米纤维棉网；上述两种以上不同纤维直径纳米纤维在放电纺丝过程彼此交错互织形成纳米纤维棉网层。该过滤材料虽具有良好的过滤效果，但材料的强度和耐高温性能不够，限制了其在产业化中的应用。

发明内容

为克服现有技术存在的不足之处，本发明提供一种性能稳定、强度高、使用寿命长、过滤效果好的增强纳米纤维耐高温三维过滤材料；同时提供一种该过滤材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明所述的增强纳米纤维耐高温三维过滤材料，以合成高聚物纤维为经纱和纬纱，经机织成合成高聚物机织格栅，采用静电纺工艺、以合成高聚物为原料在高聚物机织格栅上形成一层或多层纳米纤维三维网状无纺膜，然后经交联处理后制得增强纳米纤维耐高温三维过滤材料。

所述合成高聚物纤维为芳砜纶（PSA）或聚苯硫醚（PPS）长丝；所述高聚物机织格栅的经纱细度为90～120D，经纱密度为400～450根/10cm，纬纱细度75～100D，纬纱密度为350～400 根/10cm。

所述合成高聚物为芳砜纶和聚苯硫醚中的一种或两种。

所述纳米纤维三维网状无纺膜的厚度为0.5～1.2mm，纳米纤维的平均直径为600～2000 nm，平均孔径为0.5～5 μm。

本发明所述的增强纳米纤维耐高温三维过滤材料及其制备方法，包括以下步骤：

1）以合成高聚物纤维为经纱和纬纱，经纱细度为90～120D，纬纱细度75～100D，经机织成经纱密度为400～450根/10cm、纬纱密度为350～400 根/10cm的合成高聚物机织格栅；

2）将合成高聚物溶解在二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基砒咯烷酮、四氯乙烷和氯代萘中的一种或多种溶剂中，制备质量分数为5～10 %的合成高聚物纺丝原液，采用静电纺丝工艺，在合成高聚物机织格栅上形成一层或多层纳米纤维三维网状无纺膜；