[发明专利]一种疏密周期堆叠絮状纤维过滤材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种疏/密周期堆叠絮状纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，采用上述静电纺丝装置，供液装置内装有纺丝液，在纺丝过程中通过调控交变电源，使得微型针式辅助电极带负电或正电，纺丝射流在靠近接收基板时受到吸引力或斥力，受到吸引力时，获得致密的絮状纤维过滤材料，受到斥力时，获得蓬松的絮状纤维过滤材料；根据需要规律性地调节交变电源，从而获得疏/密周期堆叠絮状纤维过滤材料。本发明提供了一种高效、便捷且具有催化功能的絮状纤维高温过滤材料的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种疏/密周期堆叠絮状纤维高温过滤材料的制备方法，属于空气过滤材料技术领域。

背景技术

随着我国社会的快速发展，工业冶金、钢铁、火力发电等带来的环境问题日益显著，对这些行业产生的烟尘进行过滤将是提高空气质量的关键。目前常用的空气过滤材料主要是玻璃纤维、聚苯硫醚、陶瓷纤维等，这些材料虽然具有高的耐温特性，但是其聚集体孔径大，难以对烟尘中微细颗粒(直径＞0.3μm)进行过滤；且其制备过程复杂，成本高。

静电纺制备的纳米纤维材料具有纤维直径小、孔径小、孔道结构可调等优势，其制备的纳米纤维膜可以对微细颗粒进行有效拦截。然而，静电纺纳米纤维膜主要是致密堆叠的二维膜材料，其容尘量低，仍无法满足高温烟尘过滤的需要。

为了解决上述问题，目前已有相关技术人员做了一些研究。

专利CN201911396614.5公开了《一种用于空气过滤的尼龙纳米纤维气凝胶材料及其制备方法》，专利CN201910057686.0公开了《一种聚酰亚胺纳米纤维气凝胶及其制备方法和应用》，专利CN201911421836.8公开了《一种微/纳米纤维气凝胶复合滤料的制备方法》，其均是通过将纳米纤维在水中进行分散、冷冻干燥、热交联等得到三维体型气凝胶材料，以此来提高材料的容尘量，但该材料制备过程复杂、制备周期长，且气凝胶大孔结构难以对灰尘中的微细颗粒进行有效拦截。

专利CN201510009971.7公开了《一种口罩用高效低阻纳米纤维空气过滤材料及其制备方法》，其在静电纺丝过程中通过蒸汽场补偿与控制技术，调控射流相分离速率来获得三维立体空腔材料，其虽具有高的容尘量，但是其孔径大，仍无法对微细颗粒进行有效拦截；且制备过程中的蒸汽场气流易使得射流紊乱，影响实际生产。专利CN201610381988.X公开了《一种具有梯度结构的粗细组合纳米纤维空气过滤材料的制备方法》，专利CN201610382452.X公开了《一种具有梯度结构的微珠/纳米纤维复合空气过滤材料及其制备方法》，其通过将微米层和纳米层进行热压复合来制备三维体型过滤材料，该材料孔隙率低，限制了容尘量的提高；同时，热压复合易损伤纳米纤维膜，导致过滤精度下降。

因此，开发一种容尘量高、过滤效果好且易于生产制备的絮状纤维高温过滤材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高过滤效率、高容尘量、耐高温的絮状过滤材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种静电纺丝装置，包括与供液装置连接的喷丝头，喷丝头与高压电源连接，喷丝头下方设有接收基板，其特征在于，所述接收基板上设有微型针式辅助电极，微型针式辅助电极由阵列排布的金属针组成，金属针的一端设于接收基板上，另一端通过导线与交变电源连接；微型针式辅助电极在交变电源的控制下带负电或正电。

优选地，所述喷丝头为狭缝式喷丝头，其形状为线型、S型和环型中的任意一种或几种的组合；狭缝的宽度为0.1～0.6mm，长度为1～5cm。

优选地，所述微型针式辅助电极在接收基板上分布形状为矩形、菱形、三角形、圆形和六边形中的任意一种或几种的组合，相邻微型针式辅助电极的间距为10～50mm；微型针式辅助电极的针尖直径为0.01～0.1mm，针根直径为0.3～1mm，高度为5～15mm，其材质为铜、铝、铁、铜合金、铝合金或铁合金。