能加熱的夾心式凈化材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能加熱的夾心式凈化材料的制備方法，屬于凈化材料制備領(lǐng)域。該方法包括：向?qū)щ娞紳{中加入交聯(lián)劑A后涂覆到玻璃纖維網(wǎng)格布上，經(jīng)交聯(lián)固化制成發(fā)熱網(wǎng)；將聚合物納米纖維電紡到工業(yè)濾布上制成過濾基布；向絕緣漿液中加入交聯(lián)劑B后涂覆到所述發(fā)熱網(wǎng)上，將涂覆所述絕緣漿液的所述發(fā)熱網(wǎng)與所述過濾基布?jí)涸谝黄?，交?lián)固化后即得到能加熱的夾心式凈化材料。利用該方法得到的納米纖維直徑在50～250nm之間，形貌良好，粗細(xì)均勻，而且過濾基布與發(fā)熱網(wǎng)粘接良好，該夾心式凈化材料在加熱條件下也具有極高的過濾效率，在空氣凈化方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】能加熱的夾心式凈化材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及凈化材料制備領(lǐng)域，特別是涉及一種能加熱的夾心式凈化材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米纖維作為過濾材料很早就已經(jīng)得到了重視，因?yàn)榧{米纖維具有非常適合作為過濾材料的特點(diǎn):纖維直徑細(xì)、比表面積大、孔隙小、孔隙率高、孔隙通透性好。靜電紡絲法是目前制備納米纖維最重要、最直接的方法，其制得的電紡絲纖維不僅具有納米纖維適合作過濾材料的上述特點(diǎn)，而且其三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能提高過濾效率和載體相的流動(dòng)速度，從而加速過濾過程。但電紡納米纖維材料自身的存在諸多問題影響其大規(guī)模應(yīng)用。例如靜電紡絲產(chǎn)量低、纖維機(jī)械強(qiáng)度不足、使用壽命短、表面修飾和處理還有待更進(jìn)一步的研究等。因此，靜電紡纖維用作過濾材料時(shí)，一般需要與紡粘、針織布或者熔噴等基布材料進(jìn)行復(fù)合。
[0003]復(fù)合過濾材料的過濾性能受到吸濕性、厚度、液體流速以及納米纖維種類的影響。由于上述這些過濾材料壓力降大且強(qiáng)度低，同時(shí)存在納米纖維與基布間結(jié)合不牢固及透氣性變差等問題，一直得不到很好的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能加熱的夾心式凈化材料的制備方法，能以較簡(jiǎn)單的方式制備結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、過濾效率高、可以加熱、粘接牢固的夾心式凈化材料，從而解決現(xiàn)有方法制備是復(fù)合過濾材料壓力降大、強(qiáng)度低以及與基布結(jié)合不牢固的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能加熱的夾心式凈化材料的制備方法，包括:
[0006]向?qū)щ娞紳{中加入交聯(lián)劑A后涂覆到玻璃纖維網(wǎng)格布上，經(jīng)交聯(lián)固化制成發(fā)熱網(wǎng)；
[0007]將聚合物納米纖維電紡到工業(yè)濾布上制成過濾基布；
[0008]向絕緣漿液中加入交聯(lián)劑B后涂覆到所述發(fā)熱網(wǎng)上，將涂覆所述絕緣漿液的所述發(fā)熱網(wǎng)與所述過濾基布?jí)涸谝黄?，交?lián)固化后即得到能加熱的夾心式凈化材料。
[0009]本發(fā)明的有益效果為:以聚合物納米纖維電紡到工業(yè)濾布上制成過濾基布，其連續(xù)長(zhǎng)纖維，纖維直徑小，比表面積大，做過濾材料的濾芯,可以極大提高過濾材料的過濾效率；將發(fā)熱網(wǎng)與過濾基布構(gòu)成夾心層結(jié)構(gòu)，發(fā)熱網(wǎng)的拉伸強(qiáng)度大，能夠提高材料整體的拉伸強(qiáng)度，使凈化材料拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都增強(qiáng)；過濾基布一方面保護(hù)納米纖維免遭破壞，另一方面也可以對(duì)大顆粒進(jìn)行預(yù)過濾；復(fù)合成型后解決了靜電紡絲納米纖維拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度太低不易作為過濾材料的問題；采用發(fā)熱網(wǎng)可以使夾心式凈化材料在不影響過濾性能的前提下具有加熱作用，并且使夾心凈化材料具有在發(fā)熱條件下進(jìn)行過濾的功能，且發(fā)熱網(wǎng)能與玻璃纖維良好粘接?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例2中的過濾基布的SEM圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0013]本發(fā)明實(shí)施例提供一種能加熱的夾心式凈化材料的制備方法，該方法包括:
[0014]向?qū)щ娞紳{中加入交聯(lián)劑A后涂覆到玻璃纖維網(wǎng)格布上，經(jīng)交聯(lián)固化制成發(fā)熱網(wǎng)；
[0015]將聚合物納米纖維電紡到工業(yè)濾布上制成過濾基布；
[0016]向絕緣漿液中加入交聯(lián)劑B后涂覆到發(fā)熱網(wǎng)上，將涂覆絕緣漿液的發(fā)熱網(wǎng)與過濾基布?jí)涸谝黄?，交?lián)固化后即得到能加熱的夾心式凈化材料。
[0017]上述方法中，導(dǎo)電碳漿為:以甲基乙烯基硅橡膠生膠、導(dǎo)電炭黑和溶劑A為原料，通過機(jī)械攪拌混合制成炭黑分散均勻的導(dǎo)電碳漿；
[0018]絕緣漿液為以甲基乙烯基硅橡膠生膠和溶劑B為原料，通過機(jī)械攪拌混合均勻制成的絕緣衆(zhòng)液。
[0019]上述方法中，制成導(dǎo)電碳漿的原料中，甲基乙烯基硅橡膠生膠與導(dǎo)電炭黑的重量比為100:1?100:100，甲基乙烯基硅橡膠生膠與溶劑A的重量比為1:4?1:10 ;
[0020]制成絕緣漿液的原料中，甲基乙烯基硅橡膠生膠B與溶劑B的重量比為1:4?1:10。
[0021]上述方法中，甲基乙烯基硅橡膠生膠的分子量為5?100萬，乙烯基含量為
0.07?4.0mo 1% ;導(dǎo)電炭黑的粒徑為5?40nm。
[0022]上述方法中，溶劑A為甲苯、二甲苯、正己烷、四氫呋喃、二氧六環(huán)中的至少一種；溶劑B為甲苯、二甲苯、正己烷、四氫呋喃、二氧六環(huán)中的至少一種。
[0023]上述方法中，導(dǎo)電碳漿中甲基乙烯基硅橡膠生膠與交聯(lián)劑A的重量比為100:0.2?100:2 ;絕緣漿液中甲基乙烯基硅橡膠生膠與交聯(lián)劑B的重量比為100:0.2?100:2。
[0024]上述方法中，交聯(lián)劑A為:硫粉、有機(jī)過氧化物、金屬有機(jī)化合物、氮丙啶類、異氰酸酯中的至少一種；交聯(lián)劑B為:硫粉、有機(jī)過氧化物、金屬有機(jī)化合物、氮丙啶類、異氰酸酯中的至少一種。
[0025]上述方法中，聚合物納米纖維為:尼龍6、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚丙烯腈中的至少一種。
[0026]上述方法中，交聯(lián)固化方式為:常溫干燥12小時(shí)后，在100?150°C下真空干燥2小時(shí)，之后退火到50°C，完成交聯(lián)固化。[0027]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的制備方法作進(jìn)一步說明。
[0028]本發(fā)明結(jié)合了利用靜電紡絲技術(shù)及碳漿制備技術(shù)，將制成的碳漿交聯(lián)固化到玻璃纖維網(wǎng)格布上，制出發(fā)熱網(wǎng)，將聚合物納米纖維電紡到工業(yè)濾布上制成過濾基布，將涂有絕緣漿液的發(fā)熱網(wǎng)與紡有聚合物納米纖維的過濾基布?jí)涸谝黄?，制備出可加熱的夾心式凈化材料，其中，所使用的裝置為實(shí)驗(yàn)室自行設(shè)計(jì)的溶液靜電紡絲裝置(也可以采用現(xiàn)有的能實(shí)現(xiàn)溶液靜電紡絲的裝置)，電壓O?30kV，接收距離為O?30cm ;采用甲基乙烯基硅橡膠生膠、炭黑和溶劑，以機(jī)械攪拌的形式混合均勻，制成炭黑分散均勻的導(dǎo)電碳漿，再在導(dǎo)電碳漿中加入交聯(lián)劑，混合均勻后，采用浸潰的方式涂覆到玻璃纖維網(wǎng)格布上，進(jìn)行交聯(lián)固化，交聯(lián)固化按常溫干燥12小時(shí)后，在100?150°C下真空干燥2小時(shí)，之后退火到50°C，完成交聯(lián)固化的方式進(jìn)行，使導(dǎo)電碳漿中的甲基乙烯基硅橡膠生膠交聯(lián)，溶劑揮發(fā)，制出導(dǎo)電碳漿均勻分布的發(fā)熱網(wǎng)；配置聚合物紡絲液，洗凈并干燥工業(yè)濾布，采用靜電紡絲技術(shù)，將聚合物納米纖維紡在工業(yè)濾布上制成過濾基布；用甲基乙烯基硅橡膠生膠和溶劑，以機(jī)械攪拌的形式混合均勻，制成絕緣漿液，向絕緣漿液中加入交聯(lián)劑，混合均勻后，采用浸潰的方式涂覆到發(fā)熱網(wǎng)上，將涂有絕緣漿液的發(fā)熱網(wǎng)與紡有聚合物納米纖維的過濾基布?jí)涸谝黄?，按常溫干?2小時(shí)后，在100?150°C下真空干燥2小時(shí)，之后退火到50°C的方式完成交聯(lián)固化，交聯(lián)固化后制備出可加熱的夾心式凈化材料。
[0029]下面以具體實(shí)施例上述方法做具體說明。
[0030]實(shí)施例1稱取25g甲基乙烯基硅橡膠生膠(M=600000，乙烯基含量0.15mol%)，將其放入三口燒瓶中，再向其中加入IOOg 二甲苯，搭好攪拌裝置和回流裝置，60°C下開始進(jìn)行攪拌，并不時(shí)補(bǔ)加二甲苯，待甲基乙烯基硅橡膠生膠溶解后，向三口燒瓶中按比例加入
7.5g炭黑，繼續(xù)攪拌，并加入80g 二甲苯，待溶液均勻后，停止反應(yīng)并靜置冷卻，制成PTC碳漿，再在碳漿中加入一定量起交聯(lián)作用的過氧化苯甲酰(ΒΡ0)，混合均勻后，采用浸潰的方式涂覆到網(wǎng)眼尺寸為IOXlOmm的玻璃纖維網(wǎng)格布上，通過常溫干燥及150°C下真空干燥，使碳漿中的甲基乙烯基硅橡膠生膠交聯(lián)，制出碳漿均勻分布的發(fā)熱網(wǎng)。
[0031]實(shí)施例2將5.2g的PA-6溶于34.8g甲酸，密封后使用磁力攪拌12h使其充分溶解，配置成13wt%PA-6/甲酸溶液，利用自行設(shè)計(jì)的靜電紡絲裝置，在紡絲電壓15kV，接收距離為IOcm條件下，將PA-6納米纖維電紡到洗凈的工業(yè)濾布上制成過濾基布，并將收集有PA-6納米纖維的工業(yè)濾布充分干燥。收集有PA-6納米纖維的工業(yè)濾布的SEM圖像見圖1，從圖中可以看出PA-6納米纖維均勻的分布在工業(yè)濾布上，且平均直徑為80nm。
[0032]實(shí)施例3稱取25g甲基乙烯基硅橡膠生膠，將其放入三口燒瓶中，再向其中加入150g 二甲苯，搭好攪拌裝置和回流裝置，60°C下開始進(jìn)行攪拌，使甲基乙烯基硅橡膠生膠充分溶解，制成絕緣漿液，再在絕緣漿液中加入一定量的BPO交聯(lián)劑，混合均勻后，采用浸潰的方式涂覆到發(fā)熱網(wǎng)上，常溫固化Ih后，將其與收集有PA-6納米纖維的工業(yè)濾布?jí)涸谝黄?，并將其采?50°C下真空干燥，使絕緣漿液中的甲基乙烯基硅橡膠生膠交聯(lián)，制出碳漿均勻分布的可加熱的夾心凈化材料，該夾心凈化材料中發(fā)熱網(wǎng)與過濾基布結(jié)合良好。
[0033]本發(fā)明的制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0034](I)利用靜電紡絲制備出的過濾基布，其連續(xù)長(zhǎng)纖維，纖維直徑小，比表面積大，做過濾材料的濾芯,可以極大提高過濾材料的過濾效率。
[0035](2)采用發(fā)熱網(wǎng)與過濾基布構(gòu)成的夾心層結(jié)構(gòu)，發(fā)熱網(wǎng)的拉伸強(qiáng)度大，能夠提高材料整體的拉伸強(qiáng)度，使凈化材料拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都增強(qiáng)；過濾基布一方面保護(hù)納米纖維免遭破壞，另一方面也可以對(duì)大顆粒進(jìn)行預(yù)過濾；復(fù)合成型后解決了靜電紡絲納米纖維拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度太低不易作為過濾材料的問題。
[0036](3)采用發(fā)熱網(wǎng)可以使夾心式凈化材料在不影響過濾性能的前提下具有加熱作用，并且使夾心凈化材料具有在發(fā)熱條件下進(jìn)行過濾的功能，且發(fā)熱網(wǎng)也確保了該夾心材料能與玻璃纖維良好粘接。
[0037](4)可以通過調(diào)節(jié)導(dǎo)電碳漿中炭黑含量來控制發(fā)熱網(wǎng)使用溫度，進(jìn)而調(diào)控可加熱的夾心式凈化材料的使用溫度。
[0038]該夾心式凈化材料在加熱條件下也具有極高的過濾效率，在空氣凈化方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0039]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種能加熱的夾心式凈化材料的制備方法，其特征在于，包括: 向?qū)щ娞紳{中加入交聯(lián)劑A后涂覆到玻璃纖維網(wǎng)格布上，經(jīng)交聯(lián)固化制成發(fā)熱網(wǎng)； 將聚合物納米纖維電紡到工業(yè)濾布上制成過濾基布； 向絕緣漿液中加入交聯(lián)劑B后涂覆到所述發(fā)熱網(wǎng)上，將涂覆所述絕緣漿液的所述發(fā)熱網(wǎng)與所述過濾基布?jí)涸谝黄?，交?lián)固化后即得到能加熱的夾心式凈化材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能加熱的夾心式凈化材料的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電碳漿為:以甲基乙烯基硅橡膠生膠、導(dǎo)電炭黑和溶劑A為原料，通過機(jī)械攪拌混合制成的炭黑分散均勻的導(dǎo)電碳漿； 所述絕緣漿液為以甲基乙烯基硅橡膠生膠和溶劑B為原料，通過機(jī)械攪拌混合均勻制成的絕緣衆(zhòng)液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能加熱的夾心式凈化材料的制備方法，其特征在于，制成所述導(dǎo)電碳漿的原料中，所述甲基乙烯基硅橡膠生膠與所述導(dǎo)電炭黑的重量比為100:1?100:100，所述甲基乙烯基硅橡膠生膠與所述溶劑A的重量比為1:4?1:10 ; 制成所述絕緣漿液的原料中，所述甲基乙烯基硅橡膠生膠B與所述溶劑B的重量比為1:4 ?1:10。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的能加熱的夾心式凈化材料的制備方法，其特征在于，所述甲基乙烯基硅橡膠生膠的分子量為5?100萬，乙烯基含量為0.07?4.0mol%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的能加熱的夾心式凈化材料的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電炭黑的粒徑為5?40nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的能加熱的夾心式凈化材料的制備方法，其特征在于，所述溶劑A為甲苯、二甲苯、正己烷、四氫呋喃、二氧六環(huán)中的至少一種； 所述溶劑B為甲苯、二甲苯、正己烷、四氫呋喃、二氧六環(huán)中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能加熱的夾心式凈化材料的制備方法，其特征在于，所述導(dǎo)電碳漿中甲基乙烯基硅橡膠生膠與所述交聯(lián)劑A的重量比為100:0.2?100:2 ； 所述絕緣漿液中甲基乙烯基硅橡膠生膠與所述交聯(lián)劑B的重量比為100:0.2?100:2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的能加熱的夾心式凈化材料的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)劑A為:硫粉、有機(jī)過氧化物、金屬有機(jī)化合物、氮丙啶類、異氰酸酯中的至少一種； 所述交聯(lián)劑B為:硫粉、有機(jī)過氧化物、金屬有機(jī)化合物、氮丙啶類、異氰酸酯中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的能加熱的夾心式凈化材料的制備方法，其特征在于，所述聚合物納米纖維為:尼龍6、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚丙烯腈中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的能加熱的夾心式凈化材料的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)固化方式為:常溫干燥12小時(shí)后，在100?150°C下真空干燥2小時(shí)，之后退火到50°C，完成交聯(lián)固化。
【文檔編號(hào)】B01D39/04GK103877783SQ201410143710
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】劉太奇, 趙小龍, 高寧 申請(qǐng)人:北京石油化工學(xué)院