CN108926910A - 一种防静电复合过滤净化材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种防静电复合过滤净化材料的制备方法，包括以下制备步骤：（1）将工业滤布浸泡于双酚A型环氧树脂、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000和二乙烯三胺混和液中，浸泡后干燥待用；（2）将导电云母粉用偶联剂浸润后取出干燥；（3）将二甲基乙酰胺和聚氨酯充分溶解，加入导电云母粉、氯化钠以及分散剂充分混合，超声处理，静电纺丝喷涂至工业滤布表面；（4）将玻璃纤维与喷涂好的工业滤布在热压装置上进行热压粘结即得。本发明制得的材料滤阻力小，过滤效率高并具有一定抗静电性能。
Description
技术领域
本发明涉及过滤材料领域，特别涉及一种防静电复合过滤净化材料的制备方法。
背景技术
过滤器在微电子、制造工业、医院、食品、环保业、化妆品业等多个领域都有着广泛的应用，传统的过滤材料主要包括玻璃纤维、石棉纤维、聚酯合成纤维和聚丙烯腈合成纤维等合成纤维。传统的过滤材料其性能上存在许多缺点，如过滤性能不够好，容易产生静电，影响纤维的过滤性能。导电纤维可以很好的解决静电问题，导电纤维的导电性主要基于自由电子，因此无湿度依赖性。导电纤维一般指在温度为20℃，相对湿度为25％的标准状态下，比电阻小于108 Ω·cm的纤维，它同时具有导电、电热和抗电磁波辐射等功能。本发明中采用静电喷涂技术将导电云母粉沉积于滤布的表面，再将玻璃纤维与经过表面处理的工业滤布热压成型，制备得到了过滤阻力小，过滤效率高并具有一定抗静电性能的净化材料。
发明内容
要解决的技术问题：
本发明的目的是提供一种防静电复合过滤净化材料的制备方法，制备得到的材料过滤阻力小，过滤效率高并具有一定抗静电性能。
技术方案：
本发明提供了一种防静电复合过滤净化材料的制备方法，包括以下制备步骤：
（1）取16. 0 g双酚A型环氧树脂，在18. 0 g聚乙二醇1000和14. 0 g聚乙二醇2000熔融混合物中溶解，再加入4. 0 g 二乙烯三胺充分混合均匀，把洗净、干燥的工业滤布浸入溶液中浸泡后取出，在55-75 ℃恒温干燥1-3h待用；
（2）将KH550 硅烷偶联剂和乙醇按照体积比1:6配成偶联剂溶液，将导电云母粉放入高速混合搅拌机，一边搅拌一边喷入偶联剂溶液，至偶联剂溶液将导电云母粉充分均匀浸润后取出，在干燥箱中进行干燥；
（3）首先将15g二甲基乙酰胺放入四口烧瓶中，打开磁力搅拌器，加入6g聚氨酯，先常温溶解1-3h，然后加热至50-70℃，不断搅拌直至聚氨酯全部溶解，加入步骤（2）中的导电云母粉0.2g，氯化钠0. 1g以及钛酸酯分散剂0.07g充分搅拌，搅拌6-10h，使导电云母粉充分混入聚氨酯中，将混合均匀的云母粉/聚氨酯溶然超声处理10-30min后进行静电纺丝，采用29G针头，静电喷涂至步骤（1）中的工业滤布表面，喷涂后的样品在60-80℃恒温干燥 2-6h；
（4）将玻璃纤维与步骤（3）中喷涂好的工业滤布在热压装置上进行热压粘结，使滤布喷涂了云母粉/聚氨酯的一面为中间层，辊筒温度为110℃，两辊间隙为0.3mm，即得到防静电复合过滤净化材料。
优选的，所述的一种防静电复合过滤净化材料的制备方法，步骤（1）中的双份A型环氧树脂的环氧值为0. 41。
优选的，所述的一种防静电复合过滤净化材料的制备方法，步骤（1）中的浸泡时间为2-6min。
优选的，所述的一种防静电复合过滤净化材料的制备方法，步骤（2）中干燥温度为95-115℃，干燥时间为20-40min。
优选的，所述的一种防静电复合过滤净化材料的制备方法，步骤（3）中静电喷涂的条件为喷涂间距10cm，喷涂电压18 kV。
有益效果：
（1）本发明采用静电喷涂技术将导电云母粉沉积于滤布的表面，再将玻璃纤维与经过表面处理的工业滤布热压成型，制备得到了过滤阻力小，过滤效率高并具有一定抗静电性能的净化材料。
（2）本发明中制备的净化材料由耐高温材料玻璃纤维和工业滤布过滤层组成，材料制备成本低，性能优异，用途广泛，其电阻率仅为4.78×106Ω·m，过滤效率可以达到99.93%。
具体实施方式
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
（1）取16. 0 g双酚A型环氧树脂，环氧值为0. 41，在18. 0 g聚乙二醇1000和14. 0 g聚乙二醇2000熔融混合物中溶解，再加入4. 0 g 二乙烯三胺充分混合均匀，把洗净、干燥的工业滤布浸入溶液中浸泡6min后取出，在55 ℃恒温干燥3h待用；
（2）将KH550 硅烷偶联剂和乙醇按照体积比1:6配成偶联剂溶液，将导电云母粉放入高速混合搅拌机，一边搅拌一边喷入偶联剂溶液，至偶联剂溶液将导电云母粉充分均匀浸润后取出，在95℃干燥40min；
（3）首先将15g二甲基乙酰胺放入四口烧瓶中，打开磁力搅拌器，加入6g聚氨酯，先常温溶解1h，然后加热至70℃，不断搅拌直至聚氨酯全部溶解，加入步骤（2）中的导电云母粉0.2g，氯化钠0. 1g以及钛酸酯分散剂0.07g充分搅拌，搅拌6h，使导电云母粉充分混入聚氨酯中，将混合均匀的云母粉/聚氨酯溶然超声处理30min后进行静电纺丝，采用29G针头，在喷涂间距为10cm，喷涂电压为18kV的条件下静电喷涂至步骤（1）中的工业滤布表面，喷涂后的样品在60℃恒温干燥6h；
（4）将玻璃纤维与步骤（3）中喷涂好的工业滤布在热压装置上进行热压粘结，使滤布喷涂了云母粉/聚氨酯的一面为中间层，辊筒温度为110℃，两辊间隙为0.3mm，即得到防静电复合过滤净化材料。
实施例2
（1）取16. 0 g双酚A型环氧树脂，环氧值为0. 41，在18. 0 g聚乙二醇1000和14. 0 g聚乙二醇2000熔融混合物中溶解，再加入4. 0 g 二乙烯三胺充分混合均匀，把洗净、干燥的工业滤布浸入溶液中浸泡2min后取出，在75 ℃恒温干燥1h待用；
（2）将KH550 硅烷偶联剂和乙醇按照体积比1:6配成偶联剂溶液，将导电云母粉放入高速混合搅拌机，一边搅拌一边喷入偶联剂溶液，至偶联剂溶液将导电云母粉充分均匀浸润后取出，在115℃干燥20min；
（3）首先将15g二甲基乙酰胺放入四口烧瓶中，打开磁力搅拌器，加入6g聚氨酯，先常温溶解3h，然后加热至50℃，不断搅拌直至聚氨酯全部溶解，加入步骤（2）中的导电云母粉0.2g，氯化钠0. 1g以及钛酸酯分散剂0.07g充分搅拌，搅拌10h，使导电云母粉充分混入聚氨酯中，将混合均匀的云母粉/聚氨酯溶然超声处理10min后进行静电纺丝，采用29G针头，在喷涂间距为10cm，喷涂电压为18kV的条件下静电喷涂至步骤（1）中的工业滤布表面，喷涂后的样品在80℃恒温干燥2h；
（4）将玻璃纤维与步骤（3）中喷涂好的工业滤布在热压装置上进行热压粘结，使滤布喷涂了云母粉/聚氨酯的一面为中间层，辊筒温度为110℃，两辊间隙为0.3mm，即得到防静电复合过滤净化材料。
实施例3
（1）取16. 0 g双酚A型环氧树脂，环氧值为0. 41，在18. 0 g聚乙二醇1000和14. 0 g聚乙二醇2000熔融混合物中溶解，再加入4. 0 g 二乙烯三胺充分混合均匀，把洗净、干燥的工业滤布浸入溶液中浸泡5min后取出，在60℃恒温干燥2.5h待用；
（2）将KH550 硅烷偶联剂和乙醇按照体积比1:6配成偶联剂溶液，将导电云母粉放入高速混合搅拌机，一边搅拌一边喷入偶联剂溶液，至偶联剂溶液将导电云母粉充分均匀浸润后取出，在100℃干燥35min；
（3）首先将15g二甲基乙酰胺放入四口烧瓶中，打开磁力搅拌器，加入6g聚氨酯，先常温溶解1.5h，然后加热至65℃，不断搅拌直至聚氨酯全部溶解，加入步骤（2）中的导电云母粉0.2g，氯化钠0. 1g以及钛酸酯分散剂0.07g充分搅拌，搅拌7h，使导电云母粉充分混入聚氨酯中，将混合均匀的云母粉/聚氨酯溶然超声处理25min后进行静电纺丝，采用29G针头，在喷涂间距为10cm，喷涂电压为18kV的条件下静电喷涂至步骤（1）中的工业滤布表面，喷涂后的样品在65℃恒温干燥5h；
（4）将玻璃纤维与步骤（3）中喷涂好的工业滤布在热压装置上进行热压粘结，使滤布喷涂了云母粉/聚氨酯的一面为中间层，辊筒温度为110℃，两辊间隙为0.3mm，即得到防静电复合过滤净化材料。
实施例4
（1）取16. 0 g双酚A型环氧树脂，环氧值为0. 41，在18. 0 g聚乙二醇1000和14. 0 g聚乙二醇2000熔融混合物中溶解，再加入4. 0 g二乙烯三胺充分混合均匀，把洗净、干燥的工业滤布浸入溶液中浸泡3min后取出，在70 ℃恒温干燥1.5h待用；
（2）将KH550 硅烷偶联剂和乙醇按照体积比1:6配成偶联剂溶液，将导电云母粉放入高速混合搅拌机，一边搅拌一边喷入偶联剂溶液，至偶联剂溶液将导电云母粉充分均匀浸润后取出，在110℃干燥25min；
（3）首先将15g二甲基乙酰胺放入四口烧瓶中，打开磁力搅拌器，加入6g聚氨酯，先常温溶解2.5h，然后加热至55℃，不断搅拌直至聚氨酯全部溶解，加入步骤（2）中的导电云母粉0.2g，氯化钠0. 1g以及钛酸酯分散剂0.07g充分搅拌，搅拌9h，使导电云母粉充分混入聚氨酯中，将混合均匀的云母粉/聚氨酯溶然超声处理15min后进行静电纺丝，采用29G针头，在喷涂间距为10cm，喷涂电压为18kV的条件下静电喷涂至步骤（1）中的工业滤布表面，喷涂后的样品在75℃恒温干燥3h；
（4）将玻璃纤维与步骤（3）中喷涂好的工业滤布在热压装置上进行热压粘结，使滤布喷涂了云母粉/聚氨酯的一面为中间层，辊筒温度为110℃，两辊间隙为0.3mm，即得到防静电复合过滤净化材料。
实施例5
（1）取16. 0 g双酚A型环氧树脂，环氧值为0. 41，在18. 0 g聚乙二醇1000和14. 0 g聚乙二醇2000熔融混合物中溶解，再加入4. 0 g 二乙烯三胺充分混合均匀，把洗净、干燥的工业滤布浸入溶液中浸泡4min后取出，在65 ℃恒温干燥2h待用；
（2）将KH550 硅烷偶联剂和乙醇按照体积比1:6配成偶联剂溶液，将导电云母粉放入高速混合搅拌机，一边搅拌一边喷入偶联剂溶液，至偶联剂溶液将导电云母粉充分均匀浸润后取出，在105℃干燥30min；
（3）首先将15g二甲基乙酰胺放入四口烧瓶中，打开磁力搅拌器，加入6g聚氨酯，先常温溶解2h，然后加热至60℃，不断搅拌直至聚氨酯全部溶解，加入步骤（2）中的导电云母粉0.2g，氯化钠0. 1g以及钛酸酯分散剂0.07g充分搅拌，搅拌8h，使导电云母粉充分混入聚氨酯中，将混合均匀的云母粉/聚氨酯溶然超声处理20min后进行静电纺丝，采用29G针头，在喷涂间距为10cm，喷涂电压为18kV的条件下静电喷涂至步骤（1）中的工业滤布表面，喷涂后的样品在70℃恒温干燥4h；
（4）将玻璃纤维与步骤（3）中喷涂好的工业滤布在热压装置上进行热压粘结，使滤布喷涂了云母粉/聚氨酯的一面为中间层，辊筒温度为110℃，两辊间隙为0.3mm，即得到防静电复合过滤净化材料。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于步骤（3）中不添加氯化钠。具体地说是：
（1）取16. 0 g双酚A型环氧树脂，环氧值为0. 41，在18. 0 g聚乙二醇1000和14. 0 g聚乙二醇2000熔融混合物中溶解，再加入4. 0 g 二乙烯三胺充分混合均匀，把洗净、干燥的工业滤布浸入溶液中浸泡6min后取出，在55 ℃恒温干燥3h待用；
（2）将KH550 硅烷偶联剂和乙醇按照体积比1:6配成偶联剂溶液，将导电云母粉放入高速混合搅拌机，一边搅拌一边喷入偶联剂溶液，至偶联剂溶液将导电云母粉充分均匀浸润后取出，在95℃干燥40min；
（3）首先将15g二甲基乙酰胺放入四口烧瓶中，打开磁力搅拌器，加入6g聚氨酯，先常温溶解1h，然后加热至70℃，不断搅拌直至聚氨酯全部溶解，加入步骤（2）中的导电云母粉0.2g以及钛酸酯分散剂0.07g充分搅拌，搅拌6h，使导电云母粉充分混入聚氨酯中，将混合均匀的云母粉/聚氨酯溶然超声处理30min后进行静电纺丝，采用 29G 针头，在喷涂间距为10cm，喷涂电压为18kV的条件下静电喷涂至步骤（1）中的工业滤布表面，喷涂后的样品在60℃恒温干燥6h；
（4）将玻璃纤维与步骤（3）中喷涂好的工业滤布在热压装置上进行热压粘结，使滤布喷涂了云母粉/聚氨酯的一面为中间层，辊筒温度为110℃，两辊间隙为0.3mm，即得到防静电复合过滤净化材料。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于步骤（1）中将工业滤布浸泡于丙烯酸树脂中。具体地说是：
（1）把洗净、干燥的工业滤布浸入丙烯酸树脂溶液中浸泡6min后取出，在55 ℃恒温干燥3h待用；
（2）将KH550 硅烷偶联剂和乙醇按照体积比1:6配成偶联剂溶液，将导电云母粉放入高速混合搅拌机，一边搅拌一边喷入偶联剂溶液，至偶联剂溶液将导电云母粉充分均匀浸润后取出，在95℃干燥40min；
（3）首先将15g二甲基乙酰胺放入四口烧瓶中，打开磁力搅拌器，加入6g聚氨酯，先常温溶解1h，然后加热至70℃，不断搅拌直至聚氨酯全部溶解，加入步骤（2）中的导电云母粉0.2g，氯化钠0. 1g以及钛酸酯分散剂0.07g充分搅拌，搅拌6h，使导电云母粉充分混入聚氨酯中，将混合均匀的云母粉/聚氨酯溶然超声处理30min后进行静电纺丝，采用29G 针头，在喷涂间距为10cm，喷涂电压为18kV的条件下静电喷涂至步骤（1）中的工业滤布表面，喷涂后的样品在60℃恒温干燥6h；
（4）将玻璃纤维与步骤（3）中喷涂好的工业滤布在热压装置上进行热压粘结，使滤布喷涂了云母粉/聚氨酯的一面为中间层，辊筒温度为110℃，两辊间隙为0.3mm，即得到防静电复合过滤净化材料。
将实施例1-5和对比例1-2中制备得到的材料进行性能测试：
电阻率测试用ZC36型高阻计进行测试。
过滤性能测试采用死端抽滤法，测定过滤前、后浊液浊度值，通过下试计算过滤效率：
；其中C1和C2分别为过滤前、后浊液的浊度值，单位为mg/L。
测试结果见下表：
由测试结果可知，本发明制备得到的防静电复合过滤净化材料，具有很好的抗静电性能和过滤性能。实施例5中制备的制备方法是本发明的最佳制备方法，由实施例5中制备方法制备得到的防静电复合过滤净化材料电阻率仅为4.78×106Ω·m，过滤效率高达99.93%。
加入氯化钠可以增加电导率，对比例1步骤（3）中不添加氯化钠，其抗静电效果出现显著性下降，电阻率达到5.87×1010Ω·m，但氯化钠对其过滤性能并没有显著性影响，过滤效率95.01%。
本发明步骤（1）中采用的双酚A型环氧树脂是具有三维骨架结构的聚合物，可以增强工业滤布的吸附性能。对比例2中采用丙烯酸树脂，则达不到该效果。对比例2中制备得到的材料，其过滤效率仅为86.92%。
Claims (5)
1.一种防静电复合过滤净化材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
（1）取16. 0 g双酚A型环氧树脂，在18. 0 g聚乙二醇1000和14. 0 g聚乙二醇2000熔融混合物中溶解，再加入4. 0 g 二乙烯三胺充分混合均匀，把洗净、干燥的工业滤布浸入溶液中浸泡后取出，在55-75 ℃恒温干燥1-3h待用；
（2）将KH550 硅烷偶联剂和乙醇按照体积比1:6配成偶联剂溶液，将导电云母粉放入高速混合搅拌机，一边搅拌一边喷入偶联剂溶液，至偶联剂溶液将导电云母粉充分均匀浸润后取出，在干燥箱中进行干燥；
（3）首先将15g二甲基乙酰胺放入四口烧瓶中，打开磁力搅拌器，加入6g聚氨酯，先常温溶解1-3h，然后加热至50-70℃，不断搅拌直至聚氨酯全部溶解，加入步骤（2）中的导电云母粉0.2g，氯化钠0. 1g 以及钛酸酯分散剂0.07g充分搅拌，搅拌6-10h，使导电云母粉充分混入聚氨酯中，将混合均匀的云母粉/聚氨酯溶然超声处理10-30min后进行静电纺丝，采用29G 针头，静电喷涂至步骤（1）中的工业滤布表面，喷涂后的样品在60-80℃恒温干燥2-6h；
（4）将玻璃纤维与步骤（3）中喷涂好的工业滤布在热压装置上进行热压粘结，使滤布喷涂了云母粉/聚氨酯的一面为中间层，辊筒温度为110℃，两辊间隙为0.3mm，即得到防静电复合过滤净化材料。
2.根据权利要求1所述的一种防静电复合过滤净化材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的双份A型环氧树脂的环氧值为 0. 41。
3.根据权利要求1所述的一种防静电复合过滤净化材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的浸泡时间为2-6min。
4.根据权利要求1所述的一种防静电复合过滤净化材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中干燥温度为95-115℃，干燥时间为20-40min。
5.根据权利要求1所述的一种防静电复合过滤净化材料的制备方法，其特征在于，
步骤（3）中静电喷涂的条件为喷涂间距10cm，喷涂电压18 kV。
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