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一种高效过滤pm2.5的熔喷无纺材料及其制备方法

本发明属于熔喷无纺材料技术领域,具体涉及一种高效过滤PM2.5的熔喷无纺材 料,同时还涉及一种高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料的制备方法以及一种高效过滤PM2.5的 熔喷无纺材料的生产装置。
 
背景技术
PM2.5是指环境空气中空气动力学当量小于等于2.5微米的颗粒物,也称细颗粒 物;其能长时间悬浮在空气中;其在空气中的含量(浓度)越高,就代表空气污染越严重。虽 然细颗粒物只是地球大气中含量较少的组分,但它对空气质量和能见度等有着重要的影 响。与较粗的大气颗粒物相比,细颗粒物粒径小,富含大量的有毒、有害物质,且在大气中停 留时间长,输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量影响更大。颗粒物直径越小,进入 呼吸道的部位越深,10微米直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道,2微米以下的颗粒物可深入 到细支气管和肺泡。细颗粒物进入人体到肺泡后,直接影响肺的通气功能,使机体容易处在 缺氧状态,可引发心血管病、呼吸道疾病以及肺癌。
随着人们对PM2.5的日益关注,空气过滤材料的研究也日益引起人们的重视。熔喷 非织造布(无纺布)是空气过滤使用较普遍的一种材料,但是,传统的熔喷无纺材料纤维直 径较粗,过滤效率低,阻力大,无法满足对PM2.5的过滤要求。
 
发明内容
本发明的目的是提供一种高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料,解决现有熔喷无纺材 料无法满足使用要求的问题。
本发明的第二个目的是提供一种高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料的生产装置。 [0007]为了实现以上目的,本发明所采用的技术方案是:一种高效过滤PM2.5的熔喷无纺 材料,包含以下重量百分比的组分:聚丙烯93~97份、驻极母粒3~6份、聚偏氟乙烯0.1~1 份。
 
-种上述的高效过滤PM2.5的恪喷无纺材料的制备方法,包括下列步骤:
1)取聚丙烯、驻极母粒、聚偏氟乙烯混合均匀,得混合料;
2)将步骤1)所得混合料经螺杆挤出机熔融挤出形成熔体,所述熔体在管道中恒温 保温,经计量栗计量后通过喷丝板喷出形成纤维,所述纤维经热风牵伸,在网帘上形成熔 喷布;
3)将步骤2)所得熔喷布依次进行红外辐射热处理、高压驻极处理、循环冷却处理, 收卷,即得。
步骤2)中所述螺杆挤出机的加热温度为160~250 °C。
步骤2)中所述熔体在管道中的保温温度为225~250°C。
步骤2)中所述喷丝板的孔径为200~300μπι。
步骤2)中所述热风的温度为230~245°C,压力为0 · 07~0 · 09MPa。
步骤3)中所述红外辐射热处理的温度为70~110°C。
步骤3)中所述高压驻极处理的电压为6万伏。
步骤3)中所述循环冷却处理的温度为4°C。
 
一种高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料的生产装置,包括螺杆挤出机、过滤器、计量 栗、模头系统、成网机和卷绕机,所述螺杆挤出机通过第一熔体管道与过滤器相连,所述过 滤器通过第二熔体管道与计量栗相连,所述计量栗通过第三熔体管道与模头系统相连;所 述成网机具有用于承接模头系统的喷丝板喷出纤维并输送的网帘,所述成网机上网帘背向 模头系统的一面设有吸风机;所述卷绕机用于将来自成网机网帘的熔喷布收卷;还包括红 外辐射装置、驻极装置和冷却装置;所述红外辐射装置位于网帘朝向模头系统的一面,且沿 熔喷布移动方向位于吸风机的后方;所述驻极装置、冷却装置位于成网机和收卷机之间且 沿熔喷布移动方向依次设置。
本发明的高效过滤PM2.5的恪喷无纺材料,对无纺布加入掺杂无机纳米驻极材料 的驻极母粒,通过高压电子束流驻极,材料具有高滤效、低流阻及节省能源等优点;另外原 料添加聚偏氟乙烯,能够降低纤维细度,提高无纺布的蓬松度和荷电存储能力,使材料具有 长寿命、高集尘能力的特点。
本发明的高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料,将聚丙烯与驻极母粒、聚偏氟乙烯进行 复配,所得熔喷无纺材料具有高孔隙率、纤维直径小于2μπι、容尘量大、过滤效率高、阻力低 的特点;经驻极处理后驻极电荷储存性能好,电荷保持率可达到2年以上,可在高温高湿的 环境下使用;产品环保无污染,具有使用寿命长、使用范围广的优点,尤其适合用于去除气 体中的ΡΜ2.5。
本发明的高效过滤ΡΜ2.5的熔喷无纺材料的制备方法,采用聚合物熔融挤出后喷 丝,后进行红外辐射、驻极处理及冷却的工艺,所得熔喷无纺材料一次成型,具有高过滤效 率和低阻力,且驻极电荷保持率可达到2年以上;同时本工艺在流程上采用红外辐射加热 后驻极,进一步改善驻极效果,并在驻极后冷却收卷,降低无纺布的形变度,控制内外阻力 稳定;工艺简单、操作方便,适合大规模工业化生产。
本发明的高效过滤ΡΜ2.5的熔喷无纺材料的生产装置,在原有装置的基础上,增加 了红外辐射装置、驻极装置和冷却装置,用于生产高效过滤ΡΜ2.5的熔喷无纺材料,实现熔 喷无纺材料的连续生产及一次成型,操作简单,易于自动化控制,适合推广应用。
 
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料,包含以下重量百分比的组分:聚丙烯 96份、驻极母粒3.8份、聚偏氟乙烯0.2份。
本实施例的高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料的制备方法,包括下列步骤:
1)取聚丙烯、驻极母粒、聚偏氟乙烯混合均匀,得混合料;
2)将步骤1)所得混合料喂入螺杆挤出机的料仓,经螺杆挤出机熔融挤出形成熔 体,所述螺杆挤出机的五个加热区域温度分别设定为160°C、180°C、200°C、220°C、225°C ;
3)所述熔体在管道中225°C恒温保温,经计量栗计量后通过喷丝板喷出形成纤维, 所述纤维经230°C、0.07MPa恒温恒压的热风牵伸,在网帘上形成熔喷布;
4)将步骤3)所得熔喷布依次进行70°C恒温的红外辐射热处理、6万伏高压驻极处 理,再在4°C温度下进行循环冷却处理后,收卷,即得高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料。
对本实施例所得高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料作扫描电镜分析,结果如图1所 不。
本实施例的高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料的生产装置,如图2所示,包括螺杆挤 出机1、过滤器3、计量栗4、模头系统5、成网机8和卷绕机13,所述螺杆挤出机1上设有料仓2, 螺杆挤出机1通过第一熔体管道与过滤器3相连,所述过滤器3通过第二熔体管道与计量栗4 相连,所述计量栗4通过第三熔体管道与模头系统5上的喷丝板相连;所述喷丝板的喷丝孔 四周环设有热风口,所述热风口经热风通道6与热风发生装置连通;所述成网机8具有用于 承接模头系统5上的喷丝板喷出纤维并输送的网帘7,所述成网机8上网帘7背向模头系统5 的一面设有吸风机9;所述卷绕机13用于将来自成网机网帘7的熔喷布收卷;还包括红外辐 射装置10、驻极装置11和冷却装置12;所述红外辐射装置10位于网帘7朝向模头系统5的一 面,且沿熔喷布移动方向位于吸风机9的后方;所述驻极装置11、冷却装置12位于成网机8和 收卷机13之间且沿熔喷布移动方向依次设置。
使用时,混合料经料仓进入螺杆挤出机,经螺杆挤出机熔融挤出的熔体经过滤器 去除杂质,经计量栗精确计量后,经模头系统上的喷丝板喷出,通过恒温恒压的热风气流牵 伸和吸风机的吸风作用,在成网机的网帘上形成熔喷布,网帘上的熔喷布输送至红外辐射 装置处,经恒定温度的红外辐射加热后,熔喷布从网帘上脱离,进入驻极装置经高压驻极处 理后,再进入冷却装置进行循环冷却处理,后经卷绕机收卷,即得。
 
实施例2
本实施例的高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料,包含以下重量百分比的组分:聚丙烯 95份、驻极母粒4.8份、聚偏氟乙烯0.2份。
本实施例的高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料的制备方法,包括下列步骤:
1)取聚丙烯、驻极母粒、聚偏氟乙烯混合均匀,得混合料;
2)将步骤1)所得混合料喂入螺杆挤出机的料仓,经螺杆挤出机熔融挤出形成熔 体,所述螺杆挤出机的五个加热区域温度分别设定为160°C、180°C、200°C、220°C、235°C ;
3)所述熔体在管道中235°C恒温保温,经计量栗计量后通过喷丝板喷出形成纤维, 所述纤维经240°C、0.08MPa恒温恒压的热风牵伸,在网帘上形成熔喷布;
4)将步骤3)所得熔喷布依次进行90°C恒温的红外辐射热处理、6万伏高压驻极处 理,再在4°C温度下进行循环冷却处理后,收卷,即得高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料。
对本实施例所得高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料作扫描电镜分析,结果如图3所 不。
本实施例的高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料的生产装置同实施例1。
 
实施例3
本实施例的高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料,包含以下重量百分比的组分:聚丙烯 94份、驻极母粒5.8份、聚偏氟乙烯0.2份。
本实施例的高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料的制备方法,包括下列步骤:
1)取聚丙烯、驻极母粒、聚偏氟乙烯混合均匀,得混合料;
2)将步骤1)所得混合料喂入螺杆挤出机的料仓,经螺杆挤出机熔融挤出形成熔 体,所述螺杆挤出机的五个加热区域温度分别设定为160°C、180°C、210°C、230°C、245°C ; [0053] 3)所述熔体在管道中245°C恒温保温,经计量栗计量后通过喷丝板喷出形成纤维, 所述纤维经245°C、0.09MPa恒温恒压的热风牵伸,在网帘上形成熔喷布;
4)将步骤3)所得熔喷布依次进行110°C恒温的红外辐射热处理、6万伏高压驻极处 理,再在4°C温度下进行循环冷却处理后,收卷,即得高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料。
对本实施例所得高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料作扫描电镜分析,结果如图4所 不。
本实施例的高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料的生产装置同实施例1。

 
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