非織造材料在常溫空氣過濾中的應用

非織造材料在常溫空氣過濾中的應用

常綠空氣濾料是指用于室溫環(huán)境下的空氣固結分離材料。隨著科技的發(fā)展，其運用行業(yè)越來越廣泛，主要用在制藥和醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)中的無菌車間、各大醫(yī)院中的無菌手術室、電子工業(yè)中的潔凈生產車間、國防工業(yè)的作戰(zhàn)的防空洞或指揮所以及家庭用的空氣過濾設備等領域1濾紙過濾材料濕法非織造技術，是以造紙工藝為基礎，即以水為載體，使纖維在水中均勻分散，經過網部、干燥后形成均勻的網狀結構,再經過浸膠、固化等一系列后處理抄造出符合某些要求的非織造織物，也稱為濾紙濾紙過濾，相比于一般表面過濾材料，它同時具備深層過濾的效果，因此濾紙的性能指標不僅有過濾效率、阻力、孔徑，還有蓬松度、容塵量、強力等純纖維生產的濾紙，強力太低，濾芯使用過程中容易斷裂或者破裂，因此要加入其他工藝手段來提高強力，如樹脂浸漬。王發(fā)燁使用濕法非織造工藝生產的濾紙，可以具有超高效的過濾效率以及良好的容塵量，但其過濾阻力偏高，因此主要運用于潔凈廠房、電子以及醫(yī)療行業(yè)的無菌空調系統(tǒng)等行業(yè)。2針刺非織造布過濾材料的細度與過濾效率針刺工藝指的是用棱邊帶有釣刺的針，對基布進行反復針刺，見圖7，制成了具有一定厚度和強度的針刺非織造空氣過濾材料針刺濾料的孔隙通過纖維的隨機排布形成，其孔隙率取決于針排布的密度和纖維產生的收縮。帶粉塵顆粒的氣體通過隨機排列的纖維層時，氣體通過，顆粒被分離，從而形成粉塵粗過濾層裘康在針刺的過程中,使用叉形針并選擇合適的刺針的叉口與倒鉤的深度。表1為針刺非織造布與普通過濾材料效率對比。從表1中數據可以看出，復合針刺非織造布過濾效率吸塵器的濾芯屬于粗效過濾，其過濾效率遠遠大于比普通過濾材料，容塵量和使用壽命大大提高，這種非織造布可以有效地保護吸塵器的主體部分，提高使用壽命。水刺法與針刺法工藝類似，但針刺法使用數千枚針穿刺使纖維纏繞，而水刺是利用高壓水柱高速沖擊纖網，將部分纖維開裂成更細纖維，增加纖維的纏繞程度，見圖9，從而達到將纖網加固的目的張恒纖維在非織造材料表面相互纏結，從而形成過濾效率更高的過濾層；在氣流速度為3.57m·min針刺/水刺工藝的過濾材料種類繁多，根據選擇纖維性能的不同，可生產出適合不同溫度環(huán)境工況、運用于不同行業(yè)的過濾材料。目前使用針刺/水刺工藝過濾最廣泛的是耐高溫行業(yè)，如水泥、鋼鐵、電氣等尾氣處理，常溫濾料中主要運用在汽車過濾器、空氣過濾器、吸塵器等的粗過濾，或者是過濾體系中的前道過濾。3在復合濾料中的應用紡粘法與熔噴法都是生產無紡布過濾材料的工藝，兩種工藝各有利弊，一般都是根據對性能要求的不同選擇合適的工藝。紡粘法是指將擠壓、拉伸成型的聚合物長絲鋪設成網，再經過不同的方式粘合，或者機械加固方法將纖維網變成濾料，見圖12。熔噴法是將高溫高速噴吹出的熔體超細纖維凝聚在支撐體上形成纖維網，然后粘合加固形成非織造布的生產工藝隨著技術的發(fā)展，對濾料性能要求越來越高，很多在熔噴/紡粘基礎工藝的進行的優(yōu)化工藝越來越成熟。歐璐從圖14、圖15中可以發(fā)現，加入二氧化硅氣凝膠后，濾網微觀結構變得更疏松，膠粒穿過纖維網層數更多，需要過濾的顆粒在濾網中做布朗運動時被撞擊的幾率增大；而且一部分復合在外表面的二氧化硅氣凝膠比表面積較大，吸附性能較強，能更好地通過靜電效應吸附粒子，因此加入二氧化硅氣凝膠的非織造濾料的過濾性能更佳。但同時發(fā)現，由于二氧化硅氣凝膠添加過量后，纖維網的直徑變粗，孔隙率增大，粒子受到的攔截阻力變小，過濾效率反而有下降趨勢。依循高效低阻的原則，當二氧化硅氣凝膠/聚丙烯的質量配比為2∶100時，熔噴非織造濾料的性能最佳。將紡粘、熔噴工藝或者紡粘、雙組分熔噴工藝通過復合而制成品工藝技術近年來也得到了很大的發(fā)展。李亞兵熔噴/紡粘工藝生產的過濾材料由纖維相和孔隙相所構成的集合體，原材料選擇廣泛、加工工藝簡單及成本低，用作過濾材料時具有很多優(yōu)點，不僅效率高且阻力低，而且能源損耗低4靜電支撐下的過濾材料聚合物靜電紡絲技術是指將聚合物流體通過靜電作用進行霧化，分裂形成微小射線流體，再通過粘合作用復合在支撐體上形成纖維網的技術。從圖16可以看出，靜電紡絲首先是聚合物噴頭與支撐體之間形成一個靜電場，根據同種電荷相互排斥的原理，流體液所受靜電作用的方向與其表面張力方向相反，當兩者力量相等時，在噴口處會形成半球狀的小液滴，増大靜電作用，使得液滴被拉伸成錐狀，即Taylor錐。繼續(xù)增大靜電作用，超過一個臨界值后，靜電作用克服Taylor錐的表面張力和黏滯力，形成射流，射流按要求凝聚在支撐體上形成過濾材料AHNZHANG這個制作工藝過程描述為嵌入的聚酯纖維絲引起的散射，形成類波結構的“褶板”現象。針對300～500nm的空氣中的顆粒，其過濾效率達到99.996%，過濾阻力降低到95Pa。這種材料在呼吸器、醫(yī)療設備、發(fā)動機等領域將會具有很強的競爭力。靜電紡絲工藝先進獨特，對生產的纖維直徑以及分布控制精確度高，因此可根據不同需求制備小孔徑、高孔隙率的纖維網，非常適合制備常溫過濾材料。5增強過濾材料駐極工藝是指通過靜電法、熱極化法、電暈法等方式，將以聚合物為主的有機駐極體材料制作成能夠在一定時間內儲存偶極電荷和空間電荷的電介質材料的工藝。駐極過濾材料的過濾作用一部分是通過材料結構上基礎的物理攔截過濾，另一部分是通過材料纖維上的靜電作用進行粉塵顆粒捕捉，因此提高過濾的同時卻沒有增加阻力。駐極纖維材料具有效率高、阻力低、價格便宜等特點，成為了最有應用前景的常溫過濾材料之一程博聞駐極體過濾材料高效、低阻、節(jié)能、抗菌的優(yōu)點使之在空氣凈化領域的應用越來越多，民用領域中主要運用在空調凈化系統(tǒng)和呼吸防護口罩中，軍事領域中應用于潛艇和封閉型水面艦艇的艙室、彈藥倉庫、坑道等場所的空氣凈化中6常溫覆膜濾料的制備常溫濾料中的覆膜工藝主要指的是覆合PTFE微孔饃。PTFE微孔膜表面形態(tài)是具有蛛網狀的微孔結構，具有孔徑小、孔隙率大、表面張力低等特點。同時，PTFE微孔膜具有良好的化學穩(wěn)定性、耐酸堿腐蝕性以及憎水性等性能。但PTFE微孔膜薄且軟，機械強力差，在實際運用中必須有相應的支撐材料共同作用。常溫覆膜濾料選用的支撐材料一般為PET、PP、PE等，而覆合方式基本為熱壓、粘合、超聲波覆合。李猛李琦PTFE覆膜常溫濾料具有高效低阻、可清潔再利用等特點，常用作室內空氣凈化器的高效濾材，在化工行業(yè)中的催化劑回收以及醫(yī)藥行業(yè)中的藥粉回收過程中得到了越來越多的運用。7多種濾料生產工藝我國工業(yè)進程日新月異，對大氣環(huán)境污染的控制的要求越來越嚴格，空氣粉塵含量指數是大氣環(huán)境治理的重要指標，而常溫濾料則是非高溫行業(yè)的主要空氣處理手段。隨著常溫濾料研究開發(fā)能力的提高，不同