非织造材料在常温空气过滤中的应用

非织造材料在常温空气过滤中的应用

常绿空气滤料是指用于室温环境下的空气固结分离材料。随着科技的发展，其运用行业越来越广泛，主要用在制药和医疗卫生行业中的无菌车间、各大医院中的无菌手术室、电子工业中的洁净生产车间、国防工业的作战的防空洞或指挥所以及家庭用的空气过滤设备等领域1滤纸过滤材料湿法非织造技术，是以造纸工艺为基础，即以水为载体，使纤维在水中均匀分散，经过网部、干燥后形成均匀的网状结构,再经过浸胶、固化等一系列后处理抄造出符合某些要求的非织造织物，也称为滤纸滤纸过滤，相比于一般表面过滤材料，它同时具备深层过滤的效果，因此滤纸的性能指标不仅有过滤效率、阻力、孔径，还有蓬松度、容尘量、强力等纯纤维生产的滤纸，强力太低，滤芯使用过程中容易断裂或者破裂，因此要加入其他工艺手段来提高强力，如树脂浸渍。王发烨使用湿法非织造工艺生产的滤纸，可以具有超高效的过滤效率以及良好的容尘量，但其过滤阻力偏高，因此主要运用于洁净厂房、电子以及医疗行业的无菌空调系统等行业。2针刺非织造布过滤材料的细度与过滤效率针刺工艺指的是用棱边带有钓刺的针，对基布进行反复针刺，见图7，制成了具有一定厚度和强度的针刺非织造空气过滤材料针刺滤料的孔隙通过纤维的随机排布形成，其孔隙率取决于针排布的密度和纤维产生的收缩。带粉尘颗粒的气体通过随机排列的纤维层时，气体通过，颗粒被分离，从而形成粉尘粗过滤层裘康在针刺的过程中,使用叉形针并选择合适的刺针的叉口与倒钩的深度。表1为针刺非织造布与普通过滤材料效率对比。从表1中数据可以看出，复合针刺非织造布过滤效率吸尘器的滤芯属于粗效过滤，其过滤效率远远大于比普通过滤材料，容尘量和使用寿命大大提高，这种非织造布可以有效地保护吸尘器的主体部分，提高使用寿命。水刺法与针刺法工艺类似，但针刺法使用数千枚针穿刺使纤维缠绕，而水刺是利用高压水柱高速冲击纤网，将部分纤维开裂成更细纤维，增加纤维的缠绕程度，见图9，从而达到将纤网加固的目的张恒纤维在非织造材料表面相互缠结，从而形成过滤效率更高的过滤层；在气流速度为3.57m·min针刺/水刺工艺的过滤材料种类繁多，根据选择纤维性能的不同，可生产出适合不同温度环境工况、运用于不同行业的过滤材料。目前使用针刺/水刺工艺过滤最广泛的是耐高温行业，如水泥、钢铁、电气等尾气处理，常温滤料中主要运用在汽车过滤器、空气过滤器、吸尘器等的粗过滤，或者是过滤体系中的前道过滤。3在复合滤料中的应用纺粘法与熔喷法都是生产无纺布过滤材料的工艺，两种工艺各有利弊，一般都是根据对性能要求的不同选择合适的工艺。纺粘法是指将挤压、拉伸成型的聚合物长丝铺设成网，再经过不同的方式粘合，或者机械加固方法将纤维网变成滤料，见图12。熔喷法是将高温高速喷吹出的熔体超细纤维凝聚在支撑体上形成纤维网，然后粘合加固形成非织造布的生产工艺随着技术的发展，对滤料性能要求越来越高，很多在熔喷/纺粘基础工艺的进行的优化工艺越来越成熟。欧璐从图14、图15中可以发现，加入二氧化硅气凝胶后，滤网微观结构变得更疏松，胶粒穿过纤维网层数更多，需要过滤的颗粒在滤网中做布朗运动时被撞击的几率增大；而且一部分复合在外表面的二氧化硅气凝胶比表面积较大，吸附性能较强，能更好地通过静电效应吸附粒子，因此加入二氧化硅气凝胶的非织造滤料的过滤性能更佳。但同时发现，由于二氧化硅气凝胶添加过量后，纤维网的直径变粗，孔隙率增大，粒子受到的拦截阻力变小，过滤效率反而有下降趋势。依循高效低阻的原则，当二氧化硅气凝胶/聚丙烯的质量配比为2∶100时，熔喷非织造滤料的性能最佳。将纺粘、熔喷工艺或者纺粘、双组分熔喷工艺通过复合而制成品工艺技术近年来也得到了很大的发展。李亚兵熔喷/纺粘工艺生产的过滤材料由纤维相和孔隙相所构成的集合体，原材料选择广泛、加工工艺简单及成本低，用作过滤材料时具有很多优点，不仅效率高且阻力低，而且能源损耗低4静电支撑下的过滤材料聚合物静电纺丝技术是指将聚合物流体通过静电作用进行雾化，分裂形成微小射线流体，再通过粘合作用复合在支撑体上形成纤维网的技术。从图16可以看出，静电纺丝首先是聚合物喷头与支撑体之间形成一个静电场，根据同种电荷相互排斥的原理，流体液所受静电作用的方向与其表面张力方向相反，当两者力量相等时，在喷口处会形成半球状的小液滴，増大静电作用，使得液滴被拉伸成锥状，即Taylor锥。继续增大静电作用，超过一个临界值后，静电作用克服Taylor锥的表面张力和黏滞力，形成射流，射流按要求凝聚在支撑体上形成过滤材料AHNZHANG这个制作工艺过程描述为嵌入的聚酯纤维丝引起的散射，形成类波结构的“褶板”现象。针对300～500nm的空气中的颗粒，其过滤效率达到99.996%，过滤阻力降低到95Pa。这种材料在呼吸器、医疗设备、发动机等领域将会具有很强的竞争力。静电纺丝工艺先进独特，对生产的纤维直径以及分布控制精确度高，因此可根据不同需求制备小孔径、高孔隙率的纤维网，非常适合制备常温过滤材料。5增强过滤材料驻极工艺是指通过静电法、热极化法、电晕法等方式，将以聚合物为主的有机驻极体材料制作成能够在一定时间内储存偶极电荷和空间电荷的电介质材料的工艺。驻极过滤材料的过滤作用一部分是通过材料结构上基础的物理拦截过滤，另一部分是通过材料纤维上的静电作用进行粉尘颗粒捕捉，因此提高过滤的同时却没有增加阻力。驻极纤维材料具有效率高、阻力低、价格便宜等特点，成为了最有应用前景的常温过滤材料之一程博闻驻极体过滤材料高效、低阻、节能、抗菌的优点使之在空气净化领域的应用越来越多，民用领域中主要运用在空调净化系统和呼吸防护口罩中，军事领域中应用于潜艇和封闭型水面舰艇的舱室、弹药仓库、坑道等场所的空气净化中6常温覆膜滤料的制备常温滤料中的覆膜工艺主要指的是覆合PTFE微孔馍。PTFE微孔膜表面形态是具有蛛网状的微孔结构，具有孔径小、孔隙率大、表面张力低等特点。同时，PTFE微孔膜具有良好的化学稳定性、耐酸碱腐蚀性以及憎水性等性能。但PTFE微孔膜薄且软，机械强力差，在实际运用中必须有相应的支撑材料共同作用。常温覆膜滤料选用的支撑材料一般为PET、PP、PE等，而覆合方式基本为热压、粘合、超声波覆合。李猛李琦PTFE覆膜常温滤料具有高效低阻、可清洁再利用等特点，常用作室内空气净化器的高效滤材，在化工行业中的催化剂回收以及医药行业中的药粉回收过程中得到了越来越多的运用。7多种滤料生产工艺我国工业进程日新月异，对大气环境污染的控制的要求越来越严格，空气粉尘含量指数是大气环境治理的重要指标，而常温滤料则是非高温行业的主要空气处理手段。随着常温滤料研究开发能力的提高，不同