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非織造材料在常溫空氣過濾中的應(yīng)用

常綠空氣濾料是指用于室溫環(huán)境下的空氣固結(jié)分離材料。隨著科技的發(fā)展,其運(yùn)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(shù)室、電子工業(yè)中的潔凈生產(chǎn)車間、國(guó)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(shè)備等領(lǐng)域1濾紙過濾材料濕法非織造技術(shù),是以造紙工藝為基礎(chǔ),即以水為載體,使纖維在水中均勻分散,經(jīng)過網(wǎng)部、干燥后形成均勻的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),再經(jīng)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(shí)具備深層過濾的效果,因此濾紙的性能指標(biāo)不僅有過濾效率、阻力、孔徑,還有蓬松度、容塵量、強(qiáng)力等純纖維生產(chǎn)的濾紙,強(qiáng)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(qiáng)力,如樹脂浸漬。王發(fā)燁使用濕法非織造工藝生產(chǎn)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(yùn)用于潔凈廠房、電子以及醫(yī)療行業(yè)的無菌空調(diào)系統(tǒng)等行業(yè)。2針刺非織造布過濾材料的細(xì)度與過濾效率針刺工藝指的是用棱邊帶有釣刺的針,對(duì)基布進(jìn)行反復(fù)針刺,見圖7,制成了具有一定厚度和強(qiáng)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(jī)排布形成,其孔隙率取決于針排布的密度和纖維產(chǎn)生的收縮。帶粉塵顆粒的氣體通過隨機(jī)排列的纖維層時(shí),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(duì)比。從表1中數(shù)據(jù)可以看出,復(fù)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(hù)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(shù)千枚針穿刺使纖維纏繞,而水刺是利用高壓水柱高速?zèng)_擊纖網(wǎng),將部分纖維開裂成更細(xì)纖維,增加纖維的纏繞程度,見圖9,從而達(dá)到將纖網(wǎng)加固的目的張恒纖維在非織造材料表面相互纏結(jié),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(jù)選擇纖維性能的不同,可生產(chǎn)出適合不同溫度環(huán)境工況、運(yùn)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(yùn)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(fù)合濾料中的應(yīng)用紡粘法與熔噴法都是生產(chǎn)無紡布過濾材料的工藝,兩種工藝各有利弊,一般都是根據(jù)對(duì)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(zhǎng)絲鋪設(shè)成網(wǎng),再經(jīng)過不同的方式粘合,或者機(jī)械加固方法將纖維網(wǎng)變成濾料,見圖12。熔噴法是將高溫高速噴吹出的熔體超細(xì)纖維凝聚在支撐體上形成纖維網(wǎng),然后粘合加固形成非織造布的生產(chǎn)工藝隨著技術(shù)的發(fā)展,對(duì)濾料性能要求越來越高,很多在熔噴/紡粘基礎(chǔ)工藝的進(jìn)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(xiàn),加入二氧化硅氣凝膠后,濾網(wǎng)微觀結(jié)構(gòu)變得更疏松,膠粒穿過纖維網(wǎng)層數(shù)更多,需要過濾的顆粒在濾網(wǎng)中做布朗運(yùn)動(dòng)時(shí)被撞擊的幾率增大;而且一部分復(fù)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(qiáng),能更好地通過靜電效應(yīng)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(shí)發(fā)現(xiàn),由于二氧化硅氣凝膠添加過量后,纖維網(wǎng)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(shì)。依循高效低阻的原則,當(dāng)二氧化硅氣凝膠/聚丙烯的質(zhì)量配比為2∶100時(shí),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(fù)合而制成品工藝技術(shù)近年來也得到了很大的發(fā)展。李亞兵熔噴/紡粘工藝生產(chǎn)的過濾材料由纖維相和孔隙相所構(gòu)成的集合體,原材料選擇廣泛、加工工藝簡(jiǎn)單及成本低,用作過濾材料時(shí)具有很多優(yōu)點(diǎn),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(shù)是指將聚合物流體通過靜電作用進(jìn)行霧化,分裂形成微小射線流體,再通過粘合作用復(fù)合在支撐體上形成纖維網(wǎng)的技術(shù)。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(gè)靜電場(chǎng),根據(jù)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(dāng)兩者力量相等時(shí),在噴口處會(huì)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(gè)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(gè)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(jié)構(gòu)的“褶板”現(xiàn)象。針對(duì)300~500nm的空氣中的顆粒,其過濾效率達(dá)到99.996%,過濾阻力降低到95Pa。這種材料在呼吸器、醫(yī)療設(shè)備、發(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域?qū)?huì)具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。靜電紡絲工藝先進(jìn)獨(dú)特,對(duì)生產(chǎn)的纖維直徑以及分布控制精確度高,因此可根據(jù)不同需求制備小孔徑、高孔隙率的纖維網(wǎng),非常適合制備常溫過濾材料。5增強(qiáng)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(jī)駐極體材料制作成能夠在一定時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)存偶極電荷和空間電荷的電介質(zhì)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(jié)構(gòu)上基礎(chǔ)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(jìn)行粉塵顆粒捕捉,因此提高過濾的同時(shí)卻沒有增加阻力。駐極纖維材料具有效率高、阻力低、價(jià)格便宜等特點(diǎn),成為了最有應(yīng)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(diǎn)使之在空氣凈化領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多,民用領(lǐng)域中主要運(yùn)用在空調(diào)凈化系統(tǒng)和呼吸防護(hù)口罩中,軍事領(lǐng)域中應(yīng)用于潛艇和封閉型水面艦艇的艙室、彈藥倉庫、坑道等場(chǎng)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(wǎng)狀的微孔結(jié)構(gòu),具有孔徑小、孔隙率大、表面張力低等特點(diǎn)。同時(shí),PTFE微孔膜具有良好的化學(xué)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(jī)械強(qiáng)力差,在實(shí)際運(yùn)用中必須有相應(yīng)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(diǎn),常用作室內(nèi)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(yùn)用。7多種濾料生產(chǎn)工藝我國(guó)工業(yè)進(jìn)程日新月異,對(duì)大氣環(huán)境污染的控制的要求越來越嚴(yán)格,空氣粉塵含量指數(shù)是大氣環(huán)境治理的重要指標(biāo),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

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