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您当前的位置： 一种可重复水洗的空气过滤材料及其制备方法与流程
2021-02-02 16:02:25|
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起点商标网本发明涉及空气过滤材料领域，更具体地，涉及一种可重复水洗的空气过滤材料及其制备方法。
背景技术：
熔喷布，又称为熔喷无纺布，属于无纺布的一种，其以聚丙烯颗粒为主要材料，经高温熔融、喷丝、热空气牵伸、铺网收集等连续步骤生产而成。熔喷布包含大量自身粘结且随机分布的超细纤维，使得纤维间形成大量的孔隙，因而具有极其优良的过滤效率，其超细纤维的直径在1～2μm之间，孔隙孔径在0.1～0.5μm之间，如颗粒物直径大于熔喷布孔隙时，会被纤维直接阻挡，而当颗粒物直径小于熔喷布孔隙时，则容易被纤维的驻极静电吸附，因此熔喷布对各种粒径的空气颗粒物均展现出较佳的过滤效率。此外，熔喷布还具有很好的屏蔽性、绝热性和吸油性，以及外观洁白、平整、柔软、空隙多、结构蓬松、抗褶皱能力好等特点，从而可用于空气、液体过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料、保暖材料、吸油材料及擦拭布等领域。
当前，各种工业或民用的空气净化装置通常采用包含熔喷布、聚四氟乙烯过滤膜等的复合材料来作为过滤部件，如空气净化器、新风系统、空调系统和净化工程系统等。这些复合材料在空气的粉尘颗粒堵塞达到寿命后大多不可清洗和反复使用，其原因包括清洗后各过滤膜之间的粘合力会降低，造成复合材料结构强度的下降，各层易于剥离，以及水洗会带走熔喷布存储的静电电荷，降低对超细颗粒的吸附捕获能力等。这就造成了很大的资源浪费，并且废弃的复合材料还需要进行额外的无害化处理过程，否则会增加环境负担。
因此，本领域需要开发出一种能够多次水洗而不会明显降低空气过滤效率的过滤材料。
技术实现要素：
[技术问题]
针对现有技术存在的不足，本发明的一个目的在于提供一种可重复水洗的空气过滤材料，其经过多次水洗也不会降低复合强度，并且仍然具有较高的过滤效率和较低的空气阻力。
本发明的另一个目的在于提供上述空气过滤材料的制备方法，所述制备方法操作简捷高效，易于自动化生产。
[技术方案]
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种可重复水洗的空气过滤材料，其包括熔喷布、聚四氟乙烯(ptfe)过滤膜以及位于所述熔喷布与所述聚四氟乙烯过滤膜之间的复合粘接剂，所述复合粘接剂包括以下组分：
在本发明中，通过复合粘接剂将熔喷布与聚四氟乙烯过滤膜复合在一起，从而获得了根据本发明的可重复水洗的空气过滤材料。其中，所述复合粘接剂能够提供适宜的粘附力，使得所述空气过滤材料能够在多次水洗后仍旧维持足够的复合强度而不会剥离。并且，所述复合粘接剂带有微弱的弹性和摩擦起电性质，从而在进行空气过滤时，穿过所述过滤材料的气流会带动熔喷布表面的纤维与复合粘接剂和聚四氟乙烯过滤膜相互摩擦，持续产生静电，以维持对超细空气颗粒的吸附，并且弥补对所述过滤材料水洗而造成的静电电荷流失。此外，根据本发明的空气过滤材料还具有较低的空气阻力。
进一步地，所述复合粘接剂还包括0.7～1.8重量份的2,6-二叔丁基对甲酚(bht)。所述2,6-二叔丁基对甲酚为抗氧剂，能够有效减小复合粘接剂在高温涂覆时被氧化的程度，保证其性能。
进一步地，所述熔喷布为聚丙烯熔喷布，且具有3～5μm的纤维直径，以及0.1～0.5mm的厚度。
进一步地，所述聚四氟乙烯过滤膜具有0.02～0.2μm的孔径，以及0.1～0.5mm的厚度。
进一步地，所述空气过滤材料中，所述复合粘接剂的厚度为6～9μm。
根据本发明的另一个方面，提供了上述可重复水洗的空气过滤材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、低密度聚乙烯加热至155～165℃熔融；
(2)向步骤(1)所得的熔融物中加入萜烯树脂、石蜡和邻苯二甲酸二己酯，熔炼均匀；
(3)将步骤(2)所得的熔融的复合粘接剂辊涂至熔喷布上；以及
(4)将聚四氟乙烯过滤膜叠加至步骤(3)所得的涂有复合粘接剂的熔喷布上。
在本发明中，通过上述制备方法，能够简单快捷地获得根据本发明的可重复水洗的空气过滤材料。
进一步地，在所述步骤(1)中还加入有0.7～1.8重量份的2,6-二叔丁基对甲酚(bht)。
进一步地，所述辊涂采用表面光滑的涂覆辊来进行，所述涂覆辊的温度为145～155℃。在本发明中，涂覆辊光滑的表面能够将复合粘接剂均匀地涂覆在熔喷布的表面。此外，所述步骤(2)所得的熔融复合粘接剂首先被负载于所述涂覆辊上，然后再使该涂覆辊接触和辊压熔喷布，从而将上述熔融复合粘接剂转移至熔喷布的表面，从而实现所述辊涂。
进一步地，所述辊涂的线速度为22～26m/min，所述熔融的复合粘接剂的用量为7～12g/m2。
进一步地，所述步骤(4)还包括：在0.50～0.55n/cm2的压力下对叠加后的聚四氟乙烯过滤膜和熔喷布进行辊压。
[有益效果]
综上所述，本发明具有以下有益效果：
根据本发明的一个实施方式的可重复水洗的空气过滤材料经过多次水洗也不会降低复合强度，并且仍然具有较高的过滤效率和较低的空气阻力。
此外，根据本发明的另一个实施方式的上述可重复水洗的空气过滤材料的制备方法操作简捷高效，易于自动化生产。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本发明，以下结合实施例对本发明作进一步详细说明，但应当理解的是，以下实施例仅为本发明的优选实施方式，而本发明要求保护的范围并不仅局限于此。
物料来源
熔喷布：型号tdh12聚丙烯熔喷布，纤维直径3～5μm，厚度0.5mm，来自天津泰达洁净材料有限公司；
聚四氟乙烯过滤膜：孔径0.10～0.15μm，厚度0.2mm，购自苏州优可发新材料科技有限公司；
乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)，购自张家港市创力新材料有限公司；
聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)，购自上海亿鑫工程塑料有限公司；
低密度聚乙烯(ldpe)，购自埃克森美孚化工；
萜烯树脂，购自山东豪耀新材料有限公司；
石蜡，购自沈阳瑞泰化工原料有限公司；
邻苯二甲酸二己酯，购自湖北鑫润德化工有限公司；以及
2,6-二叔丁基对甲酚(bht)，购自济南圣和化工有限公司。
<实施例>
实施例1
根据本发明，采用以下制备方法来制备可重复水洗的空气过滤材料：
(1)将24kg的乙烯-醋酸乙烯共聚物、20kg的聚甲基丙烯酸甲酯、17kg的低密度聚乙烯和0.9kg的2,6-二叔丁基对甲酚加热至160℃熔融；
(2)向步骤(1)所得的熔融物中加入10kg的萜烯树脂、5kg的石蜡和2.7kg的邻苯二甲酸二己酯，熔炼均匀；
(3)采用表面光滑的涂覆辊在150℃下以24m/min的线速度将步骤(2)所得的熔融复合粘接剂以9g/m2的用量辊涂至熔喷布上；以及
(4)将聚四氟乙烯过滤膜叠加至步骤(3)所得的涂有复合粘接剂的熔喷布上，在0.52n/cm2的压力下进行辊压。
由此制得根据本发明的可重复水洗的空气过滤材料。
实施例2
根据本发明，采用以下制备方法来制备可重复水洗的空气过滤材料：
(1)将25kg的乙烯-醋酸乙烯共聚物、18kg的聚甲基丙烯酸甲酯、18kg的低密度聚乙烯和1.0kg的2,6-二叔丁基对甲酚加热至162℃熔融；
(2)向步骤(1)所得的熔融物中加入9kg的萜烯树脂、6kg的石蜡和2.0kg的邻苯二甲酸二己酯，熔炼均匀；
(3)采用表面光滑的涂覆辊在145℃下以25m/min的线速度将步骤(2)所得的熔融复合粘接剂以7g/m2的用量辊涂至熔喷布上；以及
(4)将聚四氟乙烯过滤膜叠加至步骤(3)所得的涂有复合粘接剂的熔喷布上，在0.53n/cm2的压力下进行辊压。
由此制得根据本发明的可重复水洗的空气过滤材料。
实施例3
根据本发明，采用以下制备方法来制备可重复水洗的空气过滤材料：
(1)将26kg的乙烯-醋酸乙烯共聚物、17kg的聚甲基丙烯酸甲酯、16kg的低密度聚乙烯和1.4kg的2,6-二叔丁基对甲酚加热至155℃熔融；
(2)向步骤(1)所得的熔融物中加入11kg的萜烯树脂、5kg的石蜡和2.5kg的邻苯二甲酸二己酯，熔炼均匀；
(3)采用表面光滑的涂覆辊在152℃下以26m/min的线速度将步骤(2)所得的熔融复合粘接剂以12g/m2的用量辊涂至熔喷布上；以及
(4)将聚四氟乙烯过滤膜叠加至步骤(3)所得的涂有复合粘接剂的熔喷布上，在0.51n/cm2的压力下进行辊压。
由此制得根据本发明的可重复水洗的空气过滤材料。
实施例4
根据本发明，采用以下制备方法来制备可重复水洗的空气过滤材料：
(1)将25kg的乙烯-醋酸乙烯共聚物、19kg的聚甲基丙烯酸甲酯、15kg的低密度聚乙烯和1.5kg的2,6-二叔丁基对甲酚加热至165℃熔融；
(2)向步骤(1)所得的熔融物中加入12kg的萜烯树脂、4kg的石蜡和2.2kg的邻苯二甲酸二己酯，熔炼均匀；
(3)采用表面光滑的涂覆辊在147℃下以22m/min的线速度将步骤(2)所得的熔融复合粘接剂以10g/m2的用量辊涂至熔喷布上；以及
(4)将聚四氟乙烯过滤膜叠加至步骤(3)所得的涂有复合粘接剂的熔喷布上，在0.55n/cm2的压力下进行辊压。
由此制得根据本发明的可重复水洗的空气过滤材料。
实施例5
根据本发明，采用以下制备方法来制备可重复水洗的空气过滤材料：
(1)将26kg的乙烯-醋酸乙烯共聚物、17kg的聚甲基丙烯酸甲酯、16kg的低密度聚乙烯和1.2kg的2,6-二叔丁基对甲酚加热至165℃熔融；
(2)向步骤(1)所得的熔融物中加入11kg的萜烯树脂、5kg的石蜡和3.5kg的邻苯二甲酸二己酯，熔炼均匀；
(3)采用表面光滑的涂覆辊在155℃下以23m/min的线速度将步骤(2)所得的熔融复合粘接剂以11g/m2的用量辊涂至熔喷布上；以及
(4)将聚四氟乙烯过滤膜叠加至步骤(3)所得的涂有复合粘接剂的熔喷布上，在0.54n/cm2的压力下进行辊压。
由此制得根据本发明的可重复水洗的空气过滤材料。
实施例6
根据本发明，采用以下制备方法来制备可重复水洗的空气过滤材料：
(1)将24kg的乙烯-醋酸乙烯共聚物、18kg的聚甲基丙烯酸甲酯、18kg的低密度聚乙烯和1.6kg的2,6-二叔丁基对甲酚加热至160℃熔融；
(2)向步骤(1)所得的熔融物中加入9kg的萜烯树脂、5kg的石蜡和3.0kg的邻苯二甲酸二己酯，熔炼均匀；
(3)采用表面光滑的涂覆辊在145℃下以26m/min的线速度将步骤(2)所得的熔融复合粘接剂以7g/m2的用量辊涂至熔喷布上；以及
(4)将聚四氟乙烯过滤膜叠加至步骤(3)所得的涂有复合粘接剂的熔喷布上，在0.50n/cm2的压力下进行辊压。
由此制得根据本发明的可重复水洗的空气过滤材料。
实施例7
根据本发明，采用以下制备方法来制备可重复水洗的空气过滤材料：
(1)将25kg的乙烯-醋酸乙烯共聚物、20kg的聚甲基丙烯酸甲酯、16kg的低密度聚乙烯和1.8kg的2,6-二叔丁基对甲酚加热至157℃熔融；
(2)向步骤(1)所得的熔融物中加入10kg的萜烯树脂、3kg的石蜡和3.2kg的邻苯二甲酸二己酯，熔炼均匀；
(3)采用表面光滑的涂覆辊在150℃下以22m/min的线速度将步骤(2)所得的熔融复合粘接剂以8g/m2的用量辊涂至熔喷布上；以及
(4)将聚四氟乙烯过滤膜叠加至步骤(3)所得的涂有复合粘接剂的熔喷布上，在0.52n/cm2的压力下进行辊压。
由此制得根据本发明的可重复水洗的空气过滤材料。
实施例8
根据本发明，采用以下制备方法来制备可重复水洗的空气过滤材料：
(1)将28kg的乙烯-醋酸乙烯共聚物、18kg的聚甲基丙烯酸甲酯、17kg的低密度聚乙烯和0.9kg的2,6-二叔丁基对甲酚加热至162℃熔融；
(2)向步骤(1)所得的熔融物中加入10kg的萜烯树脂、4kg的石蜡和2.6kg的邻苯二甲酸二己酯，熔炼均匀；
(3)采用表面光滑的涂覆辊在155℃下以24m/min的线速度将步骤(2)所得的熔融复合粘接剂以10g/m2的用量辊涂至熔喷布上；以及
(4)将聚四氟乙烯过滤膜叠加至步骤(3)所得的涂有复合粘接剂的熔喷布上，在0.55n/cm2的压力下进行辊压。
由此制得根据本发明的可重复水洗的空气过滤材料。
实施例9
根据本发明，采用以下制备方法来制备可重复水洗的空气过滤材料：
(1)将26kg的乙烯-醋酸乙烯共聚物、19kg的聚甲基丙烯酸甲酯、15kg的低密度聚乙烯和0.7kg的2,6-二叔丁基对甲酚加热至155℃熔融；
(2)向步骤(1)所得的熔融物中加入12kg的萜烯树脂、3kg的石蜡和3.4kg的邻苯二甲酸二己酯，熔炼均匀；
(3)采用表面光滑的涂覆辊在148℃下以25m/min的线速度将步骤(2)所得的熔融复合粘接剂以12g/m2的用量辊涂至熔喷布上；以及
(4)将聚四氟乙烯过滤膜叠加至步骤(3)所得的涂有复合粘接剂的熔喷布上，在0.50n/cm2的压力下进行辊压。
由此制得根据本发明的可重复水洗的空气过滤材料。
对比例1
除了采用22kg的乙烯-醋酸乙烯共聚物、22kg的聚甲基丙烯酸甲酯、13kg的低密度聚乙烯、1.0kg的2,6-二叔丁基对甲酚、15kg的萜烯树脂、2kg的石蜡和4.0kg的邻苯二甲酸二己酯之外，以与实施例1相同的方式制得了空气过滤材料。
对比例2
除了采用30kg的乙烯-醋酸乙烯共聚物、15kg的聚甲基丙烯酸甲酯、20kg的低密度聚乙烯、1.0kg的2,6-二叔丁基对甲酚、7kg的萜烯树脂、8kg的石蜡和1.0kg的邻苯二甲酸二己酯之外，以与实施例1相同的方式制得了空气过滤材料。
<试验实施例>
对实施例1至9制得的根据本发明的可重复水洗的空气过滤材料以及对比例1和2制得的空气过滤材料进行初始、水洗3次和水洗10次后的空气阻力、过滤效率和复合强度的检验。
其中，将上述各空气过滤材料裁剪为200mm×200mm的样品，保证过滤面积不小于100cm2，并参照国家标准gb/t6165-2008《高效空气过滤器性能试验方法效率和阻力》第6.2节“钠焰法”进行过滤效率和空气阻力的测定。此外，还采用与本发明实施例相同的熔喷布和聚四氟乙烯过滤膜裁剪成与各样品相同尺寸并叠加，以此来作为空白对照样品。
此外，将实施例及对比例制得的空气过滤材料制成15.0mm×200mm的试样，且试样长度方向一端20mm长的熔喷布和聚四氟乙烯过滤膜为未复合状态。将试样上未复合的熔喷布和聚四氟乙烯过滤膜分别夹在两个夹具上，然后以30mm/min的试验速度进行剥离，记录各个试样的平均剥离强度，即为各个空气过滤材料的复合强度。
上述测试结果如以下表1所示。
[表1]
参见上述表1可见，根据本发明的实施例1至9制得的可重复水洗的空气过滤材料即使经过多次水洗仍然能够保持较高的过滤效率和复合强度，以及较低的空气阻力。
相比之下，空白对照经过多次水洗后的过滤效率出现明显下降；以及对比例1和2采用了在本发明限定范围之外的复合粘接剂，其经过多次水洗后的过滤效率和复合强度均有所降低，且空气阻力也有明显增大。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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