一种高效过滤pm2.5的熔喷无纺材料、制备方法及生产装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料、制备方法及生产装置，该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。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2μm、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PM2.5。
【专利说明】-种高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料、制备方法及生产装
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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】
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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。
[0008] -种上述的高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料的制备方法，包括下列步骤：
[0009] 1)取聚丙烯、驻极母粒、聚偏氟乙烯混合均匀，得混合料；
[0010] 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，经计量泵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；
[0011] 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。
[0012] 步骤2)中所述螺杆挤出机的加热温度为160?250°C。
[0013] 步骤2)中所述熔体在管道中的保温温度为225?250°C。
[0014] 步骤2)中所述喷丝板的孔径为200?300 μ m。
[0015] 步骤2)中所述热风的温度为230?245°C，压力为0· 07?0· 09MPa。
[0016] 步骤3)中所述红外辐射热处理的温度为70?110°C。
[0017] 步骤3)中所述高压驻极处理的压力为6万伏。
[0018] 步骤3)中所述循环冷却处理的温度为4°C。
[0019] 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 泵、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泵相连，所述计量泵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。
[0020] 本发明的高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料，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。
[0021] 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2 μ m、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PM2. 5。
[0022] 本发明的高效过滤PM2. 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。
[0023] 本发明的高效过滤PM2. 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PM2. 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。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为实施例1所得高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料的扫描电镜图；
[0025] 图2为实施例1的高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料的生产装置结构示意图；
[0026] 图3为实施例2所得高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料的扫描电镜图；
[0027] 图4为实施例3所得高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。
[0029] 实施例1
[0030] 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。
[0031] 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：
[0032] 1)取聚丙烯、驻极母粒、聚偏氟乙烯混合均匀，得混合料；
[0033] 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 ;
[0034] 3)所述熔体在管道中225°C恒温保温，经计量泵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；
[0035] 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。
[0036] 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 /_J、1 〇
[0037] 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2、过滤器3、计量泵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1，螺杆挤出机2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 计量泵4相连，所述计量泵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。
[0038] 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，经计量泵精确计量后，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。
[0039] 实施例2
[0040] 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。
[0041] 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：
[0042] 1)取聚丙烯、驻极母粒、聚偏氟乙烯混合均匀，得混合料；
[0043] 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 ;
[0044] 3)所述熔体在管道中235°C恒温保温，经计量泵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；
[0045] 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。
[0046] 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 /_J、1 〇
[0047] 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。
[0048] 实施例3
[0049] 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。
[0050] 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：
[0051] 1)取聚丙烯、驻极母粒、聚偏氟乙烯混合均匀，得混合料；
[0052] 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，经计量泵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；
[0054] 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。
[0055] 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 /_J、1 〇
[0056] 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。
[0057] 实验例
[0058] 本实验例将实施例1?3所得高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料通过TSI8130自动 滤料测试仪测试，结果如表1所示。
[0059] 表1实施例1?3所得高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料测试结果
[0060]
【权利要求】
1. 一种高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料，其特征在于：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。
2. -种如权利要求1所述的高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料的制备方法，其特征在于： 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，经计量泵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。
3. 根据权利要求2所述的高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料的制备方法，其特征在于： 步骤2)中，所述螺杆挤出机的加热温度为160?250°C。
4. 根据权利要求2所述的高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料的制备方法，其特征在于： 步骤2)中，所述熔体在管道中的保温温度为225?250°C。
5. 根据权利要求2所述的高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料的制备方法，其特征在于： 步骤2)中所述喷丝板的孔径为200?300 μ m。
6. 根据权利要求2所述的高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料的制备方法，其特征在于： 步骤2)中所述热风的温度为230?245°C，压力为0· 07?0· 09MPa。
7. 根据权利要求2所述的高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料的制备方法，其特征在于： 步骤3)中所述红外辐射热处理的温度为70?110°C。
8. 根据权利要求2所述的高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料的制备方法，其特征在于： 步骤3)中所述高压驻极处理的压力为6万伏。
9. 根据权利要求2所述的高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料的制备方法，其特征在于： 步骤3)中所述循环冷却处理的温度为4°C。
10. -种高效过滤PM2. 5的熔喷无纺材料的生产装置，其特征在于：包括螺杆挤出机、 过滤器、计量泵、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泵相连，所述计量泵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。
【文档编号】D04H1/70GK104153119SQ201310693171
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】杨华春, 张迎晨, 候红军, 李世江, 薛峰峰, 罗传军, 杨晨, 卢泥泥, 李小强, 罗成果, 王矿宾, 肖俊, 任小磊, 王哲, 张倩 申请人:多氟多化工股份有限公司