1前言
随着现代工业的不断发展,空气污染日益加重,人们对室外空气质量和室内空气品质越来越关注,空气净化技术显得更加重要,对空气净化基本手段的空气过滤材料的性能提出了新要求。驻极体空气过滤材料的突出优点是高效低阻,为了使这种滤料的功能更加突出以及有更广的应用场所,我们提出了对驻极体空气过滤材料进行功能整理。
2驻极体空气过滤材料的功能整理技术
功能性空气过滤材料是指具有某些特殊的、不同于一般的空气过滤材料所固有的性能,能满足特定行业、领域对空气过滤材料特殊功能需求的滤材[1][2]。功能性空气过滤材料是针对特定行业,如耐高温、耐腐蚀、抗静电、拒水、拒油、阻燃、抗菌(病毒)、去除有害气体等等而开发的空气过滤材料,根据实际使用的不同需求,功能性空气过滤材料的功能能够复合,是近年来兴起的空气过滤材料研究领域的一个热点。
驻极体空气过滤材料经过功能整理后,使之具有或强化其功能,可称这种滤料为功能性驻极体空气过滤材料。定义为:具有高的过滤效率、低的阻力、抗菌(病毒)等,并结合功能整理技术强化其功能以及使之具有耐高温、耐腐蚀、拒水、拒油、阻燃、去除有害气体等功能的一种新型驻极体空气过滤材料。
空气过滤材料的制造方法有共混纺丝法。静电纺丝法。接枝法和后整理法[3]。从理论上讲,上述方法也适合于功能性驻极体空气过滤材料的制造。另外,复合熔喷法也是功能性驻极体空气过滤材料制造的新方法[4][5]。
2.1共混纺丝法
共混纺丝法是将功能性的纳米材料粉体在化纤的聚合阶段、熔喷阶段或纺丝阶段加入其中再纺丝,使生产出的合成纤维改变其原聚合物的某些性能。此法是生产功能性化纤的主要方法,其优点在于纳米粉体均匀分散在纤维内部,因此耐久性好,所赋予的功能能够稳定存在[2]。
2.2静电纺丝法
静电纺丝法是化学纤维传统溶液干法纺丝熔体纺丝的新发展,是当前纳米纤维等超细纤维制造的最主要的基本方法,与传统的方法有着明显的不同,它将聚合物溶液或熔体带上几千至几万伏高压静电,带电的聚合物液滴在电场力的作用下被拉伸,当电场力足够大时,聚合物液滴可克服表面引力,形成喷射细流。细流在喷射过程中,溶剂蒸发或固化,最终落在接受装置上,形成类似无纺布状的纤维毡。静电纺丝纤维最主要的特点是纤维比传统的纺丝法生产的细得多,直径一般在十纳米到上千纳米之间。由这些纤形成的无纺布是一种有纳米微孔的多孔材料,有很大的比表面积[2],因此,可作为良好的功能性驻极体空气过滤材料。
2.3接枝法
接枝法主要是为提高普通后整理法处理滤材功能的耐久性,设法在微细粉体与纤维之间建立化学键或其他形式的结合,从而使天然纤维也能获得耐久性的功能效果。其方法主要有两种:一是对粉体进行表面该性处理,同时利用低温等离子技术、电晕放电技术等激活纤维上的某些基团而发生结合;二是利用某些化合物的“桥基”作用,将粉体联结到纤维上[2]。
2.4后整理法
后整理法是将功能性空气过滤材料借助于分散、稳定剂、粘合剂等助剂,利用涂层法、浸渍法、浸轧法等工艺处理到驻极体空气过滤材料中,从而使这种滤材具有某些功能。采用那种方法,关键是要看驻极体空气过滤材料的性能特点和整理的目的,选用相应的分散剂、增稠剂、粘合剂、稳定剂、柔软剂等助剂,以及合理的成浆工艺和浆料的稳定技术等等。后整理方法相对简单,可以根据不同的要求配置不同的整理剂,同时可结合一些有效的加工手段来进行,在小批量多品种的生产中具有很大的优势。
2.4.1浸渍法
就是驻极体空气过滤材料放在装有液态功能材料的容器中浸泡一段时间,当认为材料充分吸收后,拿起来放到烘箱烘干即可。利用浸渍法,不但空气过滤材料的两个表面具有功能性,而且这种空气过滤材料的内部也有功能性材料。浸渍法工艺简单,但是很难控制功能性材料在驻极体空气过滤材料中的量,这个量与驻极体空气过滤材料的性能和功能性材料的性质有很大的关系。
2.4.2涂层法
是指把具有某种功能的材料均匀地涂在驻极体空气过滤材料的表面上。涂层法一般可以分为直接涂层法和罗拉熔融法。直接涂层法用一把固定的刮刀,将功能性材料均匀地涂覆在驻极体空气过滤材料的表面。罗拉熔融法不必使用溶剂,对环境无污染且成本低。
2.4.3浸轧法
就是将驻极体空气过滤材料放在功能性材料溶液中,然后再在轧机上扎平,以便使功能材料充分地黏附在驻极体空气过滤材料上,接着在烘箱里烘干。根据材料的性质和整理的目的,可以采用一浸一轧或二浸二轧工艺。
2.5复合熔喷法
将功能性微粒与聚丙烯切片均匀混合,熔喷成非织造布,经过电晕放电对其驻极,可制得功能性驻极体空气过滤材料(聚丙烯)。功能性微粒可以是纳米二氧化钛、电气石微粒等等。

