低阻高效滤膜及其制造方法技术

本申请涉及过滤膜材料领域，具体公开了一种低阻高效滤膜制造方法及低阻高效滤膜。低阻高效滤膜的纤维网层通过静电纺丝法形成；所述静电纺丝液由水、水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯乳液配制成；所述水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯的含量之和占静电纺丝液总量的25

【技术实现步骤摘要】
低阻高效滤膜及其制造方法


[0001]本申请涉及过滤膜材料领域，更具体地说，它涉及一种低阻高效滤膜及其制造方法。

技术介绍

[0002]PTFE微孔膜以聚四氟乙烯为原料，经过膨化拉伸后形成一种具有微孔性的薄膜，其过滤效果良好，是一种广泛应用在高效、超高效滤膜上的过滤材料。但PTFE滤料阻力较大，使用过程中产生较大的能耗。PTFE微孔膜随着厚度增大，过滤效率提高有限，而阻力却显著提高，成本也会显著增加。因而，如何在降低过滤材料制备成本同时提高过滤效率是一个难题。
[0003]静电纺纳米纤维具有极细的纤维直径,较高的比表面积、孔隙率以及很强的吸附力,对细微颗粒的有良好的过滤作用，而且运行过程中的阻力也比较小。将静电纺纳米纤维与PTFE微孔膜相结合制备滤材的技术，一定程度上可以解决上述问题。
[0004]例如，CN101163533A公开的过滤器滤材包含PTFE多孔膜、透气性支撑材料和利用静电纺丝法形成的由高分子纤维构成的纤维网层。即使在作为应捕集粒子的超微粒子所占比例大的环境下，也可以降低使用中的压力损失的上升。
[0005]一方面，上述相关技术的过滤器滤材经测试，对粒径为0.1
‑
0.15μm粒径的过滤效率可达99.999%。因而，在粒径≥0.1μm的微粒占比高时使用上述滤材过滤效果佳；在粒径≤0.1μm的微粒占比高的场合时，其过滤效果有待进一步提升。另一方面，上述相关技术中使用两类高分子物质作为静电纺丝材料：1、非水溶性高分子物质；2、水溶性高分子物质。其中，水溶性高分子物质因为配制纺丝液时无需使用高挥发性的有机溶剂，因而更受青睐。但水溶性静电纺丝材料具有高亲水性，以其为原料制成的过滤材料在高湿度使用环境下使用时，容易出现污染物过滤效率下降明显，且过滤效率难以长时间维持的问题。
[0006]因而，如何制备一种相对环保、对粒径≤0.1μm的微粒具有高效捕集效率且不易失效的滤材仍是有待解决的问题。

技术实现思路

[0007]为了制备一种相对环保、对粒径≤0.1μm的微粒具有高效捕集效率且不易失效的滤材，本申请提供一种低阻高效滤膜及其制造方法。
[0008]第一方面，本申请提供一种低阻高效滤膜，采用如下的技术方案：一种低阻高效滤膜，包括依次设置的聚四氟乙烯多孔膜、纤维网层和透气性支撑材料层，所述纤维网层由含高分子材料的静电纺丝液通过静电纺丝法形成；所述静电纺丝液由水、水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯乳液配制成；所述水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯的含量之和占静电纺丝液总量的25
‑
35wt%,且水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯的重量比为3.5:( 6.4
‑
7.5)；所述聚四氟乙烯多孔膜背离纤维网层一侧设有第一无纺布层；所述透气性支撑材
料层背离纤维网层一侧设有第二无纺布层。
[0009]通过采用上述技术方案，具有如下有益效果：本申请设置第一无纺布层和第二无纺布层，可显著改善滤膜的物理机械性能，使得在高湿度环境下使用时，即便受水汽影响也能较长时间保持滤膜的形态，减少滤膜内孔隙率下降、利于延长滤膜使用寿命。而且，第一无纺布层和第二无纺布层可以起到初步拦截粒径较大微粒的作用，分担聚四氟乙烯多孔膜、纤维网层和透气性支撑材料层的微粒吸附捕集压力。
[0010]本申请采用水溶性高分子聚合物与聚四氟乙烯乳液混配配制纺丝液，纺丝过程无需使用高挥发性有机溶剂，相较于使用非水溶性高分子聚合物纺丝更为环保，而且纺丝得到的纤维兼具良好的物理机械性能和优异的微粒吸附捕集性能。由该种纺丝液静电纺丝形成纤维网层的纤维本身具有微孔，具有孔隙吸附捕集作用，聚四氟乙烯的高电阻性也使得纤维容易产生静电，从而具有一定的静电吸附捕集作用，该两种吸附捕集作用使得本申请的滤膜具有长时高效的微粒捕集效果。
[0011]与此同时，申请人还意外地发现：以含水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯的纺丝液纺丝得到的纤维网层，在高湿度环境（相对湿度≥60%）下使用时，纤维网层能够较长时间保持其良好的孔隙率，有效解决水溶性高分子聚合物纺丝形成的纤维网层在高湿度环境下过滤效率下降过快的问题。其可能的原因是，聚四氟乙烯的掺入，一方面因为聚四氟乙烯的良好物理机械性能，使得制得的纤维网层本身具有良好的形态保持特定，不易因吸湿吸潮而出现孔隙率下降问题，另一方面聚四氟乙烯的低表面张力、高疏水特性，利于减少纤维吸附水汽，减弱了水汽对纤维网层的负面影响。
[0012]进一步地，所述水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯的含量之和占静电纺丝液总量的28.5wt%，且水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯的重量比为3.5:6.5。
[0013]纺丝液浓度过高，粘稠度增加，不利于静电纺丝；同时，水溶性高分子聚合物占比少，微粒吸附捕集性能下降，占比过高则在高湿度环境下容易失效。综合考虑纺丝性能和纤维网层的微粒吸附捕集性能，以控制水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯的含量之和占静电纺丝液总量的28.5wt%、水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯的重量比为3.5:6.5时最为适宜。
[0014]进一步地，所述水溶性高分子聚合物为聚乙烯醇。
[0015]聚乙烯醇和水溶性聚酰胺具有较好的可纺丝性，适于纺丝得到具有良好微粒吸附过滤效率的纤维网层。
[0016]进一步地，所述第一无纺布层和第二无纺布层均为PET无纺布。
[0017]聚酯（PET）无纺布具有良好的物理机械性能，吸水性差，强度佳，以聚酯（PET）无纺布作为第一无纺布层和第二无纺布层，有利于保持滤膜形态，减少因水汽影响造成过滤效率下降问题。
[0018]进一步地，所述透气性支撑材料层为克重在8
‑
50g/m2范围的PET无纺布。
[0019]透气性支撑材料层为纤维网层提供了附着基础，同时也兼具一定的微粒吸附捕集作用。而8
‑
50g/m2范围无纺布厚薄适中，透气性佳，适于作为透气性支撑材料层。
[0020]进一步地，所述聚四氟乙烯多孔膜的孔隙率为75
‑
90%，孔径为0.6
‑
2μm。
[0021]通过采用上述技术方案，适于提高滤膜对超微粒子，尤其是粒径为0.1微米以下的
超微粒子的吸附过滤效率。
[0022]第二方面，本申请提供一种低阻高效滤膜的制造方法，采用如下的技术方案：一种低阻高效滤膜的制造方法，包括如下步骤：步骤一、配制静电纺丝液；所述静电纺丝液由水、水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯乳液配制成；所述水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯的含量之和占静电纺丝液总量的25
‑
35wt%,且水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯的重量比为3.5:( 6.4
‑
7.5)；步骤二、将透气性支撑材料送入静电纺丝机，通过静电纺丝在透气性支撑材料上形成由高分子材料构成的纤维网层，烘干；步骤三、在纤维网层上热压复合聚四氟乙烯多孔膜；步骤四、在聚四氟乙烯多孔膜背离纤维网层一侧热压复合第一无纺布层，在透气性支撑材料层背本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低阻高效滤膜，包括依次设置的聚四氟乙烯多孔膜(2)、纤维网层(3)和透气性支撑材料层(4)，所述纤维网层(3)由含高分子材料的静电纺丝液通过静电纺丝法形成，其特征在于：所述静电纺丝液由水、水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯乳液配制成；所述水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯的含量之和占静电纺丝液总量的25
‑
35wt%,且水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯的重量比为3.5:( 6.4
‑
7.5)；所述聚四氟乙烯多孔膜(2)背离纤维网层(3)一侧设有第一无纺布层(1)；所述透气性支撑材料层(4)背离纤维网层(3)一侧设有第二无纺布层(5)。2.根据权利要求1所述的低阻高效滤膜，其特征在于：所述水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯的含量之和占静电纺丝液总量的28.5wt%，且水溶性高分子聚合物和聚四氟乙烯的重量比为3.5:6.5。3.根据权利要求2所述的低阻高效滤膜，其特征在于：所述水溶性高分子聚合物为聚乙烯醇。4.根据权利要求1所述的低阻高效滤膜，其特征在于：所述第一无纺布层(1)和第二无纺布层(5)均为PET无纺布。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的低阻高效滤膜，其特征在于：所述透气性支撑材料层(4)为克重在8
‑
50g/m2范围的PET无纺布。6.根据权利要求1
‑
4任一项所述的低阻高效滤膜，其特征在于：所述聚四氟乙烯多孔膜(2)的孔隙率为75
‑
90%，孔径为0.6
‑
2μm。7.一种低阻高效滤膜的制造方法，其特征在于，包括如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾榴俊，陈士超，刘晓亮，李春梅，
申请(专利权)人：上海市凌桥环保设备厂有限公司，
类型：发明
国别省市：