CN100372603C - 吸附用SiO2气凝胶－双组分无纺毡复合材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
空气净化、污水处理、化工提纯、医药过滤、海水净化、溶剂回收等领域应用的吸附用SiO2气凝胶-双组分无纺毡复合材料，为两层双组分无纺毡夹一层颗粒状SiO2气凝胶，或三层双组分无纺毡夹两层颗粒状SiO2气凝胶。双组分无纺毡为用常规涤纶和低熔点丙纶，或用丙纶和聚乙烯混和成网后针刺成毡，两组分混和比30∶70～70∶30，无纺毡面密度50～400g/m2，厚度1～5mm；SiO2气凝胶粒径20～60目，用量为每平方米复合材料10～100g。制造方法为将夹颗粒SiO2气凝胶的无纺毡在复合机上加热压轧后黏合成一个整体。优点是复合材料比表面积大，吸附效率高，使用寿命长，应用领域广泛。
Description
技术领域
本发明涉及在空气净化、污水处理、化工提纯、医药过滤、海水净化、溶剂回收等领域应用的吸附用SiO2气凝胶-双组分无纺毡复合材料及其制造方法。
背景技术
随着绿色、健康、优化人类生存环境的浪潮的掀起，过滤、吸附材料的应用越来越广泛。颗粒活性炭是人们应用最早的第一代吸附材料。活性碳纤维是第二代吸附材料，是以高聚物为原料，经高温碳化和活化而制成的一种纤维状高效吸附材料，其吸附性能比颗粒活性炭有了很大的提高，应用范围也更广，但吸附效率仍然不能满足一些领域的要求，使用寿命也不长。
SiO2气凝胶是一种多孔网络结构材料，平均孔径微达5～30nm，外观为乳白色半透明的高比表面积、低密度的均匀多孔材料，过去常用作保温隔热材料，或者将其粉碎后作为塑料、橡胶、涂料、乳液等聚合物的改性添加剂。由于SiO2气凝胶的丰富的微孔结构，比表面积大，孔洞率高，具有较强的吸附性能，可以吸附空气中的绝大多数有害气体。微孔孔径达纳米级的这种材料在光学、电学、声学、环保、冶金等领域具有特殊的性质，因而有着广泛的应用前景，曾被美国第250期《科学》杂志列为世界十大热门科学技术之一。但由于SiO2气凝胶的机械强度低，成形困难，稍一受力即变成粉末，单独难以作为吸附材料使用，因此也阻碍了大范围的应用。
有人尝试采用SiO2气凝胶与其他材料复合的技术，如中国专利申请95197068.2号《一种含有气凝胶的复合材料，其制备方法和应用》以及中国专利申请96196880.X号《含有纤维的气凝胶复合材料》，但其制品多为复合板材，许多复合材料会包覆气凝胶的气孔，故都用于保温隔热领域，而不用于过滤吸附领域。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种吸附用的SiO2气凝胶-双组分无纺毡复合材料，并制订了其制造方法。
本发明提供的吸附用SiO2气凝胶-双组分无纺毡复合材料是两层双组分无纺毡夹一层颗粒状SiO2气凝胶，或三层双组分无纺毡夹两层颗粒状SiO2气凝胶，并黏合在一起的一个整体。
所述双组分无纺毡为高熔点合成纤维和低熔点合成纤维混合后针刺而成，即采用常规涤纶纤维和低熔点丙纶，也可采用丙纶纤维和聚乙烯纤维混合成网后针刺成毡，无纺毡的面密度为50～400g/m2，厚度1～5mm。上述常规涤纶的熔点为230℃左右，低熔点丙纶的熔点为90～110℃；丙纶纤维熔点为165℃，聚乙烯纤维的熔点为135℃左右。常规涤纶和低熔点丙纶的混和比，或者丙纶和聚乙烯纤维的混和比均为30∶70～70∶30。
所述的SiO2气凝胶为现有技术制品，比表面积600～1000m2/g，孔径3～50nm，孔洞率>80％，耐温1000℃，粒径20～60目，用量为每平方米复合材料10～100g。
本发明提供的SiO2气凝胶-双组分无纺毡复合材料的制造方法采用热轧复合工艺，在多功能复合机上进行，其特征在于无纺毡分别从前后毡卷上退卷，并在两层无纺毡之间铺撒一层颗粒状SiO2气凝胶，并合后进入加热箱，经热轧辊压轧后由加热箱输出，经冷却后成卷。复合过程中，双组分无纺毡运行速度2～10m/min，加热箱温度100～200℃，加热箱采用电热式，冷却辊采用前后两副，为自然冷却形式。
本发明的优点是制得的这种复合材料比表面积大，吸附效率高，使用寿命长，应用领域广泛。
附图说明
附图为本发明热压复合工艺实施例流程图，图中：
1.无纺毡；2.导辊；3.导辊；4.SiO2气凝胶料斗；5.无纺毡；
6.引入辊；7.加热箱；8.热轧辊；9.冷却辊；10.冷却辊；
11.SiO2气凝胶-双组分无纺毡复合材料。
具体实施方式
实施例1。
两层双组分无纺毡夹一层颗粒状SiO2气凝胶的吸附用SiO2气凝胶-双组分无纺毡复合材料。无纺毡中的双组分为：常规涤纶：ES＝55∶45，非织造针刺方法成毡，面密度250g/m2，厚度3mm；SiO2气凝胶粒径40目，含量为每平方米复合材料60g，均匀铺撒。
实施例2。
实施例1所述复合材料的制造方法，如图所示，两层无纺毡分别从一前一后的两个毡卷上退绕，料斗中的SiO2气凝胶均匀地铺撒在前面一层的无纺毡上，并以5m/min的速度被引入加热箱，加热箱温度为165℃，经热轧辊压轧后输出，经两个冷却辊后成卷。
实施例3。
三层无纺毡夹两层SiO2气凝胶的复合材料的制造方法，在附图所示的复合工艺流程的基础上，在加热箱前增设一个无纺毡卷和一只SiO2气凝胶料斗，其他工艺同实施例2。
实施例4。
采用丙纶和聚乙烯双组分无纺毡时，两者的混比为40∶60；制造过程中加热箱温度为150℃。其他条件同实施例1、2、3。
制得的SiO2气凝胶-双组分无纺毡复合材料具有良好的吸附性能，与颗粒活性炭和活性碳纤维的对比见下表。
三种吸附材料对不同介质的吸附量对比表 单位：mg/g
| 被吸介质 | 本发明提供的复合材料 | 活性碳纤维 | 颗粒活性炭 |
| 苯 | 130 | 45 | 35 |
| 甲苯 | 85 | 47 | 30 |
| 四氯化碳 | 460 | 150 | 80 |
| 乙醛 | 110 | 52 | 13 |
Claims (5)
1.吸附用SiO2气凝胶-双组分无纺毡复合材料，其特征在于所述复合材料为两层双组分无纺毡夹一层颗粒状SiO2气凝胶，并黏合在一起的一个整体；或为三层双组分无纺毡夹两层颗粒状SiO2气凝胶，并黏合在一起的一个整体；所述双组分无纺毡为高熔点合成纤维和低熔点合成纤维混和而成的针刺无纺毡，即为常规涤纶和低熔点丙纶，或者为丙纶纤维和聚乙烯纤维混和而成的针刺无纺毡；所述常规涤纶和低熔点丙纶的混和比，或者丙纶纤维和聚乙烯纤维的混和比均为30∶70～70∶30；所述常规涤纶的熔点为230℃，所述低熔点丙纶的熔点为90～110℃，所述丙纶纤维的熔点为165℃，所述聚乙烯纤维的熔点为135℃。
2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述无纺毡的面密度为50～400g/m2，厚度1～5mm。
3.如权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于所述SiO2气凝胶粒径为20～60目，含量为每平方米复合材料10～100g。
4.吸附用SiO2气凝胶-双组分无纺毡复合材料的制造方法，采用热轧复合工艺，在多功能复合机上进行，其特征在于无纺毡分别从前后毡卷上退卷，并在两层无纺毡之间铺撒一层颗粒状SiO2气凝胶，并合后进入加热箱，经热轧辊压轧后由加热箱输出，并经冷却辊冷却后成卷；无纺毡的运行速度为2～10m/min，加热箱温度100～200℃。
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于所述冷却辊设前后两副，为自然冷却形式。
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