CN107626154B - 具有杀菌功能的塑烧过滤材料及其在新风系统中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,所述塑烧过滤材料的制备原料至少包含:超高分子量聚乙烯母粒、超支化聚乙烯、超高分子量聚乙烯纤维、无机材料。

Description

具有杀菌功能的塑烧过滤材料及其在新风系统中的应用
技术领域
本发明涉及一种新风系统,尤其涉及一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料及其在新风系统中的应用。
技术背景
随着科技和工业化生产的发展,能源、资源、三废治理等问题更加受到重视,特别是生物化工、精细化工、材料能源等高技术领域的迅速发展,对分离技术的研究和开发提出更高的要求。高分离精度、高运行效率的微孔过滤技术及微孔过滤材料成为人们探究和研发的目标。
工业上用于气固分离的除尘器有塑烧板除尘器、布袋除尘器、滤芯式除尘器等,塑烧板除尘器具有收集效果好、适应性强、有粉尘捕集效率高,压力损失稳定,清灰再生效果好,使用寿命长,结构紧凑小型化,维护保养极为方便,能过滤含水、含油量高的粉尘及纤维粉尘的等诸多优点。
塑烧板除尘器在工作中起到关键性作用的即为其过滤介质——塑烧板。塑烧板表面呈波浪形状,不仅结构紧凑,更使有效过滤面积增加两倍。整板呈典型的“杉树形”结构,沿中轴线对称,整板采用两个完全相同的单板粘接而成,因此,整板只需一套模具便可成型。
新风系统主要靠过滤材料将室外的浑浊气体净化,然后输送到室内,完成净化室内空气的效果。
异质结是半导体材料中非常重要的概念,它是由两种不同的晶体材料组成。p型和n型半导体都有空穴和电子,p型半导体中可以迁移的空穴数量大于电子的数量,而n型中是电子多于空穴。单独的半导体呈电中性,说明可移动的电子和空穴数量差刚好等于固定的正负电荷差。当两个半导体结合在一起时,由于表面移动的电子空穴和浓度差的作用,在相互接触的表面会产生内驱力,这种作用力会导致表面的多子(多余的电子和空穴)向相反的方向定向移动,即n区的电子和P区的空穴会分别向P区和n区移动。通过这种移动,使得n区留下固定的正电荷,P区留下固定的负电荷。这样就会形成空间电荷区,产生的电场为内建电场。电场方向是由n区指向P区,这个电场方向和电荷浓度差的扩散方向是相反的。当抑制作用和扩散作用力达到平衡时,就形成了p-n结。
本发明提供一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料及其在新风系统中的应用,所述塑烧过滤材料中的无机材料为P/N结纳米半导体材料,所述纳米半导体材料会在紫外光的照射下产生超氧自由基和羟基自由基,羟基自由基(·OH)因其有极高的氧化电位(2.80eV),其氧化能力极强,从而破坏细菌的生物活性,实现杀菌、除菌的性能;同时所述纳米半导体材料在和高分子材料结合、烧结的过程中,由于表面能的差异,会形成微小孔洞,从而提高除尘效果。同时,本发明中加入超支化聚乙烯和冻胶纺丝法制备得到超高分子量聚乙烯纤维可以提高塑烧过滤材料中有效孔洞,从而可以提高对空气中的灰尘的阻拦。
发明内容
本发明提供一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,所述塑烧过滤材料的制备原料至少包含:超高分子量聚乙烯母粒、超支化聚乙烯、超高分子量聚乙烯纤维、无机材料。
作为本发明的一种实施方式,所述无机材料为改性纳米银。
作为本发明的一种实施方式,所述无机材料的制备方法如下:
1)、取1重量份的坡缕石,研磨至20目,加入到4重量份的10mol/L的磷酸中,在55摄氏度下搅拌4小时后,用去离子水洗涤至pH=6.5,然后干燥;
2)、将1重量份上述磷酸处理过的坡缕石和2重量份的氢氧化钠共混后,在600摄氏度下煅烧5小时,得到混合物;
3)、将步骤2)中的混合物在去离子水中搅拌,抽滤,得到上清液;
4)、在步骤3)中的上清液中加入重量份比为1:1的CTAB和PEG,搅拌后,调整pH值为中性,得到处理过的上清液;
5)、在步骤4)中的上清液中加入硝酸银溶液,搅拌后在紫外光照射下照射30s,得到无机材料。
作为本发明的一种实施方式,所述超高分子量聚乙烯纤维的制备方法如下:
a)将超高分子量聚乙烯在超声波状态下均匀分散在溶剂中,后经乳化机高速剪切搅拌,得到纺丝溶液a;
b)将步骤a)中的纺丝溶液a在-1~3℃下放置12~24小时,得到纺丝溶液b;
c)将步骤b)中的纺丝溶液b室温下放置24小时后,继续加入溶剂,得到纺丝溶液c;
d)将步骤c)中的纺丝溶液c采用冻胶纺丝法,纺丝温度为220~280℃,纺丝后经萃取和热牵伸得到超高分子量聚乙烯纤维。
作为本发明的一种实施方式,所述纺丝溶液a的浓度为15%~25wt%。
作为本发明的一种实施方式,所述纺丝溶液a的浓度为18%~23wt%。
作为本发明的一种实施方式,所述纺丝溶液c的浓度为3%~8wt%。
作为本发明的一种实施方式,所述纺丝溶液c的浓度为5wt%。
本发明的第二方面提供上述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,其在新风系统中的应用。
本发明的第三方面提供一种新风系统,其包含上述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料。
利用p-n结原理制备了许多具有光催化性能的半导体复合材料,当半导体受到能量大于其禁带宽度的光照射的时候价带的电子就会被激发而跃迁到导带,在价带留下一个空穴。产生的光生电子和空穴也有可能在半导体材料的内部或表面位置发生复合,以热能或者其它形式散发掉。当催化剂存在捕获剂、表面缺陷等时,光生电子和空穴就可能被捕获,从而抑制了光生载流子的复合,就会在半导体表面发生氧化-还原反应。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1:压力损失的测试结果图。
附图2:塑烧过滤材料的结构示意图。
附图1中,横轴代表时间,单位为小时,竖轴代表压力损失,单位是mmH2O。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定,本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时,以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中,此短语将使权利要求为封闭式,使其不包含除那些描述的材料以外的材料,但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时,其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时,这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围,而不论该范围是否单独公开了。例如,当公开了范围“1至5”时,所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时,除非另外说明,否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象,除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生,而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量,表示本发明并不限定于该具体数量,还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的,用“大约”、“约”等修饰一个数值,意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中,近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中,范围限定可以组合和/或互换,如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外,本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个,并且单数形式的要素或组分也包括复数形式,除非所述数量明显旨指单数形式。
“聚合物”意指通过聚合相同或不同类型的单体所制备的聚合化合物。通用术语“聚合物”包含术语“均聚物”、“共聚物”、“三元共聚物”与“共聚体”。
“共聚体”意指通过聚合至少两种不同单体制备的聚合物。通用术语“共聚体”包括术语“共聚物”(其一般用以指由两种不同单体制备的聚合物)与术语“三元共聚物”(其一般用以指由三种不同单体制备的聚合物)。其亦包含通过聚合四或更多种单体而制造的聚合物。“共混物”意指两种或两种以上聚合物通过物理的或化学的方法共同混合而形成的聚合物。
本发明提供一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,所述塑烧过滤材料的制备原料至少包含:超高分子量聚乙烯母粒、超支化聚乙烯、超高分子量聚乙烯纤维、无机材料。
本发明中,所述超高分子量聚乙烯母粒选用数均分子量为200-500万,更加优选为数均分子量为500万。本发明中,所述超高分子量聚乙烯母粒的粒径为40-90目颗粒度。
超支化聚合物是在聚合物科学领域引起人们广泛兴趣的一种具有特殊大分子结构的聚合物。
超支化聚合物与线性聚合物在结构上也有很大的差别。
线性聚合物中线性部分占大多数,支化点很少,分子链容易缠结,体系的粘度随着相对分子质量的增大而迅速增加。而超支化聚合物中主要是支化部分,支化点较多。分子具有类似球形的紧凑结构,流体力学回转半径小,分子链缠结少,所以相对分子质量的增加对粘度影响较小,而且分子中带有许多官能性端基,对其进行修饰可以改善其在各类溶剂中的溶解性,或得到功能材料。
本发明提供的超支化聚乙烯为大分子超支化结构,其相对分子质量较大,同时具有分子之间的间隙,提供分子级别的孔径,在后期的制备过程中,可以协助无机材料的杀菌性能的发挥。
超支化聚乙烯:本发明中所述超支化聚乙烯的制备方法如下:在反应釜中通入乙烯,加入溶于甲苯的烷基铝和催化剂,提升乙烯的压力为0.1~2.0MPa,控制温度为65℃,反应时间为30分钟;反应结束后往产物溶液中通入氧气,反应时间为2小时;最后用酸化乙醇还原并沉淀,过滤洗涤,得到超支化聚乙烯。
所述烷基铝为一氯二乙基铝,所述催化剂为亚乙基苊(α-二亚胺)镍催化剂,在聚合体系中,亚乙基苊(α-二亚胺)镍催化剂的浓度为5~100μmol/L,烷基铝中的铝与亚乙基苊(α-二亚胺)镍配合物中的镍的摩尔比为20~800,二乙基锌中锌与亚乙基苊(α-二亚胺)镍配合物中的镍的摩尔比为50~300。
超高分子量聚乙烯纤维:所述超高分子量聚乙烯纤维的制备方法如下:
a)将超高分子量聚乙烯在超声波状态下均匀分散在溶剂中,后经乳化机高速剪切搅拌,得到纺丝溶液a;
b)将步骤a)中的纺丝溶液a在-1~3℃下放置12~24小时,得到纺丝溶液b;
c)将步骤b)中的纺丝溶液b室温下放置24小时后,继续加入溶剂,得到纺丝溶液c;
d)将步骤c)中的纺丝溶液c采用冻胶纺丝法,纺丝温度为220~280℃,纺丝后经萃取和热牵伸得到超高分子量聚乙烯纤维。
上述步骤a)中,所述超高分子量聚乙烯的分子量为4×106g/mol;所述超高分子量聚乙烯和无机纳米材料的重量比为1:0.2。所述溶剂选自白油、石蜡油、十氢化萘、矿物油和润滑油中的一种或两种。所述润滑油购买自长沙合轩化工科技有限公司,型号是HEXT8002-A。
所述纺丝溶液a的质量浓度为15%~25%;所述纺丝溶液c的质量浓度为3%~8%。
无机材料:所述无机材料的制备方法如下:
1、取1重量份的坡缕石,研磨至20目,加入到4重量份的10mol/L的磷酸中,在55摄氏度下搅拌4小时后,用去离子水洗涤至pH=6.5,然后干燥;
2、将1重量份上述磷酸处理过的坡缕石和2重量份的氢氧化钠共混后,在600摄氏度下煅烧5小时,得到混合物;
3、将步骤2中的混合物在去离子水中搅拌,抽滤,得到上清液;
4、在步骤3中的上清液中加入重量份比为1:1的CTAB和PEG,搅拌后,调整pH值为中性,得到处理过的上清液;
5、在步骤4中的上清液中加入硝酸银溶液,搅拌后在紫外光照射下照射30s,得到无机材料。
上述制备得到的无机材料,为改性纳米银。纳米银就是将粒径做到纳米级的金属银单质。米银粒径大多在25纳米左右,其为N型半导体材料,也称为电子型半导体材料,其自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。
P型半导体材料:在半导体中掺入受主杂质,就得到P型半导体。半导体中有两种载流子:导带中的电子和价带中的空穴。如果某一类型半导体的导电性主要依靠价带中的空穴,则该类型的半导体就称为P型半导体。由于P型半导体中正电荷量与负电荷量相等,故P型半导体呈电中性。空穴主要由杂质原子提供,自由电子由热激发形成。掺入的杂质越多,多子(空穴)的浓度就越高,导电性能就越强。
N型半导体材料:N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。在这类半导体中,参与导电的(即导电载体)主要是带负电的电子,这些电子来自半导体中的施主。凡掺有施主杂质或施主数量多于受主的半导体都是N型半导体。
P型半导体和N型半导体的复合,可以发挥两者之间的协同作用,将两者的电子和空穴分开,达到更加高效的杀菌性能。
纳米银在紫外光的照射下,受到了激光,LUMO的电子跳跃到HUMO级别,产生了自由电子和空穴,而纳米银产生的电子因为P/N结半导体的负载,跳跃到了坡缕石上,形成了电子与空穴的分离。同时,分离后的电子和空穴会产生活性因子,即超氧自由基和羟基自由基。超氧自由基和羟基自由基拥有超强的氧化能力和还原能力,加入到新风系统可以将待处理气流中的细菌进行杀灭,从而达到杀菌的效果。
同时,纳米银因其粒径为纳米级别,达到纳米级别之后,其具有了表面效应和量子尺寸效应,使得其具有了杀菌的性能。因此,在无紫外光的照射下,纳米银也具备了杀菌性能。可以更加高效的达到杀菌、除菌、清除异味的效果。
作为本发明的一种实施方式,所述塑烧过滤材料的制备原料还包含纳米银囊泡,所述纳米银囊泡的制备原料至少包含硝酸银、炭纳米粉。
所述纳米银囊泡的制备方法如下:
(1)将聚苯乙烯微球分散液在搅拌下加入到聚乙烯亚胺溶液中,搅拌30分钟后,用去离子水洗涤后,得到改性聚苯乙烯微球,所述制备得到的改性聚苯乙烯微球重新分散在25mL水中得到质量浓度为8mg/mL的改性聚苯乙烯微球分散液;
(2)在40mL去离子水中加入100μL 0.1M的硝酸银,然后称取40mg的聚乙烯吡咯烷酮加入,搅拌混匀得到混合溶液,加入步骤(1)中的改性聚苯乙烯微球分散液和10mg的炭纳米粉,搅拌均匀,得到混合溶液;
(3)称取2mg硼氢化钠溶解于2mL去离子水中,在剧烈搅拌下快速加入到步骤(2)的混合溶液中,室温反应30min,得到纳米球溶胶;
(4)将200μL步骤(3)得到的纳米球溶胶加入到硝酸银溶液中,加入氨水至pH=9,400μL的丙烯酸溶液,室温下反应12小时后,离心,洗涤,得到纳米银囊泡。
制备方法
本发明中,所述塑烧过滤材料的制备方法如下:
1)、将制备原料搅拌混合均匀,待用;
2)、安装金属成型模,通过加料口将选用的制备原料加入,直至模具内腔填充密实;
3)、将加料后的模具放入烧结箱内逐步加热升温,加热至150-230℃,加热0.5h后,进行冷却,取出制品;
4)、采取浸氟工艺,将制品浸入杜邦公司生产固含量为50%的PTFE分散液中一段时间。
本发明中,所述塑烧过滤材料为波浪形状,因此所述金属成型模也为波浪形状。所述浸泡时间为30-60s。
作为本发明的一种实施方式,所述超高分子量聚乙烯母粒、超支化聚乙烯、超高分子量聚乙烯纤维和无机材料的重量份比为(2-5):(1-3):(0.3-1.5):0.3。
作为本发明的一种优选方式,所述超高分子量聚乙烯母粒、超支化聚乙烯、超高分子量聚乙烯纤维和无机材料的重量份比为3:2:0.5:0.3。
本发明的第二方面提供所述具有杀菌功能的塑烧过滤材料,其在新风系统中的应用。
本发明中,所述新风系统包含新风入口、新风换气机、风机、风道软管、新风出口;
所述新风换气机由机壳、紫外光灯光源、塑烧过滤材料组成;
新风经新风入口进入到新风换气机内,经过塑烧过滤材料的过滤处理,经风道软管到达新风出口;室内的污气经滤芯达到污气出口。
室外的浑浊气体经新风入口达到新风换气机,所述新风换气机由机壳、紫外光灯光源、塑烧过滤材料组成。浑浊气体经新风换气机内的塑烧过滤材料过滤处理后,经风道软管到达新风出口输入室内。所述塑烧过滤材料内含有的无机材料会在紫外光灯光源的照射下,产生杀菌因子,从而可以对室外的浑浊气体进行杀菌处理。
机理解释:本发明所述无机材料,为P/N结纳米半导体材料,半导体材料会在紫外光的照射下产生超氧自由基和羟基自由基,羟基自由基(·OH)因其有极高的氧化电位(2.80eV),其氧化能力极强,其可与细菌表面的蛋白质结合,从而破坏蛋白质的生物活性,实现杀菌、除菌的性能;同时所述纳米半导体材料在和高分子材料结合、烧结的过程中,由于表面能的差异,会形成微小孔洞,从而提高除尘效果。同时,本发明中加入超支化聚乙烯和冻胶纺丝法制备得到超高分子量聚乙烯纤维可以提高塑烧过滤材料中有效孔洞,从而可以提高对空气中的灰尘的阻拦。
实施方式1:本实施方式提供一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,所述塑烧过滤材料的制备原料至少包含:超高分子量聚乙烯母粒、超支化聚乙烯、超高分子量聚乙烯纤维、无机材料。
实施方式2:实施方式1所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,所述超高分子量聚乙烯纤维的制备方法如下:
a)将超高分子量聚乙烯在超声波状态下均匀分散在溶剂中,后经乳化机高速剪切搅拌,得到纺丝溶液a;
b)将步骤a)中的纺丝溶液a在-1~3℃下放置12~24小时,得到纺丝溶液b;
c)将步骤b)中的纺丝溶液b室温下放置24小时后,继续加入溶剂,得到纺丝溶液c;
d)将步骤c)中的纺丝溶液c采用冻胶纺丝法,纺丝温度为220~280℃,纺丝后经萃取和热牵伸得到超高分子量聚乙烯纤维。
实施方式3:实施方式2所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,所述纺丝溶液a的浓度为15%~25wt%。
实施方式4:实施方式2所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,所述纺丝溶液b的浓度为3%~8wt%。
实施方式5:实施方式1所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,所述无机材料为改性纳米银。
实施方式6:实施方式1所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,所述塑烧过滤材料的制备方法如下:
1)、将制备原料搅拌混合均匀,待用;
2)、安装金属成型模,通过加料口将选用的制备原料加入,直至模具内腔填充密实;
3)、将加料后的模具放入烧结箱内逐步加热升温,加热至150-230℃,加热h后,进行冷却,取出制品;
4)、采取浸氟工艺,将制品浸入杜邦公司生产固含量为50%的PTFE分散液中一段时间。
实施方式7:实施方式1所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,所述超高分子量聚乙烯母粒选用数均分子量为200-500万。
实施方式8:实施方式1所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,超高分子量聚乙烯母粒、超支化聚乙烯、超高分子量聚乙烯纤维和无机材料的重量份比为(2-5):(1-3):(0.3-1.5):0.3。
实施方式9:实施方式1所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,其在新风系统中的应用。
实施方式10:本实施方式提供一种新风系统,其包含实施方式1-8中任一项所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是,以下实施例只用于对本发明作进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
另外,如果没有其它说明,所用原料都是市售的。
实施例1:本实施例提供一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,所述塑烧过滤材料的制备原料包含:超高分子量聚乙烯母粒、超支化聚乙烯、超高分子量聚乙烯纤维、无机材料和纳米银囊泡。
本实施例中,所述超高分子量聚乙烯母粒选用数均分子量为500万,粒径为80目颗粒度。
本实施例中所述超支化聚乙烯的制备方法如下:在反应釜中通入乙烯,加入溶于甲苯的烷基铝和催化剂,提升乙烯的压力为1.5MPa,控制温度为65℃,反应时间为30分钟;反应结束后往产物溶液中通入氧气,反应时间为2小时;最后用酸化乙醇还原并沉淀,过滤洗涤,得到超支化聚乙烯。
所述烷基铝为一氯二乙基铝,所述催化剂为亚乙基苊(α-二亚胺)镍催化剂,在聚合体系中,亚乙基苊(α-二亚胺)镍催化剂的浓度为50μmol/L,烷基铝中的铝与亚乙基苊(α-二亚胺)镍配合物中的镍的摩尔比为300,二乙基锌中锌与亚乙基苊(α-二亚胺)镍配合物中的镍的摩尔比为150。
本实施例中,所述超高分子量聚乙烯纤维的制备方法如下:
a)将超高分子量聚乙烯在超声波状态下均匀分散在溶剂中,后经乳化机高速剪切搅拌,得到纺丝溶液a;
b)将步骤a)中的纺丝溶液a在-1℃下放置12小时,得到纺丝溶液b;
c)将步骤b)中的纺丝溶液b室温下放置24小时后,继续加入溶剂,得到纺丝溶液c;
d)将步骤c)中的纺丝溶液c采用冻胶纺丝法,纺丝温度为250℃,纺丝后经萃取和热牵伸得到超高分子量聚乙烯纤维。
上述步骤a)中,所述超高分子量聚乙烯的分子量为5×106g/mol。所述溶剂选自润滑油。所述润滑油购买自长沙合轩化工科技有限公司,型号是HEXT 8002-A。
所述纺丝溶液a的质量浓度为20%;所述纺丝溶液c的质量浓度为5%。
无机材料:所述无机材料的制备方法如下:
1、取1重量份的坡缕石,研磨至20目,加入到4重量份的10mol/L的磷酸中,在55摄氏度下搅拌4小时后,用去离子水洗涤至pH=6.5,然后干燥;
2、将1重量份上述磷酸处理过的坡缕石和2重量份的氢氧化钠共混后,在600摄氏度下煅烧5小时,得到混合物;
3、将步骤2中的混合物在去离子水中搅拌,抽滤,得到上清液;
4、在步骤3中的上清液中加入重量份比为1:1的CTAB和PEG,搅拌后,调整pH值为中性,得到处理过的上清液;
5、在步骤4中的上清液中加入硝酸银溶液,搅拌后在紫外光照射下照射30s,得到无机材料。
上述步骤5中,所述硝酸银溶液的浓度为2μmol/L。
所述纳米银囊泡的制备方法如下:
(1)将聚苯乙烯微球分散液在搅拌下加入到聚乙烯亚胺溶液中,搅拌30分钟后,用去离子水洗涤后,得到改性聚苯乙烯微球,所述制备得到的改性聚苯乙烯微球重新分散在25mL水中得到质量浓度为8mg/mL的改性聚苯乙烯微球分散液;
(2)在40mL去离子水中加入100μL 0.1M的硝酸银,然后称取40mg的聚乙烯吡咯烷酮加入,搅拌混匀得到混合溶液,加入步骤(1)中的改性聚苯乙烯微球分散液和10mg的炭纳米粉,搅拌均匀,得到混合溶液;
(3)称取2mg硼氢化钠溶解于2mL去离子水中,在剧烈搅拌下快速加入到步骤(2)的混合溶液中,室温反应30min,得到纳米球溶胶;
(4)将200μL步骤(3)得到的纳米球溶胶加入到硝酸银溶液中,加入氨水至pH=9,400μL的丙烯酸溶液,室温下反应12小时后,离心,洗涤,得到纳米银囊泡。
塑烧过滤材料
本实施例中,所述塑烧过滤材料的制备方法如下:
1)、将制备原料搅拌混合均匀,待用;
2)、安装金属成型模,通过加料口将选用的制备原料加入,直至模具内腔填充密实;
3)、将加料后的模具放入烧结箱内逐步加热升温,加热至200℃,加热0.5h后,进行冷却,取出制品;
4)、采取浸氟工艺,将制品浸入杜邦公司生产固含量为50%的PTFE分散液中一段时间。
本实施例中,所述塑烧过滤材料为波浪形状,因此所述金属成型模也为波浪形状。所述浸泡时间为50s。
本实施例中,所述超高分子量聚乙烯母粒、超支化聚乙烯、超高分子量聚乙烯纤维、无机材料和纳米银囊泡的重量份比为3:2:0.5:0.3:1。
本实施例的第二方面提供所述具有杀菌功能的塑烧过滤材料,其在新风系统中的应用。
本实施例中,所述新风系统包含新风入口、新风换气机、风机、风道软管、新风出口、;
所述新风换气机由机壳、紫外光灯光源、塑烧过滤材料组成;
新风经新风入口进入到新风换气机内,经过塑烧过滤材料的过滤处理,经风道软管到达新风出口;室内的污气经滤芯达到污气出口。
室外的浑浊气体经新风入口达到新风换气机,所述新风换气机由机壳、紫外光灯光源、塑烧过滤材料组成。浑浊气体经新风换气机内的塑烧过滤材料过滤处理后,经风道软管到达新风出口输入室内。所述塑烧过滤材料内含有的无机材料会在紫外光灯光源的照射下,产生杀菌因子,从而可以对室外的浑浊气体进行杀菌处理。
实施例2:与实施例1的区别在于,所述塑烧过滤材料的制备原料不包含超支化聚乙烯。
实施例3:与实施例1的区别在于,所述塑烧过滤材料的制备原料不包含超高分子量聚乙烯纤维。
实施例4:与实施例1的区别在于,所述塑烧过滤材料的制备原料不包含无机材料。
实施例5:与实施例1的区别在于,所述超高分子量聚乙烯纤维的制备方法:a)将超高分子量聚乙烯和无机纳米材料在超声波状态下均匀分散在溶剂中,后经乳化机高速剪切搅拌,得到纺丝溶液;
b)将步骤a)中的纺丝溶液采用冻胶纺丝法,纺丝温度为250℃,纺丝后经萃取和热牵伸得到超高分子量聚乙烯纤维。
其中纺丝溶液的浓度为4%,溶剂为白油。
实施例6:与实施例1的区别在于,超高分子量聚乙烯纤维的制备中,步骤a)中的溶剂选择为白油。
实施例7:与实施例1的区别在于,所述无机材料为纳米银,购买自上海国药集团。
实施例8:与实施例1的区别在于,所述无机材料的具体制备方法如下:
1、取1重量份的坡缕石,研磨至20目,加入到4重量份的10mol/L的磷酸中,在55摄氏度下搅拌4小时后,用去离子水洗涤至pH=6.5,然后干燥;
2、将1重量份上述磷酸处理过的坡缕石和2重量份的氢氧化钠共混后,在600摄氏度下煅烧5小时,得到混合物;
3、将步骤2中的混合物在加入硝酸银溶液,搅拌后在紫外光照射下照射30s,得到无机材料。
实施例9:与实施例1的区别在于,所述制备无机材料中,步骤6中,所述硝酸银溶液的浓度为3μmol/L。
实施例10:与实施例1的区别在于,所述超高分子量聚乙烯母粒、超支化聚乙烯、超高分子量聚乙烯纤维和无机材料的重量份比为3:2:1:0.5。
实施例11:与实施例1的区别在于,所述塑烧过滤材料的制备原料不包含纳米银囊泡。
测试:
测试的塑烧过滤材料的净过滤面积为2000m2,处理风量为10×104m3/h,过滤风速为0.7m/min。选择含尘浓度在10mg/m3,粉尘粒径在50nm~5um。
压力损失:选用特定的粉体石灰石,粒径在15um左右,风速在1.0m/min,气体温度为80℃,查看塑烧过滤材料的压力损失。具体结果查看附图1。
粉尘捕集率测试:选择含尘浓度在10mg/m3,粉尘粒径在50nm~5um的空气进行测试,采用采样法对空气中的粉尘量进行测试,判断粉尘捕集率。
清灰效果:将所述塑烧过滤材料在含尘浓度为10mg/m3,粉尘粒径在50nm~5um中进行过滤30小时后,采用脉冲反吹气流的方式(气流的压力为0.5MPa)对塑烧过滤材料进行清灰,看清灰效果。
灰尘能瞬间(1-3s内)清除为5级;灰尘清除时间在3-10s,且还会有少于5%的残留灰尘存在为4级;灰尘清除时间10-30s,且有5~20%的残留灰尘存在为3级;灰尘清除时间在30-60s,且有20~40%的残留灰尘存在为2级;灰尘清除时间大于60s,且有40~60%的残留灰尘存在为2级;灰尘清除时间大于60s,且有大于60%的残留灰尘存在为1级。
杀菌性能测试:选用特定的空气,测试进入新风系统前的菌数,和进入新风系统后的菌数,计算杀菌率,杀菌率=(试验前平均菌数-试验后平均菌数)×100/试验前平均菌数。
耐湿性能测试:在塑烧板表面喷洒清水,看水珠是否会汇聚成水流淌下,判断标准:能聚成水流淌下:是;不能聚成水流淌下:否。
测试结果:
实施例 粉尘捕集率测试,% 清灰效果 杀菌性能测试,% 耐湿性能测试
实施例1 99.98 5 99.83
实施例2 73.18 2 73.15
实施例3 69.17 2 68.48
实施例4 62.87 1 61.72
实施例5 78.71 2 78.15
实施例6 86.41 3 84.89
实施例7 89.48 4 88.18
实施例8 81.87 3 82.19
实施例9 95.14 4 94.99
实施例10 98.42 4 98.01
实施例11 61.85 1 60.15
前述的实例仅是说明性的,用于解释本公开的特征的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围,且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此,申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目前考虑的可能的等同物或子替换,且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (8)

1.一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,其特征在于,所述塑烧过滤材料的制备原料至少包含:超高分子量聚乙烯母粒、超支化聚乙烯、超高分子量聚乙烯纤维、无机材料;所述无机材料为改性纳米银;所述无机材料的制备方法如下:
1)、取1重量份的坡缕石,研磨至20目,加入到4重量份的10mol/L的磷酸中,在55摄氏度下搅拌4小时后,用去离子水洗涤至pH=6.5,然后干燥;
2)、将1重量份上述磷酸处理过的坡缕石和2重量份的氢氧化钠共混后,在600摄氏度下煅烧5小时,得到混合物;
3)、将步骤2)中的混合物在去离子水中搅拌,抽滤,得到上清液;
4)、在步骤3)中的上清液中加入重量份比为1:1的CTAB和PEG,搅拌后,调整pH值为中性,得到处理过的上清液;
5)、在步骤4)中的上清液中加入硝酸银溶液,搅拌后在紫外光照射下照射30s,得到无机材料。
2.权利要求1所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,其特征在于,所述超高分子量聚乙烯纤维的制备方法如下:
a)将超高分子量聚乙烯在超声波状态下均匀分散在溶剂中,后经乳化机高速剪切搅拌,得到纺丝溶液a;
b)将步骤a)中的纺丝溶液a在-1~3℃下放置12~24小时,得到纺丝溶液b;
c)将步骤b)中的纺丝溶液b室温下放置24小时后,继续加入溶剂,得到纺丝溶液c;
d)将步骤c)中的纺丝溶液c采用冻胶纺丝法,纺丝温度为220~280℃,纺丝后经萃取和热牵伸得到超高分子量聚乙烯纤维。
3.权利要求2所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,其特征在于,所述纺丝溶液a的浓度为15%~25wt%。
4.权利要求2所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,其特征在于,所述纺丝溶液a的浓度为18%~23wt%。
5.权利要求2所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,其特征在于,所述纺丝溶液c的浓度为3%~8wt%。
6.权利要求2所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,其特征在于,所述纺丝溶液c的浓度为5wt%。
7.权利要求1所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料,其特征在于,其在新风系统中的应用。
8.一种新风系统,其特征在于,其包含权利要求1-6中任一项所述的一种具有杀菌功能的塑烧过滤材料。
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