CN108251906A - 一种高效低阻防霾透气窗纱及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效低阻防霾透气窗纱及其制备方法，该方法首先制备PTFE微孔膜材和添加剂母粒，然后制备PTFE‑PP复合材料，最后在高压静电发射装置的电晕作用下，制得深层静电驻极PTFE‑PP滤材，即一种高效低阻防霾透气窗纱。本发明高效低阻防霾透气窗纱的洁净度为99%~99.9%，分子量为250万~300万，其加工工艺简单，成本低，加工出的防霾透气窗纱结构简单，使用时能有效阻挡雾霾和空气交换，而且能有效沉降室内局部灰尘颗粒，从而达到清新室内空气的目的。

Description

一种高效低阻防霾透气窗纱及其制备方法
技术领域
本发明涉及空气过滤技术领域，特别涉及一种高效低阻防霾透气窗纱及其制备方法。
背景技术
近些年来，随着生产工业化的发展，空气污染、环境污染越来越严重，直接影响到人类的日常生活和身体健康。调查结果表明，我国主要的大城市中每年出现灰霾天气的天数超过一半以上。所谓灰霾，是指空气中的氮氧化物、颗粒物的总量超标，导致能见度低。灰霾天气时空气中的主要成分包括微小颗粒物、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子。这些物质导致大气混浊，视野模糊并导致能见度恶化，如果水平能见度小于10000米时，将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的能见度障碍称为霾。灰霾天气产生的诱因是城市扩散条件不良，冷空气不足，空气流动速度慢，各种空气污染物无法得到及时扩散，并在近地表面积聚。外加上天旱少雨，日照强烈，湿度较小，污染物之间就容易发生各类光化学反应，形成灰霾。其中，密集的高层建筑以及大量汽车尾气排放是灰霾形成的主要因素，因此在城区中心车辆繁忙的交通要道，灰霾情况会显得尤其严重，能见度比其他地方更低。
由于灰霾中的大气气溶胶绝大部分均可被人体呼吸道吸入，尤其是亚微米粒子会分别沉积于上、下呼吸道和肺泡中，引起鼻炎、支气管炎等病症，长期处于这种环境还会诱发肺癌。此外，由于太阳中的紫外线是人体合成维生素D的惟一途径，紫外线辐射的减弱直接导致小儿询楼病高发。并且，紫外线是自然界杀灭大气微生物如细菌、病毒等的主要武器，灰霾天气导致近地层紫外线的减弱，易使空气中的传染性病菌的活性增强，传染病增多。
近年来，为了控制室内雾霾，出现了很多现有技术，其中有空气净化器，也有防雾霾窗。但是目前的防雾霾纱窗，缺乏可调变性能，只是单一的防霾，存在很多弊端。比如雾霾指数不高时，用孔径大的就可以挡雾霾了，若用hepa等高性能纱，则窗户采光不好。并且一旦纱窗污染，不易清洗，把纱窗拆下来时，整个窗户又不得不关闭，无法通风透气。
针对上述问题，如何实现既能防霾又够透气、透光的高效低阻窗纱是本发明所研究的方向。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提出一种高效低阻防霾透气窗纱及其制备方法。该制备方法工艺简易，价格不高，所加工出的高效低阻防霾窗纱结构简单，使用时不但能有效阻挡雾霆和空气交换，而且能有效沉降室内局部灰尘颗粒、消除有害气体、杀灭细菌，从而达到清新室内空气的目的。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：设计一种高效低阻防霾透气窗纱的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将PTFE分散树脂60～90份，有机液体助剂40～10份，液体润滑剂20～30份，负离子粉0.1～0.5份，阻燃剂1～3份，造孔剂1～3份，抗紫外线剂1～3份，抗氧化剂1～3份，表面活性剂0.1～0.5份，均匀混合在80℃～90℃的温度下静置4～8小时，然后通过压延法将混合物制成薄片，压延比为2-2.5，压延温度为150℃-200℃。然后通过脱脂改性及拉伸定型，冷却固化制得PTFE微孔膜材。
2)将聚丙烯20份、蜡状短链四氟乙烯调聚物1～3份、全氟化合物CxF(2x+2)1～3份(x＝30-35)、三嗪化合物1～3份均匀混合，在150℃～180℃混合熔融造粒，制成添加剂母粒。
3)将PP料1000～1500份，添加剂母粒5～8份，抗紫外线剂1～3份，均匀混合倒入熔喷料斗，送入螺杆挤出机，经过熔喷喷丝泵及高压气流，由喷丝板喷出纤维，经过高压喷水枪喷射出的常温去离子水冷却后，喷射到由送料棍和导布辊送出的PTFE微孔膜材上，在接收罗拉表面形成PTFE-PP复合材料。
4)由步骤2)制得的PTFE-PP复合材料经导布辊牵引至恒温恒湿静电房，在高压静电发射装置的电晕作用下，制得深层静电驻极PTFE-PP滤材，即一种高效低阻防霾透气窗纱，并通过收卷罗拉收卷。
所述步骤1)中制得的PTFE微孔膜材孔径800～2000μm，孔密度5000～12000个/㎡。
所述步骤2中的PP料为熔指在1200～1800熔指范围内的PP料，优选的是1300熔指。
所述步骤3)中的高压静电发射装置静电电压为50～80KV。
所述高压水枪水压10～1000psi范围。
所述PTFE微孔膜材克重在5～20g/㎡。
所述PTFE-PP复合材料克重在25～45g/㎡。
所述有机液体助剂为甲苯、石油醚、溶剂油，优选的是石油醚。
所述负离子粉为电气石粉，优选的2000目以上电气白色石粉。
所述润滑剂为硅油。
所述造孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛，或者为有机造孔剂间三甲苯。
所述抗紫外线剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类与受阻胺类复配。
所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、1076、CA、168、DNP、TPP等，优选DNP。
所述表面活性剂为吐温20、吐温40、吐温60、吐温80的一种。
所述步骤1)中所述的压延法是在65℃～70℃下延烧成圆柱形毛坯，在75℃～80℃下压延成为PTFE薄片。
所述步骤1)中所述的脱脂改性并拉伸定型是将经过压延法制得的PTFE薄片在4％～5％助剂下，250℃～300℃纵向拉伸2.5～3倍；并在200℃～230℃条件下横向拉伸2～3倍，然后在250℃～350℃条件下烧结60～120秒，获得热定型膜材。
所述步骤1)中的冷却固化是在水温5℃～15℃、水压3000Pa～6000Pa的冷却水下喷淋60～90秒，使热定型膜材降温至30℃～40℃。
所述PP料、驻极体母粒、抗紫外线剂熔指在1200～1500，优选1300熔指。
所述恒温恒湿静电房温度18℃～30℃，湿度在30％～50％。
进一步地，本发明提供一种高效低阻防霾透气窗纱，其特征在于，该纱窗根据上述制备方法制得，其洁净度为99％～99.9％，分子量为250万～300万。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明高效低阻防霾透气窗纱制备工艺简单，成本低，制备出的防霾透气窗纱结构简单，使用时能有效阻挡雾霾，并且不影响空气交换，能有效沉降室内局部灰尘颗粒，从而达到清新室内空气的目的。
附图说明
图1为本发明一种高效低阻防霾透气窗纱制备方法一种实施例的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明，但本发明并不仅限于下述实施例。
实例一
本实施例提供一种高效低阻防霾透气窗纱及其制备方法，其特征在于，所述高效低阻防霾透气窗纱的制备方法包括如下步骤：
1)将PTFE分散树脂60份，液体助剂40份，液体润滑剂20份，负离子粉0.1份，阻燃剂1份，造孔剂1份，抗紫外线剂1～3份，抗氧化剂1～3份，表面活性剂0.1份，均匀混合在80℃～90℃的温度下静置4～8小时，通过压延法将混合物制成薄片，通过脱脂改性并拉伸定型，冷却固化制得PTFE微孔膜材；
2)将聚丙烯20份、蜡状短链四氟乙烯调聚物1份、全氟化合物CxF(2x+2)1份(x＝30-35)、三嗪化合物1份均匀混合，在150℃混合熔融造粒，制成添加剂母粒；
3)将PP料1000份，驻极体母粒5份，抗紫外线剂1份，均匀混合倒入熔喷料斗1，送入螺杆挤出机2，经过熔喷喷丝泵3及高压气流4，由喷丝板5喷出纤维，经过高压喷水枪6喷射出的常温去离子水7冷却后，喷射到由送料棍8和导布辊10送出的PTFE微孔膜材9，在接收罗拉11表面形成PTFE-PP复合材料14；
4)由步骤2)制得的PTFE-PP复合材料14经导布辊12、13牵引至恒温恒湿静电房16，在高压静电发射装置15电晕作用下，制得深层静电驻极PTFE-PP滤材17，即一种高效低阻防霾透气窗纱，并通过收卷罗拉18收卷。
所述步骤1)中制得的PTFE微孔膜材孔径1000μm，孔密度10000个/㎡。
所述步骤2中的PP料为熔指在1300。
所述步骤3)中的高压静电发射装置静电电压为60KV。
所述PTFE微孔膜材克重在5g/㎡。
所述PTFE-PP复合材料克重在25g/㎡。
所述润滑剂为硅油。
所述步骤1)中所述的压延法是在65℃下延烧成圆柱形毛坯，在75℃下压延成为PTFE薄片。
所述步骤1)中所述的脱脂改性并拉伸定型是将经过压延法制得的PTFE薄片在4％助剂下，250℃纵向拉伸2.5倍；并在200℃条件下横向拉伸2倍，然后在250℃条件下烧结60秒，获得热定型膜材。
所述步骤1)中的冷却固化是在水温5℃、水压300psi的冷却水下喷淋60秒，使热定型膜材降温至30℃。
所述PP料、驻极体母粒、抗紫外线剂熔指在1300。
所述高压喷水枪喷水压力6000Pa。
所述恒温恒湿静电房温度18℃，湿度在30％。
所述高效低阻防霾透气窗纱洁净度为99％，分子量为250万；
实例二
本实施例提供一种高效低阻防霾透气窗纱及其制备方法，其特征在于，所述高效低阻防霾透气窗纱的制备方法包括如下步骤：
1)将PTFE分散树脂90份，液体助剂10份，液体润滑剂30份，负离子粉0.5份，阻燃剂3份，造孔剂3份，抗紫外线剂3份，抗氧化剂3份，表面活性剂0.5份，均匀混合在90℃的温度下静置8小时，通过压延法将混合物制成薄片，通过脱脂改性及拉伸定型，冷却固化制得PTFE微孔膜材；
2)将聚丙烯20份、蜡状短链四氟乙烯调聚物2份、全氟化合物CxF(2x+2)2份(x＝30-35)、三嗪化合物2份均匀混合，在170℃混合熔融造粒，制成添加剂母粒；
3)将PP料1500份，驻极体母粒8份，抗紫外线剂3份，均匀混合倒入熔喷料斗1，送入螺杆挤出机2，经过熔喷喷丝泵3及高压气流4，由喷丝板5喷出纤维，经过高压喷水枪6喷射出的常温去离子水7冷却后，喷射到由送料棍8和导布辊10送出的PTFE微孔膜材9上，在接收罗拉11表面形成PTFE-PP复合材料14；
4)由步骤2)制得的PTFE-PP复合材料14经导布辊12、13牵引至恒温恒湿静电房16，在高压静电发射装置15电晕作用下，制得深层静电驻极PTFE-PP滤材17，即一种高效低阻防霾透气窗纱，并通过收卷罗拉18收卷。
所述步骤1)中制得的PTFE微孔膜材孔径2000μm，孔密度12000个/㎡。
所述步骤2中的PP料为熔指在1300熔指。
所述步骤3)中的高压静电发射装置静电电压为80KV。
所述PTFE微孔膜材克重在8g/㎡。
所述PTFE-PP复合材料克重在42g/㎡㎡。
所述润滑剂为硅油。
所述步骤1)中所述的压延法是在70℃下延烧成圆柱形毛坯，在80℃下压延成为PTFE薄片。
所述步骤1)中所述的脱脂改性并拉伸定型是将经过压延法制得的PTFE薄片在5％助剂下300℃纵向拉伸3倍；并在230℃条件下横向拉伸3倍，然后在350℃条件下烧结120秒，获得热定型膜材。
所述步骤1)中的冷却固化是在水温15℃、水压400psi的冷却水下喷淋90秒，使热定型膜材降温至40℃。
所述PP料、驻极体母粒、抗紫外线剂熔指在1300。
所述高压喷水枪喷水压力9000Pa。
所述恒温恒湿静电房温度20℃，湿度在50％。
所述高效低阻防霾透气窗纱洁净度为99.9％，分子量为300万；
实例三
本实施例提供一种高效低阻防霾透气窗纱及其制备方法，其特征在于，所述高效低阻防霾透气窗纱的制备方法包括如下步骤：
1)将PTFE分散树脂70份，液体助剂20份，液体润滑剂25份，负离子粉0.3份，阻燃剂2份，造孔剂3份，抗紫外线剂3份，抗氧化剂2份，表面活性剂0.2份，均匀混合在85℃的温度下静置6小时，通过压延法将混合物制成薄片，通过脱脂改性及拉伸定型，冷却固化制得PTFE微孔膜材；
2)将聚丙烯20份、蜡状短链四氟乙烯调聚物3份、全氟化合物CxF(2x+2)3份(x＝30-35)、三嗪化合物3份均匀混合，在180℃混合熔融造粒，制成添加剂母粒；
3)将PP料1200份，驻极体母粒7份，抗紫外线剂3份，均匀混合倒入熔喷料斗1，送入螺杆挤出机2，经过熔喷喷丝泵3及高压气流4，由喷丝板5喷出纤维，经过高压喷水枪6喷射出的常温去离子水7冷却后，喷射到由送料棍8和导布辊10送出的PTFE微孔膜材9上，在接收罗拉11表面形成PTFE-PP复合材料14；
4)由步骤2)制得的PTFE-PP复合材料14经导布辊12、13牵引至恒温恒湿静电房16，在高压静电发射装置15电晕作用下，制得深层静电驻极PTFE-PP滤材17，即一种高效低阻防霾透气窗纱，并通过收卷罗拉18收卷。
所述步骤1)中制得的PTFE微孔膜材孔径1200μm，孔密度11000个/㎡。
所述步骤2中的PP料为熔指在1500熔指。
所述步骤3)中的高压静电发射装置静电电压为80KV。
所述PTFE微孔膜材克重在6g/㎡。
所述PTFE-PP复合材料克重在30g/㎡㎡。
所述润滑剂为硅油。
所述步骤1)中所述的压延法是在70℃下延烧成圆柱形毛坯，在75℃下压延成为PTFE薄片。
所述步骤1)中所述的脱脂改性并拉伸定型是将经过压延法制得的PTFE薄片在4％助剂下300℃纵向拉伸2.5倍；并在230℃条件下横向拉伸3倍，然后300℃条件下烧结100秒，获得热定型膜材。
所述步骤1)中的冷却固化是在水温10℃、水压800psi的冷却水下喷淋80秒，使热定型膜材降温至40℃。
所述PP料、驻极体母粒、抗紫外线剂熔指在1600。
所述高压喷水枪喷水压力8000Pa。
所述恒温恒湿静电房温度26℃，湿度在40％。
所述高效低阻防霾透气窗纱洁净度为99.6％，分子量为260万。
上述实施例的步骤1)中，PTFE微孔膜材的制备过程具体还有：经由气动压力机将大约90-110psi的压力施加到坯料且持续一分钟以形成预制件。经由液压柱塞式挤出机在850psi的压力通过扇形模口组件将预制件以80:1的缩小率挤出形成大致1500μm厚的扁平片材。将该扁平片材压延到250μm的最终目标厚度。然后使用高压蒸汽接触表面蒸发掉润滑剂以将润滑剂从扁平片材上除去。耗尽润滑剂的经压延的片材经过一组加热到160℃的变速(快和慢)控制辊而在机器方向上拉伸。接着，通过在横向方向上夹持在机器方向上定向的介质的边缘并提高夹具之间的距离以得到30:1的拉伸率来在横向方向上拉伸向机器方向定向的介质。在横向方向上拉伸之后直接在将该带材通过加热到350℃的加热烘箱(辐射热不与加热元件相接触)30秒钟。接着，在室温以360psi的升高的压力下压延多孔PTFE膜，以达到12μm的最终目标厚度。介质以12fpm的速率通过压延棍。在多孔膜被压缩之后，其通过加热空气室(烘箱)，没有拉伸，并暴露在320℃的温度60秒钟。该膜以12fpm的速率通过加热空气室，然后收卷成膜待用。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (10)

1.一种高效低阻防霾透气窗纱的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将PTFE分散树脂60~90份，有机液体助剂40~10份，液体润滑剂20~30份，负离子粉0.1~0.5份，阻燃剂1~3份，造孔剂1~3份，抗紫外线剂1~3份，抗氧化剂1~3份，表面活性剂0.1~0.5份，均匀混合在80℃~90℃的温度下静置4~8小时，然后通过压延法将混合物制成薄片，压延比为2-2.5，压延温度为150℃-200℃；然后通过脱脂改性及拉伸定型，冷却固化制得PTFE 微孔膜材；
2) 将聚丙烯20份、蜡状短链四氟乙烯调聚物1~3份、全氟化合物CxF（2x+2）1~3份（x=30-35）、三嗪化合物1~3份均匀混合，在150℃~180℃混合熔融造粒，制成添加剂母粒；
3）将PP料1000~1500份，添加剂母粒5~8份，抗紫外线剂1~3份，均匀混合倒入熔喷料斗，送入螺杆挤出机，经过熔喷喷丝泵及高压气流，由喷丝板喷出纤维，经过高压喷水枪喷射出的常温去离子水冷却后，喷射到由送料棍和导布辊送出的PTFE 微孔膜材上，在接收罗拉表面形成PTFE-PP复合材料；
4）由步骤2）制得的PTFE-PP复合材料经导布辊牵引至恒温恒湿静电房，在高压静电发射装置的电晕作用下，制得深层静电驻极PTFE-PP滤材，即一种高效低阻防霾透气窗纱，并通过收卷罗拉收卷。
2.根据权利要求1所述的一种高效低阻防霾透气窗纱的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中制得的PTFE 微孔膜材孔径800~2000μm，孔密度5000~12000个/㎡。
3.根据权利要求1所述的一种高效低阻防霾透气窗纱的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的PP料为熔指在1200~1800熔指范围内的PP料。
4. 根据权利要求1所述的一种高效低阻防霾透气窗纱的制备方法，其特征在于，所述PTFE 微孔膜材克重在5~20g/㎡。
5.根据权利要求1所述的一种高效低阻防霾透气窗纱的制备方法，其特征在于，所述PTFE-PP复合材料克重在25~45g/㎡。
6.根据权利要求1所述的一种高效低阻防霾透气窗纱的制备方法，其特征在于，所述有机液体助剂为甲苯、石油醚、溶剂油中的一种；所述负离子粉为电气石粉；所述润滑剂为硅油；所述造孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、有机造孔剂间三甲苯中的一种；所述抗紫外线剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类或三嗪类与受阻胺类复配；所述抗氧化剂为抗氧化剂1010、1076、CA、168、DNP、TPP中的一种；所述表面活性剂为吐温20 、吐温40、吐温60、吐温80中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种高效低阻防霾透气窗纱的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中所述的压延法是在65℃~70℃下延烧成圆柱形毛坯，在75℃~80℃下压延成为PTFE薄片。
8.根据权利要求1所述的一种高效低阻防霾透气窗纱的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中所述的脱脂改性并拉伸定型是将经过压延法制得的PTFE薄片在4%~5%助剂下，250℃~300℃纵向拉伸2.5~3倍；并在200℃~230℃条件下横向拉伸2~3倍，然后在250℃~350℃条件下烧结60~120秒，获得热定型膜材。
9.根据权利要求1所述的一种高效低阻防霾透气窗纱的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中的冷却固化是在水温5℃~15℃、水压3000Pa~6000Pa的冷却水下喷淋60~90秒，使热定型膜材降温至30℃~40℃。
10.一种高效低阻防霾透气窗纱，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的一种高效低阻防霾透气窗纱的制备方法所制得，其洁净度为99%~99.9%，分子量为250万~300万。
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