CN108796651A - 一种环保新风机吸附过滤网的制备方法 - Google Patents

一种环保新风机吸附过滤网的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保新风机吸附过滤网的制备方法。本发明包括以下重量份的组份：改性Nano‑TiO2填料90‑100份、酸化CNTs填料90‑100份、PE粒料900‑1000份；通过混合、粉碎、挤出、造粒、纺丝以及编织形成一种过滤网，通过CNTs为过滤网提供良好的力学性能，Nano‑TiO2在阳光中紫外下的作用下，能够起到灭菌的作用，通过添加Nano‑TiO2为过滤网提供灭菌的功能，让过滤网在过滤空气中浮尘的过程中也能提供灭菌效果，能够让过滤网起到多重作用，有效的降低能够灭菌的新风机的制备成本。

Description

一种环保新风机吸附过滤网的制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保新风机吸附过滤网的制备方法。
背景技术
新风机是一种有效的空气净化设备，能够使室内空气产生循环，一方面把室内污浊的空气排出室外，另一方面把室外新鲜的空气经过杀菌，消毒、过滤等措施后，再输入到室内。
在现有的新风机的多滤网中，大多采用织布式的过滤网，而过滤网的目的大多是过滤空气中的浮尘颗粒，不能有效的起到灭菌的效果，如果想要起到灭菌的效果需要在新风机中加装其他的设备，对于新风机的制备成本又较大的提高，如何让过滤网也能够起到灭菌的效果是有待解决的问题。
纳米二氧化钛(Nano-TiO2)是白色疏松粉末，屏蔽紫外线作用强，有良好的分散性和耐候性。并且在光线中紫外线的作用下长久杀菌，有很好的灭菌效果。
碳纳米管(CNTs)中碳原子采取SP2杂化，相比SP3杂化，SP2杂化中S轨道成分比较大，使碳纳米管具有高模量和高强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保新风机吸附过滤网的制备方法，以解决现有的新风机过滤网无法对过滤的空气进行灭菌处理的问题。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术手段：
一种环保新风机吸附过滤网的制备方法，包括以下重量份的组份：改性Nano-TiO2填料90- 100份、酸化CNTs填料90-100份、PE粒料900-1000份；
所述制备方法包括以下工序：
S1：依次将上述重量份的改性Nano-TiO2填料、酸化CNTs填料以及PE粒料加入至机械搅拌机中，在500rpm-1000rpm的条件下，进行搅拌混合得到混合前驱物料；
S2：将S1所得到的混合前驱物料加入至高速混合机中，在10000rpm-20000rpm的转速范围内，粉碎搅拌2min，得到混合前驱物料粉状料；
S3：将双螺杆挤出机的温度调节为150℃-200℃，将S2所得到的混合前驱物料粉状料加入至双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机中共混挤出后得到Nano-TiO2/CNTs/PE复合材料；
S4：通过造粒机将S3得到的Nano-TiO2/CNTs/PE复合材料制备为Nano-TiO2/CNTs/PE复合粒料；
S5：将S4所制得的Nano-TiO2/CNTs/PE复合粒料加入熔融纺丝机中在150℃-200℃的条件下进行熔融纺丝，制备得到Nano-TiO2/CNTs/PE复合纤维；
S6：将S5所制得的Nano-TiO2/CNTs/PE复合纤维通过纺织机纺织形成Nano-TiO2/CNTs/PE 复合过滤网，得到所述新风机吸附过滤网。
作为优选的，所述改性Nano-TiO2填料的制备方法是：将90-100份的Nano-TiO2加入至270-300份的无水乙醇中，在20℃-25℃的条件下进行超声分散30min，再逐滴加入2.7-3份的KH-560，在75℃-85℃的条件下进行水浴加热，反应8h，并且在反应过程中对反应物施加400rpm-800rpm的机械搅拌，反应后经过过滤干燥得到所述改性Nano-TiO2填料。
作为优化的，所述酸化CNTs填料的制备方法是：配置酸化溶液，将90-100份的CNTs加入至450-500份的酸化溶液中，在75℃-85℃的条件下水浴加热，反应3h，并且在反应过程中对反应物施加400rpm-800rpm的机械搅拌，反应后通过过滤、洗涤以及干燥得到所述酸化CNTs填料。
进一步的，所述酸化溶液包括浓硫酸以及浓硝酸，所述浓硫酸与浓硝酸的重量比为 3:1。
再进一步的，所述改性Nano-TiO2填料的干燥方式采用真空冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-30℃。
更进一步的，所述酸化CNTs填料在过滤时采用耐酸性滤纸，在洗涤时采用蒸馏水洗涤，干燥方式采用真空冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-30℃。
本发明所制得的新风机过滤网与常见的过滤网相比，至少具备以下有益效果之一：所制备的过滤网的基材采用PE，具有优异的化学稳定性，室温下耐盐酸、氢氟酸等各种化学物质腐蚀作用，能够有效的提高过滤网的使用寿命，并且在PE的基材中添加了CNTs，CNTs的添加能够大幅度的增加过滤网的力学性能，让过滤网在受到较大的外力冲击后还能保持正常的形状，增加过滤网的承冲击能力；并且在PE的基体中添加Nano-TiO2，Nano- TiO2在受到阳光中的紫外线作用后，能够长久的杀菌，空气在通过过滤网后，过滤网对空气能够起到灭菌的效果，让过滤网能够在过滤空气中的浮尘的同时对空气进行灭菌处理。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
一种环保新风机吸附过滤网的制备方法，包括以下重量份的组份：改性Nano-TiO2填料95 份、酸化CNTs填料95份、PE粒料950份；
所述制备方法包括以下工序：
S1：依次将上述重量份的改性Nano-TiO2填料、酸化CNTs填料以及PE粒料加入至机械搅拌机中，在750rpm的条件下，进行搅拌混合得到混合前驱物料；
S2：将S1所得到的混合前驱物料加入至高速混合机中，在15000rpm的转速范围内，粉碎搅拌2min，得到混合前驱物料粉状料；
S3：将双螺杆挤出机的温度调节为190℃，将S2所得到的混合前驱物料粉状料加入至双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机中共混挤出后得到Nano-TiO2/CNTs/PE复合材料；
S4：通过造粒机将S3得到的Nano-TiO2/CNTs/PE复合材料制备为Nano-TiO2/CNTs/PE复合粒料；
S5：将S4所制得的Nano-TiO2/CNTs/PE复合粒料加入熔融纺丝机中在190℃的条件下进行熔融纺丝，制备得到Nano-TiO2/CNTs/PE复合纤维；
S6：将S5所制得的Nano-TiO2/CNTs/PE复合纤维通过纺织机纺织形成Nano-TiO2/CNTs/PE 复合过滤网，得到所述新风机吸附过滤网。
在本实施例中，改性Nano-TiO2填料、酸化CNTs填料与PE粒料首先通过转速800rpm的机械搅拌进行初步混合，让填料与PE粒料初步混合，再将形成的混合前驱物料利用高速混合机在15000rpm的转速下进行粉碎以及混合，让填料与PE粒料充分混合并且形成混合前驱物粉状料，再将混合前驱物料粉状料通过双螺杆挤出机挤出，挤出温度为 190℃，在双螺杆挤出机中粉状料在190℃的条件下形成熔体料，并且在双螺杆挤出机中熔体料受到剧烈的剪切力作用，能够更进一步的促进填料在PE中的分散性，让填料分散得更均匀，减少填料的团聚；在混合前驱物料粉状料通过双螺杆挤出机挤出后，得到Nano- TiO2/CNTs/PE复合材料，通过造粒机将Nano-TiO2/CNTs/PE复合材料制备为粒状料，能够方便后续工艺的进行，在进行造粒之后将粒料通过熔融纺丝机进行纺丝，纺丝的温度为 190℃，得到Nano-TiO2/CNTs/PE复合纤维，最后通过纺织机将形成的复合纤维纺织形成 Nano-TiO2/CNTs/PE复合过滤网；所制备的过滤网的基材采用PE，具有优异的化学稳定性，室温下耐盐酸、氢氟酸等各种化学物质腐蚀作用，能够有效的提高过滤网的使用寿命，并且在PE的基材中添加了CNTs，CNTs的添加能够大幅度的增加过滤网的力学性能，让过滤网在受到较大的外力冲击后还能保持正常的形状，增加过滤网的承冲击能力；并且在PE的基体中添加Nano-TiO2，Nano-TiO2在受到阳光中的紫外线作用后，能够长久的杀菌，空气在通过过滤网后，过滤网对空气能够起到灭菌的效果，让过滤网能够在过滤空气中的浮尘的同时对空气进行灭菌处理。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述改性Nano-TiO2填料的制备方法是：将95份的Nano-TiO2加入至 285份的无水乙醇中，在24℃的条件下进行超声分散30min，再加入2.85份的KH-560，在80℃的条件下进行水浴加热，反应8h，并且在反应过程中对反应物施加600rpm的机械搅拌，反应后经过过滤干燥得到所述改性Nano-TiO2填料。
在本实施例中，将95份的Nano-TiO2加入在285份的无水乙醇溶剂中，在24℃的条件下超声分散30min,能够让Nano-TiO2均匀并且充分的分散在无水乙醇溶剂中，能够为后续的接枝改性提供良好的反应环境，在超声分散30min后，逐滴加入KH-560,并且在滴加KH-560时需要不断的搅拌，防止在滴加位置出现剧烈的反应，影响KH-560与Nano-TiO2的接枝反应，加入完成后，让物料在80℃的条件下反应，在反应后，通过过滤以及干燥能够得到改性Nano-TiO2填料，改性后，KH-560接枝在Nano-TiO2所携带的羟基上，能够有效的提高Nano-TiO2的亲有机相能力，让Nano-TiO2在PE的熔融基体中分散更好，减少纳米粒子的团聚。
实施例3：
在实施例2的基础上，所述酸化CNTs填料的制备方法是：配置酸化溶液，将95份的CNTs加入至475份的酸化溶液中，在80℃的条件下水浴加热，反应3h，并且在反应过程中对反应物施加600rpm的机械搅拌，反应后通过过滤、洗涤以及干燥得到所述酸化CNTs填料。
在本实施例中，由于CNTs具有极大的比表面积，表面能高，极易团聚，为了能够让CNTs能够在PE中均匀分布，防止团聚，将95份的CNTs加入至475份的酸化溶液中，并且在80摄氏度条件下水浴反应3h，在反应过程中同时施加600rpm的机械搅拌，通过机械搅拌能够让反应更加均匀，反应后通过过滤、洗涤以及干燥，得到酸化CNTs填料，CNTs 的表面光滑，反应活性点少，并且存在大量羟基，在PE中分散极不稳定，很容易发生团聚，则需要对CNTs进行酸化处理，让CNTs的表面带有羧基，CNTs的酸化是指当CNTs在酸性溶液中，CNTs表面的碳层被破坏，形成多个微观孔洞，而每一个孔洞中都存在数个羟基，通过氧化作用，将羟基氧化为羧基，能够大幅度的增加CNTs的反应活性点，并且羧基向对于羟基能够更好的在PE基体中分散。
实施例4：
在实施例3的基础上，所述酸化溶液包括浓硫酸以及浓硝酸，所述浓硫酸与浓硝酸的重量比为3:1。
在本实施例中，为了能够极大的提高反应的酸性，在酸化CNTs的过程中，采用浓硫酸提高反应的酸性，并且浓硝酸具有极强的氧化性，能够将CNTs表面的大量羟基均氧化为羧基，有效的提高酸化CNTs的质量，对于酸化CNTs填料在PE基体中的分散性有很好的促进效果。
实施例5：
在实施4的基础上，所述改性Nano-TiO2填料的干燥方式采用真空冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-30℃。
在本实施例中，由于改性Nano-TiO2填料在高温条件下极易发生团聚，所以为了防止在常规的高温干燥过程中，改性Nano-TiO2填料发生大量团聚而影响填料在PE基体中的分散，改性Nano-TiO2填料的干燥方式采用真空冷冻干燥，干燥温度为-30℃，水分在-30℃的环境下变为冰块，并且在真空的环境中，冰块直接气化，达到干燥的效果。
实施例6：
在实施例5的基础上，所述酸化CNTs填料在过滤时采用耐酸性滤纸，在洗涤时采用蒸馏水洗涤，干燥方式采用真空冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-30℃。
在本实施例中，整个酸化过程均为强酸，所以常规的滤纸无法达到过滤的效果，所以采用耐酸性的滤纸进行过滤，并且及时使用蒸馏水洗涤，将残留在CNTs表面的酸液清洗干净，防止CNTs出现过度酸化以及过度氧化，由于酸化CNTs填料在高温条件下极易发生团聚，于是酸化CNTs填料采用真空冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-30℃。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、“优选实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (6)

1.一种环保新风机吸附过滤网的制备方法，其特征在于，包括以下重量份的组份：改性Nano-TiO2填料90-100份、酸化CNTs填料90-100份、PE粒料900-1000份；
所述制备方法包括以下工序：
S1：依次将所述重量份的改性Nano-TiO2填料、酸化CNTs填料以及PE粒料加入至机械搅拌机中，在500rpm-1000rpm的条件下，进行搅拌混合得到混合前驱物料；
S2：将S1所述的混合前驱物料加入至高速混合机中，在10000rpm-20000rpm的转速范围内，粉碎搅拌2min，得到混合前驱物料粉状料；
S3：将双螺杆挤出机的温度调节为150℃-200℃，将S2所述的混合前驱物料粉状料加入至双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机中共混挤出后得到Nano-TiO2/CNTs/PE复合材料；
S4：通过造粒机将S3所述的Nano-TiO2/CNTs/PE复合材料制备为Nano-TiO2/CNTs/PE复合粒料；
S5：将S4所述的Nano-TiO2/CNTs/PE复合粒料加入熔融纺丝机中在150℃-200℃的条件下进行熔融纺丝，制备得到Nano-TiO2/CNTs/PE复合纤维；
S6：将S5所述的Nano-TiO2/CNTs/PE复合纤维通过纺织机纺织形成Nano-TiO2/CNTs/PE复合过滤网，得到所述新风机吸附过滤网。
2.根据权利要求1所述的一种环保新风机吸附过滤网的制备方法，其特征在于，所述改性Nano-TiO2填料的制备方法是：将90-100份的Nano-TiO2加入至270-300份的无水乙醇中，在20℃-25℃的条件下进行超声分散30min，再逐滴加入2.7-3份的KH-560，在75℃-85℃的条件下进行水浴加热，反应8h，并且在反应过程中对反应物施加400rpm-800rpm的机械搅拌，反应后经过过滤干燥得到所述改性Nano-TiO2填料。
3.根据权利要求1所述的一种环保新风机吸附过滤网的制备方法，其特征在于，所述酸化CNTs填料的制备方法是：配置酸化溶液，将90-100份的CNTs加入至450-500份的酸化溶液中，在75℃-85℃的条件下水浴加热，反应3h，并且在反应过程中对反应物施加400rpm-800rpm的机械搅拌，反应后通过过滤、洗涤以及干燥得到所述酸化CNTs填料。
4.根据权利要求3所述的一种环保新风机吸附过滤网的制备方法，其特征在于，所述酸化溶液包括浓硫酸以及浓硝酸，所述浓硫酸与浓硝酸的重量比为3:1。
5.根据权利要求2所述的一种环保新风机吸附过滤网的制备方法，其特征在于，所述改性Nano-TiO2填料的干燥方式采用真空冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-30℃。
6.根据权利要求3所述的一种环保新风机吸附过滤网的制备方法，其特征在于，所述酸化CNTs填料在过滤时采用耐酸性滤纸，在洗涤时采用蒸馏水洗涤，干燥方式采用真空冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-30℃。
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