CN110964306A - 水性聚氨酯导电凝胶及空气滤网的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水性聚氨酯导电凝胶及空气滤网的制备方法，其特征在于制备方法如下：将二癸基二甲基氯胺溶液与正烷基二甲基芐基氯氨溶液按照3:2～3:1的质量比混合，混合均匀得到第一混合溶液；加入与所述混合溶液等重量的石墨烯浆料，混合得到第二混合溶液；向第二混合溶液中加入水性聚氨酯树脂和水性聚氨酯固化剂，搅拌混合均匀后加入去离子水，放入超声波分散器进行超声波分散；功率为2～4kw，振幅≥40微米下超声波分散0.5～2小时，即得到用于空气滤网的水性聚氨酯导电凝胶。将导电凝胶逐层喷涂到滤网上，即得到具有杀菌、导电性能且过滤性好的HEPA空气滤网。
Description
技术领域
本发明涉及到空气净化领域，尤其涉及一种水性聚氨酯导电凝胶及空气滤网的制备方法。
背景技术
现有的高效HEPA滤网常用于空气净化领域，随着人们生活水平的提高，人们对于空气净化的要求不仅仅满足于净化效率的提升，对于抗菌性、除甲醛等特性的要求也不断提高，对复合型滤网的需求应运而出。而随着IFD、高压静电、负离子除尘等技术的发展，如何生产出具有复合功能的导电抗菌滤网成为领域内急需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种吸附能力好且不会堵塞空气滤网孔道的用于空气滤网的水性聚氨酯导电凝胶。
本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种吸附能力好的空气滤网的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该水性聚氨酯导电凝胶法，其特征在于制备方法如下：
将二癸基二甲基氯胺溶液与正烷基二甲基芐基氯氨溶液按照3:2～3:1的质量比混合，混合均匀得到第一混合溶液；
加入与所述混合溶液等重量的石墨烯浆料，混合得到第二混合溶液；
向第二混合溶液中加入水性聚氨酯树脂和水性聚氨酯固化剂，搅拌混合均匀后加入去离子水，放入超声波分散器进行超声波分散；功率为2～4kw，振幅≥40微米下超声波分散0.5～2小时，即得到用于空气滤网的水性聚氨酯导电凝胶；
所述二癸基二甲基氯胺溶液和所述正烷基二甲基芐基氯氨溶液均为质量分数为40％～50％的水溶液；
各组分的重量份数分别为：
较好的，还可以包括0.5～1重量份的消泡剂；所述消泡剂在所述水性聚氨酯树脂和水性聚氨酯固化剂搅拌过程中逐滴滴入滴入。
优选所述石墨烯浆料为石墨烯固含量为2-5wt％、黏度为0.03Pa.s～0.05Pa.s的去离子水混合物。
优选所述水性聚氨酯树脂的黏度为30-50mPa.s，pH为7-8的阴离子型水性聚氨酯树脂。该方案中的水性聚氨酯树脂在提供附着、粘结功能的基础上，为二癸基二甲基氯胺和正烷基二甲基芐基氯氨提供了更为适宜的弱碱性环境，使得抗菌性能进一步增强，二癸基二甲基氯胺和正烷基二甲基芐基氯氨显示出更强的杀菌性能。
优选所述二癸基二甲基氯胺溶液与所述正烷基二甲基芐基氯氨溶液的重量配比为3:2。
使用上述的水性聚氨酯导电凝胶作为表面涂层的空气滤网的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
将所述水性聚氨酯导电凝胶装入喷枪，调节喷枪，与空压机相连，进气压60-80KPa，调节进料量与进气量流量比为1/9～1/4；
调节喷枪喷头距离滤网20～30cm，喷涂路线应固定，喷涂过程中保证每次喷涂过程中附着一层后及时烘干，避免由于熔喷纤维的吸附作用，使得凝胶穿过支撑层，进入熔喷层，一旦穿过支撑层，滤网过滤颗粒物的能力急剧下降，基本功能被破坏。
通过间断性测量导电情况，进一步判断是否停止喷涂。
所述滤网包括骨架支撑体和复合在所述骨架支撑体上无纺布。
所述PET骨架支撑体为克重为50～90g/m2的PET纤维织物；所述无纺布为PP非织造熔喷布丝径为3微米-99微米。
滤网的制备方法如下：
在所述骨架支撑体上进行点胶，点胶量为3g/m2-8g/m2；然后与所述无纺布在压辊中进行压合，形成所述滤网。
本发明将石墨烯、二癸基二甲基氯胺和正烷基二甲基芐基氯氨通过物理方法进行复合，使得微颗粒之间的链接更为紧密，导电性及稳定性大为提升；同时，水性聚氨酯分散剂良好的分散性、附着性，提供了弱碱性环境，为二癸基二甲基氯胺和正烷基二甲基芐基氯氨提供了更好的分散环境。在工艺上采用逐层喷涂的工艺，经石墨烯覆盖的二癸基二甲基氯胺溶液与正烷基二甲基芐基氯氨溶液由水性聚氨酯树脂和水性聚氨酯固化剂包裹后混合制成的浆料，充分地、均匀地附着在支撑层上，使、二癸基二甲基氯胺和正烷基二甲基芐基氯氨、水性聚氨酯树脂和水性聚氨酯固化剂、石墨烯四者有机地、牢固地结合在一起。干燥后的滤网导电率良好，耐水性、抗腐蚀性、耐热性都有显著提高，经试验验证，滤网喷涂前后导电率无明显损失，喷涂后抗菌率达99％，长霉等级0级。石墨烯浆料作为导电凝胶导电组分，与水性聚氨酯相容性好，经充分搅拌的水性聚氨酯导电凝胶，石墨烯颗粒被凝胶均匀地包裹，喷涂后导电颗粒彼此相连，充分附着于纤维表面，经测试，喷涂后滤网导电性良好。
二癸基二甲基氯胺溶液与正烷基二甲基芐基氯氨溶液能够提供杀菌作用，灭杀微生物，复配后各组分协同作用进一步提高了杀菌能力，可防止细胞产生抗药性，扩大杀菌范围；尤其是对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌杀灭率极高。
与现有技术相比，本发明利用本发明配置的导电复合抗菌胶黏剂喷涂成的HEPA复合滤网，其导电性良好，电阻值105，涂覆均匀无结块，抗菌性优异，同时不破坏原有HEPA滤网过滤效率，与电阻，成本低廉，适用于空气净化器中滤网的多功能复合。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
取下述重量组成：
其中，二癸基二甲基氯胺溶液和正烷基二甲基芐基氯氨溶液均为质量分数为50％的水溶液；石墨烯浆料为质量分数为3％、黏度为0.03Pa.s的去离子水混合物；水性聚氨酯树脂采用泰兴市中纺助剂厂生产的PU628-53E阴离子型水性聚氨酯，粘度30-50mPa.s、pH7-8；水性聚氨酯固化剂为阴离子脂肪族水性聚氨酯分散体PU-202B；消泡剂为BYK019消泡剂。
制备方法如下：
二癸基二甲基氯胺溶液与正烷基二甲基芐基氯氨溶液混合混匀后，加入石墨烯浆料混合均匀，然后加入水性聚氨酯树脂和水性聚氨酯固化剂搅拌使之混合搅匀，在搅拌过程中滴入消泡剂，再加入去离子水，放入超声波分散器在3kw、振幅60微米进行超声波分散1小时；即得到可用于空气滤网的水性聚氨酯导电凝胶。
制备空气滤网
将PET骨架支撑体和PP熔喷层放置在两条不同的传输带上，其中PET骨架支撑体通过胶枪的喷头进行点胶，用胶枪在PET骨架支撑体上进行点胶，点胶量为5g/m2；点胶后的PET骨架支撑体与另一条传输带上的PP熔喷层粘合，粘合好后同时进入压辊压牢形成滤网，卷成卷材待用。
本实施例中使用的PET骨架支撑体为克重为70g/m2的PET纤维织物；PP熔喷层是PP非织造熔喷布，丝径为15微米。
将得到的水性聚氨酯导电凝胶装入喷枪，准备喷涂工艺。
调节喷枪，与空压机相连，进气压70KPa，调节进料量与进气量流量比为1:5。
调节喷枪头与滤网距离，距离在20～30cm，喷涂路线应固定,从左上角开始，横向喷涂，喷涂至滤网右边缘时，手动调低喷枪头，重新从左边缘出发喷到右边缘，重复直至喷涂完整张滤网。喷涂过程中保证每次喷涂过程中附着一层后及时烘干，每层的喷涂厚度可在0.1mm～1.0mm之间，本实施例为0.5mm。每喷涂完一层均放置于80℃±5℃的烘箱内烘干1分钟，然后再进行下一层的喷涂，以避免由于熔喷纤维的吸附作用，使得凝胶穿过支撑层，进入熔喷层，一旦穿过支撑层，滤网过滤颗粒物的能力急剧下降，基本功能被破坏。本实施例共喷涂3层。
喷涂完毕后测试其导电性，空气过滤性，及涂覆量。
导电性测量同样采用ZC-90高绝缘电阻测试仪，测试电阻为103Ω～105Ω；说明该涂料有很好的导电性。
空气过滤性采用GB/T6165-2008《高效空气过滤器性能试验方法效率和阻力》方法测试过滤性能，测试仪器为美国TSI自动滤料检测仪(8130)。测试结果高于99.990@≥0.3μm，99.990％@≥0.5μm，99.990％@≥1.0μm，压降＜40Pa。涂覆量采用称重法测量，对于20cm*20cm的正方形滤网，喷涂前后的重量为2.0g～4.0g之间。
本实施例未涉及内容与现有技术相同。
Claims (9)
1.一种水性聚氨酯导电凝胶，其特征在于制备方法如下：
将二癸基二甲基氯胺溶液与正烷基二甲基芐基氯氨溶液按照3:2～3:1的质量比混合，混合均匀得到第一混合溶液；
加入与所述混合溶液等重量的石墨烯浆料，混合得到第二混合溶液；
向第二混合溶液中加入水性聚氨酯树脂和水性聚氨酯固化剂，搅拌混合均匀后加入去离子水，放入超声波分散器进行超声波分散；功率为2～4kw，振幅≥40微米下超声波分散0.5～2小时，即得到用于空气滤网的水性聚氨酯导电凝胶；
所述二癸基二甲基氯胺溶液和所述正烷基二甲基芐基氯氨溶液均为质量分数为40％～50％的水溶液；
各组分的重量份数分别为：
2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯导电凝胶，其特征在于还包括0.5～1重量份的消泡剂；所述消泡剂在所述水性聚氨酯树脂和水性聚氨酯固化剂搅拌过程中逐滴滴入滴入。
3.根据权利要求1或2所述的水性聚氨酯导电凝胶，其特征在于所述石墨烯浆料为石墨烯固含量为2-5wt％的去离子水混合物；黏度为0.03Pa.s～0.05Pa.s。
4.根据权利要求3所述的水性聚氨酯导电凝胶，其特征在于所述水性聚氨酯树脂的黏度为30-50mPa.s，pH为7-8。
5.根据权利要求4所述的水性聚氨酯导电凝胶，其特征在于所述二癸基二甲基氯胺溶液与所述正烷基二甲基芐基氯氨溶液的重量配比为3:2。
6.使用如权利要求1至5任一项所述的水性聚氨酯导电凝胶作为表面涂层的空气滤网的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
将所述水性聚氨酯导电凝胶装入喷枪，调节喷枪，与空压机相连，进气压60-80KPa，调节进料量与进气量流量比为1/9～1/4；
调节喷枪喷头距离滤网20～30cm，喷涂路线应固定，喷涂过程中保证每次喷涂过程中附着一层后及时烘干，避免由于熔喷纤维的吸附作用，使得凝胶穿过支撑层，进入熔喷层，一旦穿过支撑层，滤网过滤颗粒物的能力急剧下降，基本功能被破坏。
通过间断性测量导电情况，进一步判断是否停止喷涂。
7.根据权利要求6所述的空气滤网的制备方法，其特征在于所述滤网包括骨架支撑体和复合在所述骨架支撑体上无纺布。
8.根据权利要求7所述的空气滤网的制备方法，其特征在于所述PET骨架支撑体为克重为50～90g/m2的PET纤维织物；所述无纺布为PP非织造熔喷布丝径为3微米-99微米。
9.根据权利要求8所述的空气滤网的制备方法，其特征在于滤网的制备方法如下：
在所述骨架支撑体上进行点胶，点胶量为3g/m2-8g/m2；然后与所述无纺布在压辊中进行压合，形成所述滤网。
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