CN113399117B - 一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及静电棉技术领域，尤其涉及一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉。所述静电过滤棉包括若干层粒径逐渐减小的单层静电棉，静电过滤棉整体呈现低阻力的逐级过滤容尘效果，静电过滤棉的迎风面最表层的单层静电棉的孔径为2.5‑3μm，此后的单层静电棉的孔径逐层递减0.5μm。本发明通过制备单层静电棉粒径逐渐减小的过滤棉，使得被过滤尘土能够被分层过滤，过滤效果更佳；采用改性聚丙烯作为单层静电棉的基体材料，并加入改性β‑海泡石粉和活化硼酸铝来增强其尺寸稳定性，同时在改性在单层静电棉中制备多纤维体和孔穴结构，增加单层静电棉的电荷捕集的密度和深度，增加抗静电衰退能力，极大提升静电过滤棉的过滤效果。

Description

一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉
技术领域
本发明涉及静电棉技术领域，尤其是涉及一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉。
背景技术
静电过滤棉是将PP(聚丙烯)纤维针刺成网，之后再通过静电驻极的处理方式，而得到的非织造材料，之所以叫静电过滤棉，一方面是因为原材料进行了静电处理，另一方面则是高容尘量让这种过滤材质能更长时间的稳定进行过滤工作，降低清洁和更换静电棉的频率。静电过滤棉还有一个优点就是过滤效率其实是非常高的，这种过滤棉的过滤效率要高于普通的针刺棉，还可以在一定程度上防静电、保温、可循环使用等，其过滤原理是通过静电吸附原理将微小的不带静电的物体吸附到静电棉上，以更好的去除超微轻质尘，静电过滤棉就是采用静电吸附的滤棉，不仅过滤效率更高，还具有更好的阻力，容尘率更高。现有静电过滤棉材料多为PP材料，但是其收缩率高、材料尺寸稳定性差，且PP材料本身具有防静电功能，静电处理后静电持久性差，因此会使得静电过滤棉的稳定性较差。
专利号CN201520511134.X，专利名称为“一种用于空调的过滤棉”，本实用新型公开了一种用于空调的过滤棉，包括上层无色过滤棉、有色过滤棉、下层无色过滤棉和活性炭盛放孔，所述上层无色过滤棉的下方设有有色过滤棉，且上层无色过滤棉和有色过滤棉的厚度相同，所述有色过滤棉的下方设有下层无色过滤棉，所述下层无色过滤棉和上层无色过滤棉采用相同规格的无色过滤棉，在所述上层无色过滤棉、有色过滤棉和下层无色过滤棉的内部均设有活性炭盛放孔，所述活性炭盛放孔均匀的分布在上层无色过滤棉、有色过滤棉和下层无色过滤棉的内部。
其不足之处在于，其通过物理作用组合叠加来提升过滤效果，过滤棉的一体性和耐久性差。
发明内容
本发明是为了克服现有的PP静电过滤棉尺寸稳定性差的问题，提供了一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，本发明通过制备单层静电棉粒径逐渐减小的过滤棉，使得被过滤尘土能够被分层过滤，过滤效果更佳；采用改性聚丙烯作为单层静电棉的基体材料，并加入改性β-海泡石粉和活化硼酸铝来增强其尺寸稳定性，同时在改性在单层静电棉中制备多纤维体和孔穴结构，增加单层静电棉的电荷捕集的密度和深度，增加抗静电衰退能力，极大提升静电过滤棉的过滤效果。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，所述静电过滤棉包括若干层粒径逐渐减小的单层静电棉，静电过滤棉整体呈现低阻力的逐级过滤容尘效果。
作为优选，静电过滤棉的迎风面最表层的单层静电棉的孔径为2.5-3μm，此后的单层静电棉的孔径逐层递减0.5μm。
本发明的静电过滤棉采用若干单层静电棉叠加，迎风面最表层的单层静电棉的孔径为2.5-3μm，且相邻单层静电棉的粒径差为0.5μm，这样就能把粒径大于等于2.5-3μm的离子过滤在最表层，粒径依次减少定值能够更精确的将不同粒径的尘土进行分类分级过滤，能够实现了空气中尘土的充分去除，本发明的静电过滤棉相对其他过滤材料良好的阻力和容尘能力。
作为优选，所述单层静电棉的制备工艺包括如下制备步骤：
(1)β-海泡石预处理：将β-海泡石粉碎并置于质量浓度10-14％的硝酸溶液中超声10-15min，过滤、洗净并烘干，得到β-海泡石粉；
(2)改性β-海泡石粉：将β-海泡石粉加入到质量浓度30-40％的乙醇溶液中，磁力搅拌15-20min，得到β-海泡石粉混合液，往β-海泡石粉混合液中加入质量浓度15-20％的(1-癸基)三甲基溴化铵溶液，并在65-70℃加热搅拌10-12h，用无水乙醇和去离子水反复抽滤、洗涤并干燥，得到活化β-海泡石粉，将活化β-海泡石粉加入到质量浓度34-38％的甲苯溶液中，并加入全氟十二烷基三氯硅烷，在85-90℃下冷凝回流3-4h，将产物用无水乙醇洗净并在65-70℃条件下干燥；
(3)改性聚丙烯：将聚丙烯溶于乙醚中，继续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸及过氧化苯甲酰混合均匀，继续加热至90-95℃反应1-1.5h，得到聚丙烯接枝产物，将倒入丙酮中进行沉淀，以除去未反应的单体及自聚物，再经抽滤、洗涤、干燥后得纯化后产物；
(4)制备纺丝液：将步骤(3)的改性聚丙烯溶于二甲苯中，继续加入步骤(2)的改性β-海泡石，活化硼酸铝和偶氮二异丁腈，搅拌并加热至68-76℃预交联2-2.4h，得到粘稠的纺丝液；
(5)制胚布：纺丝液从喷丝孔喷出，凝固成型纺丝纤维，热牵伸，分丝均匀铺成纤维网，纤维网经润滑整理剂整理，后进行针刺加固成胚布；
(6)后处理：将胚布进行横向拉幅和烘干定型，冷却后进行热轧处理，再经冷却辊冷却，储布，静电驻极处理，切边、卷绕得到含有孔径的单层棉，包装入库。
为了克服现有技术中单一聚丙烯基材尺寸不稳定且抗静电衰退能力差的问题，引入了β-海泡石来对其进行增韧填充，但是β-海泡石的吸水性较强，易造成基材吸水湿润，进而降低其静电吸附能力，因此对β-海泡石进行疏水改性处理来降低其吸水能力；β-海泡石是由非常细且短的纤维或纤维状集合体组成，具有更大的比表面积，吸附性强，而纤维中聚集体中能够容纳更多的电荷，增加电荷捕集的密度和深度，采用β-海泡石作为增韧填充材料，能够为电子聚集提供更多的容纳稳定场所。本发明采用了上述处理工艺：步骤(1)将β-海泡石粉碎后在硝酸溶液中超声，一方面能够去除β-海泡石粉中的杂质成分，提升β-海泡石粉中的孔隙率，另一方面能够对β-海泡石粉进行活化处理，增加其表面的活性基团(羟基)；步骤(2)加入(1-癸基)三甲基溴化铵溶液对β-海泡石粉进行活化接枝处理，使得(1-癸基)三甲基溴化铵稳定的接枝在β-海泡石粉的羟基基团上，并继续加入全氟十二烷基三氯硅烷，溴化铵与氯发生置换反应，在β-海泡石粉表面形成严密的疏水结构层；步骤(3)在聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和顺丁烯二酸在引发剂过氧化苯甲酰的引发作用下进行聚合反应，聚丙烯分子链中引入环氧基和羧基等活性基团，能够更好的与其他添加组分产生化学键，组分之间的稳定性更高；步骤(4)将改性聚丙烯、改性β-海泡石和活化硼酸铝混合后，在引发剂偶氮二异丁腈的作用下发生预交联，形成粘稠的纺丝液，使得纺丝液喷出成型的时候形状稳定性更好；步骤(5)和步骤(6)为单层静电棉纺丝成型之后的后处理工艺步骤。
作为优选，步骤(1)中，β-海泡与硝酸溶液的体积比为1：4-6。
作为优选，β-海泡石粉、乙醇溶液的体积比为1：5.5-6；β-海泡石粉混合液、(1-癸基)三甲基溴化铵溶液的体积比为3-3.4：0.8-1；活化β-海泡石粉、甲苯溶液及全氟十二烷基三氯硅烷的质量比为1：2-2.4：1.5-2。
作为优选，聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸及过氧化苯甲酰的质量比为1：1-1.4：2-2.2：0.2-0.4。
作为优选，改性聚丙烯、二甲苯、改性β-海泡石、活化硼酸铝及偶氮二异丁腈的质量比为2：2-2.5：3-3.6：1.2-1.5：0.4-0.6。
作为优选，步骤(4)中，所述活化硼酸铝的制备过程：将硼酸铝在300-350℃下煅烧2-2.4h，往煅烧后的硼酸铝中加入三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三(2-氨基乙基)胺和过氧化二叔丁基，升温至80-90℃反应2-2.4h，得到活化硼酸铝；硼酸铝、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三(2-氨基乙基)胺及过氧化二叔丁基的质量比为1：0.6-0.8：0.3-0.5：0.1-0.18。
硼酸铝具有晶须结构，晶须是指单晶形式生长成的纤维，其直径非常小(微米数量级)，不含有通常材料中存在的缺陷(晶界、位错、空穴等)，其原子排列高度有序，这里选用的硼酸铝是因为其不仅具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、介电、导电、超导电性质；将硼酸铝进行煅烧能够充分除去硼酸铝之间的水分，同时水分挥发能够使得单晶纤维之间的间距变大，能够容纳更多的电荷；三异硬脂酰基钛酸异丙酯作为表面活性剂，增加硼酸铝与三(2-氨基乙基)胺的相容性，对煅烧后的硼酸铝进行氨基化改性，能够使得其表面负载更多的氨基，与其他组分的活性基团之间产生化学作用，最终增强单层静电棉基材整体的紧密性和尺寸稳定性。
作为优选，步骤(5)中，所述凝固成型的过程如下：第一凝固温度60-65℃，第二凝固温度75-80℃，第三凝固温度50-55℃。
纺丝液喷丝出来后依次采用先60-65℃、75-80℃及50-55℃进行凝固定型，这是为了对应纺丝液中组分变化的三个阶段，先对喷出的纺丝进行初步定型，使得纺丝中的各组分之间的化学键充分形成，60-65℃有利于各组分的充分流动；进一步升高温度，使得各小分子产物和溶剂充分挥发，也促使各组分之间的紧密度进一步增加；降低温度使得还未完成挥发完全的产物或小分子物质，继续反应，也对纺丝从高温降到常温起到一个有序的过渡作用，防止突然降温带来的纺丝应力集中，进而降低纺丝的力学性能。
作为优选，步骤(6)中，热轧温度为170-180℃。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的静电过滤棉包括若干层粒径逐渐减小的单层静电棉，粒径依次减少定值能够更精确的将不同粒径的尘土进行分类分级过滤，能够实现了空气中尘土的充分去除，具有良好的阻力和容尘能力；
(2)采用改性聚丙烯作为单层静电棉的基体材料，并加入改性β-海泡石粉和活化硼酸铝来增强其尺寸稳定性，同时在改性在单层静电棉中制备多纤维体和孔穴结构，增加单层静电棉的电荷捕集的密度和深度，增加抗静电衰退能力，极大提升静电过滤棉的过滤效果；
(3)对晶须硼酸铝进行煅烧和氨基化的处理步骤使得单晶纤维之间的间距变大，能够容纳更多的电荷，表面负载更多的氨基，与其他组分的活性基团之间产生化学作用，最终增强单层静电棉基材整体的紧密性和尺寸稳定性，同时也利用了硼酸铝自身的高强度、高模量和高伸长率。
附图说明
图1是本发明实施例1的实物图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
总实施例
一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，所述静电过滤棉包括若干层粒径逐渐减小的单层静电棉，静电过滤棉整体呈现低阻力的逐级过滤容尘效果。静电过滤棉的迎风面最表层的单层静电棉的孔径为2.5-3μm，此后的单层静电棉的孔径逐层递减0.5μm。
所述单层静电棉的制备工艺包括如下制备步骤：
(1)β-海泡石预处理：将β-海泡石粉碎并置于质量浓度10-14％的硝酸溶液中超声10-15min，过滤、洗净并烘干，得到β-海泡石粉，β-海泡与硝酸溶液的体积比为1：4-6；
(2)改性β-海泡石粉：将β-海泡石粉加入到质量浓度30-40％的乙醇溶液中，磁力搅拌15-20min，得到β-海泡石粉混合液，往β-海泡石粉混合液中加入质量浓度15-20％的(1-癸基)三甲基溴化铵溶液，并在65-70℃加热搅拌10-12h，用无水乙醇和去离子水反复抽滤、洗涤并干燥，得到活化β-海泡石粉，将活化β-海泡石粉加入到质量浓度34-38％的甲苯溶液中，并加入全氟十二烷基三氯硅烷，在85-90℃下冷凝回流3-4h，将产物用无水乙醇洗净并在65-70℃条件下干燥，β-海泡石粉、乙醇溶液的体积比为1：5.5-6；β-海泡石粉混合液、(1-癸基)三甲基溴化铵溶液的体积比为3-3.4：0.8-1；活化β-海泡石粉、甲苯溶液及全氟十二烷基三氯硅烷的质量比为1：2-2.4：1.5-2；
(3)改性聚丙烯：将聚丙烯溶于乙醚中，继续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸及过氧化苯甲酰混合均匀，继续加热至90-95℃反应1-1.5h，得到聚丙烯接枝产物，将倒入丙酮中进行沉淀，以除去未反应的单体及自聚物，再经抽滤、洗涤、干燥后得纯化后产物，聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸及过氧化苯甲酰的质量比为1：1-1.4：2-2.2：0.2-0.4；
(4)制备纺丝液：将步骤(3)的改性聚丙烯溶于二甲苯中，继续加入步骤(2)的改性β-海泡石，活化硼酸铝和偶氮二异丁腈，搅拌并加热至68-76℃预交联2-2.4h，得到粘稠的纺丝液，改性聚丙烯、二甲苯、改性β-海泡石、活化硼酸铝及偶氮二异丁腈的质量比为2：2-2.5：3-3.6：1.2-1.5：0.4-0.6；活化硼酸铝的制备过程为：将硼酸铝在300-350℃下煅烧2-2.4h，往煅烧后的硼酸铝中加入三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三(2-氨基乙基)胺和过氧化二叔丁基，升温至80-90℃反应2-2.4h，得到活化硼酸铝；硼酸铝、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三(2-氨基乙基)胺及过氧化二叔丁基的质量比为1：0.6-0.8：0.3-0.5：0.1-0.18
(5)制胚布：纺丝液从喷丝孔喷出，凝固成型纺丝纤维，热牵伸，分丝均匀铺成纤维网，纤维网经润滑整理剂整理，后进行针刺加固成胚布，凝固成型的过程如下：第一凝固温度60-65℃，第二凝固温度75-80℃，第三凝固温度50-55℃；
(6)后处理：将胚布进行横向拉幅和烘干定型，冷却后进行170-180℃热轧处理，再经冷却辊冷却，储布，静电驻极处理，切边、卷绕得到含有孔径的单层棉，包装入库。
实施例1
一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，所述静电过滤棉包括3层粒径逐渐减小的单层静电棉，静电过滤棉整体呈现低阻力的逐级过滤容尘效果。静电过滤棉的迎风面最表层的单层静电棉的孔径为2.8μm，此后的单层静电棉的孔径逐层递减0.5μm。
所述单层静电棉的制备工艺包括如下制备步骤：
(1)β-海泡石预处理：将β-海泡石粉碎并置于质量浓度12％的硝酸溶液中超声12min，过滤、洗净并烘干，得到β-海泡石粉，β-海泡与硝酸溶液的体积比为1：5；
(2)改性β-海泡石粉：将β-海泡石粉加入到质量浓度35％的乙醇溶液中，磁力搅拌18min，得到β-海泡石粉混合液，往β-海泡石粉混合液中加入质量浓度18％的(1-癸基)三甲基溴化铵溶液，并在68℃加热搅拌11h，用无水乙醇和去离子水反复抽滤、洗涤并干燥，得到活化β-海泡石粉，将活化β-海泡石粉加入到质量浓度36％的甲苯溶液中，并加入全氟十二烷基三氯硅烷，在88℃下冷凝回流3.5h，将产物用无水乙醇洗净并在68℃条件下干燥，β-海泡石粉、乙醇溶液的体积比为1：5.8；β-海泡石粉混合液、(1-癸基)三甲基溴化铵溶液的体积比为3.2：0.9；活化β-海泡石粉、甲苯溶液及全氟十二烷基三氯硅烷的质量比为1：2.2：1.8；
(3)改性聚丙烯：将聚丙烯溶于乙醚中，继续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸及过氧化苯甲酰混合均匀，继续加热至92℃反应1.2h，得到聚丙烯接枝产物，将倒入丙酮中进行沉淀，以除去未反应的单体及自聚物，再经抽滤、洗涤、干燥后得纯化后产物，聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸及过氧化苯甲酰的质量比为1：1.2：2.1：0.3；
(4)制备纺丝液：将步骤(3)的改性聚丙烯溶于二甲苯中，继续加入步骤(2)的改性β-海泡石，活化硼酸铝和偶氮二异丁腈，搅拌并加热至72℃预交联2.2h，得到粘稠的纺丝液，改性聚丙烯、二甲苯、改性β-海泡石、活化硼酸铝及偶氮二异丁腈的质量比为2：2.2：3.3：1.35：0.5；活化硼酸铝的制备过程为：将硼酸铝在330℃下煅烧2.2h，往煅烧后的硼酸铝中加入三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三(2-氨基乙基)胺和过氧化二叔丁基，升温至85℃反应2.2h，得到活化硼酸铝；硼酸铝、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三(2-氨基乙基)胺及过氧化二叔丁基的质量比为1：0.7：0.4：0.14
(5)制胚布：纺丝液从喷丝孔喷出，凝固成型纺丝纤维，热牵伸，分丝均匀铺成纤维网，纤维网经润滑整理剂整理，后进行针刺加固成胚布，凝固成型的过程如下：第一凝固温度62℃，第二凝固温度78℃，第三凝固温度53℃；
(6)后处理：将胚布进行横向拉幅和烘干定型，冷却后进行175℃热轧处理，再经冷却辊冷却，储布，静电驻极处理，切边、卷绕得到含有孔径的单层棉，包装入库。
实施例2
一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，所述静电过滤棉包括3层粒径逐渐减小的单层静电棉，静电过滤棉整体呈现低阻力的逐级过滤容尘效果。静电过滤棉的迎风面最表层的单层静电棉的孔径为2.8μm，此后的单层静电棉的孔径逐层递减0.5μm。
所述单层静电棉的制备工艺包括如下制备步骤：
(1)β-海泡石预处理：将β-海泡石粉碎并置于质量浓度10％的硝酸溶液中超声10min，过滤、洗净并烘干，得到β-海泡石粉，β-海泡与硝酸溶液的体积比为1：4；
(2)改性β-海泡石粉：将β-海泡石粉加入到质量浓度30-40％的乙醇溶液中，磁力搅拌15min，得到β-海泡石粉混合液，往β-海泡石粉混合液中加入质量浓度15％的(1-癸基)三甲基溴化铵溶液，并在65℃加热搅拌10h，用无水乙醇和去离子水反复抽滤、洗涤并干燥，得到活化β-海泡石粉，将活化β-海泡石粉加入到质量浓度34-38％的甲苯溶液中，并加入全氟十二烷基三氯硅烷，在85℃下冷凝回流3h，将产物用无水乙醇洗净并在65℃条件下干燥，β-海泡石粉、乙醇溶液的体积比为1：5.5；β-海泡石粉混合液、(1-癸基)三甲基溴化铵溶液的体积比为3：0.8；活化β-海泡石粉、甲苯溶液及全氟十二烷基三氯硅烷的质量比为1：2：1.5；
(3)改性聚丙烯：将聚丙烯溶于乙醚中，继续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸及过氧化苯甲酰混合均匀，继续加热至90℃反应1h，得到聚丙烯接枝产物，将倒入丙酮中进行沉淀，以除去未反应的单体及自聚物，再经抽滤、洗涤、干燥后得纯化后产物，聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸及过氧化苯甲酰的质量比为1：1：2：0.2；
(4)制备纺丝液：将步骤(3)的改性聚丙烯溶于二甲苯中，继续加入步骤(2)的改性β-海泡石，活化硼酸铝和偶氮二异丁腈，搅拌并加热至68℃预交联2h，得到粘稠的纺丝液，改性聚丙烯、二甲苯、改性β-海泡石、活化硼酸铝及偶氮二异丁腈的质量比为2：2：3：1.2：0.4；活化硼酸铝的制备过程为：将硼酸铝在300℃下煅烧2.4h，往煅烧后的硼酸铝中加入三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三(2-氨基乙基)胺和过氧化二叔丁基，升温至80℃反应2h，得到活化硼酸铝；硼酸铝、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三(2-氨基乙基)胺及过氧化二叔丁基的质量比为1：0.6：0.3：0.1；
(5)制胚布：纺丝液从喷丝孔喷出，凝固成型纺丝纤维，热牵伸，分丝均匀铺成纤维网，纤维网经润滑整理剂整理，后进行针刺加固成胚布，凝固成型的过程如下：第一凝固温度60℃，第二凝固温度75℃，第三凝固温度50℃；
(6)后处理：将胚布进行横向拉幅和烘干定型，冷却后进行170℃热轧处理，再经冷却辊冷却，储布，静电驻极处理，切边、卷绕得到含有孔径的单层棉，包装入库。
实施例3
一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，所述静电过滤棉包括3层粒径逐渐减小的单层静电棉，静电过滤棉整体呈现低阻力的逐级过滤容尘效果。静电过滤棉的迎风面最表层的单层静电棉的孔径为2.8μm，此后的单层静电棉的孔径逐层递减0.5μm。
所述单层静电棉的制备工艺包括如下制备步骤：
(1)β-海泡石预处理：将β-海泡石粉碎并置于质量浓度14％的硝酸溶液中超声15min，过滤、洗净并烘干，得到β-海泡石粉，β-海泡与硝酸溶液的体积比为1：6；
(2)改性β-海泡石粉：将β-海泡石粉加入到质量浓度40％的乙醇溶液中，磁力搅拌20min，得到β-海泡石粉混合液，往β-海泡石粉混合液中加入质量浓度20％的(1-癸基)三甲基溴化铵溶液，并在70℃加热搅拌12h，用无水乙醇和去离子水反复抽滤、洗涤并干燥，得到活化β-海泡石粉，将活化β-海泡石粉加入到质量浓度38％的甲苯溶液中，并加入全氟十二烷基三氯硅烷，在90℃下冷凝回流4h，将产物用无水乙醇洗净并在70℃条件下干燥，β-海泡石粉、乙醇溶液的体积比为1：6；β-海泡石粉混合液、(1-癸基)三甲基溴化铵溶液的体积比为3.4：1；活化β-海泡石粉、甲苯溶液及全氟十二烷基三氯硅烷的质量比为1：2.4：2；
(3)改性聚丙烯：将聚丙烯溶于乙醚中，继续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸及过氧化苯甲酰混合均匀，继续加热至95℃反应1.5h，得到聚丙烯接枝产物，将倒入丙酮中进行沉淀，以除去未反应的单体及自聚物，再经抽滤、洗涤、干燥后得纯化后产物，聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸及过氧化苯甲酰的质量比为1：1.4：2.2：0.4；
(4)制备纺丝液：将步骤(3)的改性聚丙烯溶于二甲苯中，继续加入步骤(2)的改性β-海泡石，活化硼酸铝和偶氮二异丁腈，搅拌并加热至76℃预交联2.4h，得到粘稠的纺丝液，改性聚丙烯、二甲苯、改性β-海泡石、活化硼酸铝及偶氮二异丁腈的质量比为2：2.5：3.6：1.5：0.6；活化硼酸铝的制备过程为：将硼酸铝在350℃下煅烧2.4h，往煅烧后的硼酸铝中加入三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三(2-氨基乙基)胺和过氧化二叔丁基，升温至90℃反应2-2.4h，得到活化硼酸铝；硼酸铝、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三(2-氨基乙基)胺及过氧化二叔丁基的质量比为1：0.8：0.5：0.18
(5)制胚布：纺丝液从喷丝孔喷出，凝固成型纺丝纤维，热牵伸，分丝均匀铺成纤维网，纤维网经润滑整理剂整理，后进行针刺加固成胚布，凝固成型的过程如下：第一凝固温度65℃，第二凝固温度80℃，第三凝固温度55℃；
(6)后处理：将胚布进行横向拉幅和烘干定型，冷却后进行180℃热轧处理，再经冷却辊冷却，储布，静电驻极处理，切边、卷绕得到含有孔径的单层棉，包装入库。
对比例1
与实施例1的区别在于，静电过滤棉的迎风面最表层的单层静电棉的孔径为4μm，其余步骤均与实施例1相同。
对比例2
与实施例1的区别在于，步骤(4)未加入改性β-海泡石粉，其余步骤均与实施例1相同。
对比例3
与实施例1的区别在于，步骤(2)未对β-海泡石粉进行疏水改性，其余步骤均与实施例1相同。
对比例4
与实施例1的区别在于，步骤(1)和步骤(2)将β-海泡石替换成α-海泡石，其余步骤均与实施例1相同。
对比例5
与实施例1的区别在于，步骤(3)将改性聚丙烯替换成聚丙烯，其余步骤均与实施例1相同。
对比例6
与实施例1的区别在于，步骤(4)制备纺丝液的时候未进行预交联，将改性聚丙烯、二甲苯、改性β-海泡石、活化硼酸铝和偶氮二异丁腈混合后直接喷出纺丝，其余步骤均与实施例1相同。
对比例7
与实施例1的区别在于，步骤(4)中未加入活化硼酸铝，其余步骤均与实施例1相同。
对比例8
与实施例1的区别在于，步骤(5)中的凝固成型温度持续为63℃，其余步骤均与实施例1相同。
性能测试：测试方法按照《EN 13274-7-2008呼吸保护装置.试验方法.第7部分：粒子过滤渗透的测定》标准，用NaCl盐雾、在95L/min气流量、100cm2测试面积的条件下，测试数据如表1所示。
尺寸稳定系数计算方式如下：尺寸稳定系数＝(T0-T)/T0，其中T0为初始尺寸，初始尺寸是注塑制件经过80℃、24h退火处理之后的尺寸，T为最终尺寸，最终尺寸是注塑制件经过十个高低温温度循环周期之后的尺寸。一个高低温循环周期是将制件在-30℃的条件下放置24h，然后在室温(23℃)过渡0.5h，再将制件放到80℃的条件下放置24h，再在室温(23℃)过渡0.5h。制件尺寸为200(FD)×100(TD)×2(厚度)mm。
表1各项目中制得渐进式容尘静电过滤棉的相关性能参数
结论：实施例1-3可知，在本发明所述的制备工艺和制备工艺范围内所制得的渐进式容尘静电过滤棉具有较好的过滤特性和容尘量，说明本发明的静电过滤棉具有较好的吸附性能和吸附持久性。
对比例1与实施例1的区别在于，静电过滤棉的迎风面最表层的单层静电棉的孔径为4μm；初始孔径设置过大，使得更多的粒径的尘土进入到静电过滤棉中，且粒径过大不利于静电过滤棉的吸附过滤，致使其过滤能力下降；对比例2与实施例1的区别在于，未加入改性β-海泡石粉；对比例3与实施例1的区别在于，步骤(2)未对β-海泡石粉进行疏水改性，对比例4与实施例1的区别在于，将β-海泡石替换成α-海泡石；改性β-海泡石是由非常细且短的纤维或纤维状集合体组成，具有更大的比表面积，吸附性强，能够增加电荷捕集的密度和深度，且改性β-海泡石能够对纤维基体起到增强尺寸稳定性及纤维强度的作用。对比例5与实施例1的区别在于，将改性聚丙烯替换成聚丙烯；对比例6与实施例1的区别在于，制备纺丝液的时候未进行预交联；所制备得到的纺丝纤维添加组分之间的化学键合能力下降，纤维的强度也下降，降低过滤的容尘能力；对比例7与实施例1的区别在于，未加入活化硼酸铝，使得纤维的强度和电荷容纳能力下降，致使最终的过滤效率和过滤效果都会有所降低；对比例8与实施例1的区别在于，凝固成型温度持续为63℃，纺丝纤维各添加组分之间的紧密度和化学键合程度都有所降低，其内的小分子化合物和溶剂来不及充分挥发，最终制得的纺丝纤维强度有所下降。
图1是本发明实施例1的实物图，从图中可看出本发明过滤棉的材料分布均匀性较好。
以上所述的实施例只是本发明的几种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，其特征在于，所述静电过滤棉包括若干层孔径逐渐减小的单层静电棉，静电过滤棉整体呈现低阻力的逐级过滤容尘效果；
所述单层静电棉的制备工艺包括如下制备步骤：
（1）β-海泡石预处理：将β-海泡石粉碎并置于质量浓度10-14%的硝酸溶液中超声10-15min，过滤、洗净并烘干，得到β-海泡石粉；
（2）改性β-海泡石粉：将β-海泡石粉加入到质量浓度30-40%的乙醇溶液中，磁力搅拌15-20min，得到β-海泡石粉混合液，往β-海泡石粉混合液中加入质量浓度15-20%的(1-癸基)三甲基溴化铵溶液，并在65-70℃加热搅拌10-12h，用无水乙醇和去离子水反复抽滤、洗涤并干燥，得到活化β-海泡石粉，将活化β-海泡石粉加入到质量浓度34-38%的甲苯溶液中，并加入全氟十二烷基三氯硅烷，在85-90℃下冷凝回流3-4h，将产物用无水乙醇洗净并在65-70℃条件下干燥；
（3）改性聚丙烯：将聚丙烯溶于乙醚中，继续加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸及过氧化苯甲酰混合均匀，继续加热至90-95℃反应1-1.5h，得到聚丙烯接枝产物，将倒入丙酮中进行沉淀，以除去未反应的单体及自聚物，再经抽滤、洗涤、干燥后得纯化后产物；
（4）制备纺丝液：将步骤（3）的改性聚丙烯溶于二甲苯中，继续加入步骤（2）的改性β-海泡石，活化硼酸铝和偶氮二异丁腈，搅拌并加热至68-76℃预交联2-2.4h，得到粘稠的纺丝液；
（5）制胚布：纺丝液从喷丝孔喷出，凝固成型纺丝纤维，热牵伸，分丝均匀铺成纤维网，纤维网经润滑整理剂整理，后进行针刺加固成胚布；
（6）后处理：将胚布进行横向拉幅和烘干定型，冷却后进行热轧处理，再经冷却辊冷却，储布，静电驻极处理，切边、卷绕得到含有孔径的单层棉，包装入库。
2.根据权利要求1所述的一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，其特征在于，静电过滤棉的迎风面最表层的单层静电棉的孔径为2.5-3μm，此后的单层静电棉的孔径逐层递减0.5μm。
3.根据权利要求1所述的一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，其特征在于，步骤（1）中，β-海泡与硝酸溶液的体积比为1：4-6。
4.根据权利要求1所述的一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，其特征在于，步骤（2）中，β-海泡石粉、乙醇溶液的体积比为1：5.5-6；β-海泡石粉混合液、(1-癸基)三甲基溴化铵溶液的体积比为3-3.4：0.8-1；活化β-海泡石粉、甲苯溶液及全氟十二烷基三氯硅烷的质量比为1：2-2.4：1.5-2。
5.根据权利要求1所述的一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，其特征在于，步骤（3）中，聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、顺丁烯二酸及过氧化苯甲酰的质量比为1：1-1.4：2-2.2：0.2-0.4。
6.根据权利要求1所述的一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，其特征在于，步骤（4）中，改性聚丙烯、二甲苯、改性β-海泡石、活化硼酸铝及偶氮二异丁腈的质量比为2：2-2.5：3-3.6：1.2-1.5：0.4-0.6。
7.根据权利要求1或6所述的一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，其特征在于，步骤（4）中，所述活化硼酸铝的制备过程：将硼酸铝在300-350℃下煅烧2-2.4h，往煅烧后的硼酸铝中加入三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三(2-氨基乙基)胺和过氧化二叔丁基，升温至80-90℃反应2-2.4h，得到活化硼酸铝；硼酸铝、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三(2-氨基乙基)胺及过氧化二叔丁基的质量比为1：0.6-0.8：0.3-0.5：0.1-0.18。
8.根据权利要求1所述的一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，其特征在于，步骤（5）中，所述凝固成型的过程如下：第一凝固温度60-65℃，第二凝固温度75-80℃，第三凝固温度50-55℃。
9.根据权利要求1所述的一种吸附性能好的渐进式容尘静电过滤棉，其特征在于，步骤（6）中，热轧温度为170-180℃。
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