CN113846420A - 一种新型过滤滤材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及过滤材料领域，具体公开了一种新型过滤滤材及其制备方法。新型过滤材料的制备方法，包括以下步骤：S1纤维混合：将双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维混合，形成混合纤维；S2梳理加工：将双组分ES纤维或低熔点纤维开松、梳理、铺网，形成底部基层；将混合纤维开松、双道夫杂乱梳理、铺网，形成混合网层；S3针刺加工：将混合网层进行针刺，制得上部滤层；S4喷胶重叠：将环保树脂胶和水混合，喷洒在上部滤层上，将底部基层与上部滤层叠合在一起，经压辊预压；S5融合定型：热处理、冷却、定型；S6裁切收卷。本申请的新型过滤滤材其具有过滤精度高，表面光滑平整，无参差杂乱纤维，过滤阻力小，且具有吸湿、耐盐腐蚀的优点。

Description

一种新型过滤滤材及其制备方法
技术领域
本申请涉及过滤材料技术领域，更具体地说，它涉及一种新型过滤材料及其制备方法
背景技术
在云服务领域，云服务器是一种全新的高性能企业级解决方案，云服务器是在物理实体服务器基础上进行划分的，所以云服务器的硬件主要是指云计算数据中心，而云服务器的硬件环境即云计算数据中心的环境，数据中心机房的故障率与其环境息息相关。
数据中心的机房环境对灰尘含量具有严格要求，在《电子计算机机房涉及规范》(GB50174-93)中明确规定了机房的环境要求，主机房内的空气含浓度，在静态条件下测试，每升空气中大于或等于5.0um的尘粒数，应少于18000粒。
一般生产滤材的主要工艺为针刺，但针刺方式制备的滤材表面布满针孔，而针孔直径较大，难以过滤粒径为0.01-5um的空气悬浮物，且针刺方式制备的滤材表面纤维参差杂乱，当风力较大时，滤材表面的杂乱纤维易断裂，造成二次污染，有些厂家采用高温烫平滤料表面的纤维，但效果不明显，而且温度过高，使得滤材表面的纤维熔解，形成一层类似薄膜的分层，使得滤料的阻力增大，产生的漏尘容易引起电器原子间异常放电，达不到使用要求。
发明内容
为了提高滤材的过滤精度，使滤材表面光整，无参差杂乱的纤维，且不增加滤材的阻力，本申请提供一种新型过滤材料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种新型过滤材料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种新型过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、纤维混合：将双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维混合，形成混合纤维，按质量比，双组分ES纤维:三维卷曲中空纤维＝1:1.5-2；
S2、梳理加工：将双组分ES纤维或低熔点纤维经开松后，再进行梳理，形成纤维网，最后经铺网形成25-35g/m2的底部基层；
将混合纤维经开松后，再进行双道夫杂乱梳理，然后进行铺网，形成混合网层；
S3、针刺加工：将混合网层进行针刺，制得35-55g/m2的上部滤层；
S4、喷胶重叠：将环保树脂胶和水按照1:1.5-2的质量比混合均匀，均匀喷洒在上部滤层上，将底部基层与上部滤层叠合在一起，经压辊预压；
S5、融合定型：将步骤S4中所得物进行热处理，热处理温度为160-200℃，然后冷却、定型；
S6、裁切收卷：将定型后的底部基层和上部滤层进行裁切和收卷，制得成品。
通过采用上述技术方案，由于采用双组分ES纤维或低熔点纤维制备底部基层，因为双组分ES纤维或低熔点纤维均为热粘纤维，当梳理后的纤维网底部底层通过加热粘合时，双组分ES纤维或低熔点纤维在纤维的交叉点上形成热熔粘合，冷却后交叉点的纤维仍保持原来的状态，从而形成点状的粘合网络，而并不是片状的粘合状态，片状的粘合纤维因为纤维相互交叉，当热融时，纤维收缩，孔隙增大，而导致过滤效果较差，而经过梳理的纤维，丝序一致，相互接触的双组分ES纤维或低熔点纤维粘合后，相邻纤维之间留有孔隙，且未将底部基层进行杂乱梳理，形成的纤维网按照规律的方向排列，在后续成型中，表面更加平整，避免表面有参差杂乱的纤维，且双组分ES纤维或低熔点纤维未经过杂乱梳理，对纤维的损伤小，纤维蓬松，强度高，不易断裂，增加滤材的强度，由于底部基层具有蓬松的结构，因而更能吸附空气中的尘埃，增加容尘量；使用双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维混合、杂乱梳理后针刺制得上部滤层，三维卷曲中空纤维的力学性能好，不易断裂，从而提高了滤材的韧性，经针刺处理后，杂乱的纤维能增大容尘量，降低过滤阻力。
优选的，所述步骤S1和步骤S2中双组分ES纤维的细度为0.05-0.09mm，长度为55-70mm；
步骤S2中低熔点纤维的长度为0.05-0.09mm，长度为55-70mm。
通过采用上述技术方案，在底部基层中的双组分ES纤维或低熔点纤维的细度为0.05-0.09mm，若纤维细度较小，在加热粘合时，纤维之间的孔隙度大，过滤效果差，且力学性能下降，容易断裂，若纤维的细度较大时，热融粘合时，相互接触的纤维之间粘合，形成类薄膜的结构，导致滤材的阻力大，透气量小
优选的，所述步骤S1中三维卷曲中空纤维的纤维细度为0.06-0.09mm，长度为51-75mm。
通过采用上述技术方案，三维卷曲中空纤维的细度为0.06-0.09mm，若三维卷曲中空纤维的细度较小，则与双组分ES纤维交叉粘合时，易出现粘合效果差，孔隙率高且孔隙大的现象，易导致过滤效果较差，当三维卷曲中空纤维的细度较大时，与双组分ES纤维较差粘合时，形成类似薄膜的结构，导致过滤阻力大，透气量小。
优选的，所述热处理时间为1-5min，速度为3-5m/min。
通过采用上述技术方案，将底部基层和上部滤层在160-200℃下热乎粗粒1-5min，能将底部基层中相互交叉的双组分ES纤维或低熔点纤维粘合在一起，形成点状粘合状态，并将底部基层与上部滤层通过环保树脂胶粘合在一起，还能将上部滤层中双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维粘合在一起，防止加热时间长，导致底部基层和上部滤层中形成类薄膜结构，降低滤材的透气量，增大过滤阻力。
优选的，所述步骤S3中针刺密度为65-85针/cm2。
通过采用上述技术方案，使针刺密度为65-85针cm2，能使滤材的透气量和阻力较为适应，既能防止滤材较为输送，透气量较大，阻力小，过滤效果不好，又能防止滤材较为密实，透气量小，阻力大。
优选的，所述步骤S4中，环保树脂胶和水的混合物喷涂量为15-25g/m2。
通过采用上述技术方案，将环保树脂胶与水混合后，喷涂在上部滤层上，能增大上部滤层的强度和硬度，在后续与底部基层重合时方便定型。
优选的，所述双组分ES纤维由皮层母粒和芯层母粒按照2-3:1-2的质量比挤出喷丝制得，芯层母粒采用低熔指PP料，皮层母粒由包括以下重量份的组分挤出造粒制得：10-15份PET、3.5-5份PEG、2.5-4.5份N-马来酰化壳聚糖、3-6份碳纳米管/二氧化硅复合材料、2-4份罗布麻纤维。
通过采用上述技术方案，当云服务器的主机房内的湿度较大，或沿海地区空气中的盐成分含量较高，易影响云服务器的故障率，使用低熔指PP料为双组分ES纤维的芯层母粒，因为低熔指的PP料，韧性好，力学强度好，从而增大双组分ES纤维的拉伸强度，防止其断裂；使用PET、PEG和罗布麻纤维等原料制备皮层母粒，因PET和PEG共混时，能增强PET的吸湿效果，从而使双组分ES纤维具有吸湿性能，而N-马来酰化壳聚糖和罗布麻纤维具有较好的吸湿性，且罗布麻纤维的力学性能好，具有耐盐腐蚀性能，碳纳米管/二氧化硅复合材料具有多孔结构，对含盐空气具有较好的盐分输送功能，从而将空气中的盐分吸收至纤维内，防止盐分腐蚀云服务器的主机，柔性的二氧化硅能增大皮层母粒的机械强度，从而使双组分ES纤维能调节主机房内湿度，并吸收盐分，降低云服务器的故障率，大幅度提高云服务器的安全稳定性，且碳纳米管/二氧化硅复合材料能增加双组分ES纤维的耐盐腐蚀性能，防止双组分ES纤维因吸收了盐分导致双组分ES纤维的寿命降低。
优选的，所述碳纳米管/二氧化硅复合材料的制备方法如下：(1)将3-5重量份碳纳米管置于酸溶液中超声后，在70-75℃下酸化5-6h，加水和0.5-1重量份十二烷基硫酸钠，配制成溶度为0.2-0.4g/L的碳纳米管悬浮液；
(2)将6-10重量份聚酰胺纤维置于去离子水中，超声，至聚酰胺纤维呈单丝分散，烘干备用；
(3)将步骤(2)所得聚酰胺纤维加入到3-5重量份聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中，搅拌后抽滤，去离子水洗涤2-3次；
(4)将碳纳米管悬浮液滴涂在3-5重量份二氧化硅气凝胶上，静置后，加入步骤(3)制得的聚酰胺纤维，混合均匀，冷冻干燥，制得复合材料。
通过采用上述技术方案，经酸化后的碳纳米管表面比表面积增大，经聚酰胺纤维分散成单丝，再与聚二甲基二烯丙基氯化铵混合，聚酰胺纤维表面羟基与聚二甲基二烯丙基氯化铵分子之间形成氢键作用，从而包覆在聚酰胺纤维表面，将碳纳米管悬浮液滴涂在二氧化硅气凝胶上，因二氧化硅气凝胶具有多孔结构，且其具有疏水效果，将碳纳米管滴涂于表面，在碳纳米管上形成疏水层，再加入在聚酰胺纤维具有亲水效果，碳纳米管的一段具有亲水的聚酰胺纤维，另一端具有疏水的二氧化硅气凝胶，从而使得水分易被困在碳纳米管内，从而使碳纳米管/二氧化硅复合材料具有吸湿性能。
优选的，还包括烫平整理，将冷却、定型后的底部基层进行烫平，烫平温度为200-220℃。
通过采用上述技术方案，经高温烫平后的底部基层表面更加光滑、平整，无杂乱的纤维。
第二方面，本申请提供一种新型过滤滤材，采用如下的技术方案：
一种新型过滤滤材，由新型过滤材料的制备方法制成。
通过采用上述技术方案，新型过滤滤材的表面平整，且底部基层中纤维未经过杂乱梳理和针刺，使得纤维损伤小，不易断裂，增加滤材的强度，经热处理后的底部基层形成点状粘合，增大了过滤效果，降低过滤阻力。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用双组分ES纤维或低熔点纤维制备底部基层，使用双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维混合制备上部滤层，由于底部基层中纤维未经杂乱梳理和针刺，梳理后直接与杂乱梳理和针刺后的上部滤层粘合，梳理后的底部基层中丝序一致，热粘合时，较差的纤维形成点状粘合，在不增加阻力的情况下，增大了过滤效果，且梳理后的底部基层表面平整，无参差杂乱的纤维。
2、本申请中优选采用细度为0.05-0.09mm的双组分ES纤维或低熔点纤维制备底部基层，由于细度合适，使制备的底部基层过滤效果好，阻力小，防止热粘时出现类薄膜结构而增大阻力。
3、本申请中优选采用低熔指PP料作为双组分ES纤维的芯层母粒，使用PET和PEG、N-马来酰化壳聚糖、碳纳米管/二氧化硅复合材料制备双组分ES纤维的皮层母粒，由于低熔指PP料的韧性好，力学性能强，使双组分ES纤维的拉伸强度优异，不易断裂，皮层母粒中PEG与PET混合，并配合碳纳米管/二氧化硅复合材料、N-马来酰化壳聚糖和罗布麻纤维，使双组分ES纤维的吸湿性好、耐盐腐蚀性强，在湿度大和近海地区，能降低云服务器的故障率。
4、本申请中使用在碳纳米管的两端分别连接亲水性聚酰胺纤维和疏水性二氧化硅气凝胶，使碳纳米管具有吸湿性能，从而使值得的双组分ES纤维具有吸湿效果，调节云服务器主机房内的湿度，且碳纳米管/二氧化硅复合材料中碳纳米管具有盐分吸收性能，二氧化硅气凝胶的柔韧性好，从而使制备的双组分ES纤维力学性能好，能吸收调节主机房内的湿度和盐分含量，并同时改善双组分ES纤维的耐盐分腐蚀能力。
具体实施方式
N-马来酰化壳聚糖的制备例1
制备例1：将1g壳聚糖溶于25mL质量分数为3％的乙酸溶液中，加入20mL无水乙醇后，再加入1g吡啶，搅拌成均相，将5mL含一定量马来酸酐的无水乙醇溶液搅拌下加入反应器，室温反应2h，产物用250mL无水乙醇沉淀、离心，并分别用150mL无水乙醇洗涤4次，用30mL蒸馏水溶解，置蒸馏水透析48h，真空冷冻干燥得产物。
碳纳米管/二氧化硅复合材料的制备例1-3
制备例1-3中碳纳米管选自北京德科岛金科技有限公司，型号为CNT104；二氧化硅气凝胶选自寿光市邦泽化工有限公司，型号为BT30；聚酰胺纤维选自淄博百纳新材料科技有限公司，型号为PA6.6；聚二甲基二烯丙基氯化铵选自张家港凯宝来环保科技有限公司，型号为KH2020。
制备例1：(1)将3kg碳纳米管置于10kg酸溶液中超声后，在70℃下酸化6h，加水和0.5kg十二烷基硫酸钠，配制成溶度为0.3g/L的碳纳米管悬浮液，酸溶液由质量比为3:1的盐酸和硝酸混合制成；
(2)将10kg聚酰胺纤维置于10kg去离子水中，超声，至聚酰胺纤维呈单丝分散，烘干备用；
(3)将步骤(2)所得聚酰胺纤维加入到3kg浓度为2g/L的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中，搅拌后抽滤，去离子水洗涤2次；
(4)将碳纳米管悬浮液滴涂在3kg二氧化硅气凝胶上，静置24h后，加入步骤(3)制得的聚酰胺纤维，混合均匀，冷冻干燥，制得复合材料，冷冻干燥温度为-40℃，压力为0.5Pa，干燥时间为40h。
制备例2：(1)将4kg碳纳米管置于9kg酸溶液中超声后，在73℃下酸化5.5h，加水和0.8kg十二烷基硫酸钠，配制成溶度为0.3g/L的碳纳米管悬浮液，酸溶液由质量比为3:1的盐酸和硝酸混合制成；
(2)将8kg聚酰胺纤维置于8kg去离子水中，超声，至聚酰胺纤维呈单丝分散，烘干备用；
(3)将步骤(2)所得聚酰胺纤维加入到4kg浓度为2g/L的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中，搅拌后抽滤，去离子水洗涤3次；
(4)将碳纳米管悬浮液滴涂在4kg二氧化硅气凝胶上，静置20h后，加入步骤(3)制得的聚酰胺纤维，混合均匀，冷冻干燥，制得复合材料，冷冻干燥温度为-45℃，压力为0.6Pa，干燥时间为38h。
制备例3：(1)将5kg碳纳米管置于8kg酸溶液中超声后，在75℃下酸化5h，加水和1kg十二烷基硫酸钠，配制成溶度为0.4g/L的碳纳米管悬浮液，酸溶液由质量比为3:1的盐酸和硝酸混合制成；
(2)将6kg聚酰胺纤维置于6kg去离子水中，超声，至聚酰胺纤维呈单丝分散，烘干备用；
(3)将步骤(2)所得聚酰胺纤维加入到5kg浓度为2g/L的聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中，搅拌后抽滤，去离子水洗涤3次；
(4)将碳纳米管悬浮液滴涂在5kg二氧化硅气凝胶上，静置22h后，加入步骤(3)制得的聚酰胺纤维，混合均匀，冷冻干燥，制得复合材料，冷冻干燥温度为-50℃，压力为0.7Pa，干燥时间为36h。
实施例
以下实施例和对比例中双组分ES纤维选自艾扩泰贸易(上海)有限公司，品名为PE/PET；三维卷曲中空纤维选自仪征市运瑞化纤有限公司，货号为YZK61B；涤纶纤维选自常熟市力达化纤原料有限公司，型号为YNF463，丙纶纤维现在威海市科龙合成纤维厂，型号为13-10，聚酯纤维选自绍兴喜能纺织科技有限公司，型号为LM-1；低熔指PP料选自苏州型号为EP315J，性能如表1所示；PET选自无锡塑博仕塑化有限公司，型号为CH-610，PEG选自上海钰化实业有限公司，型号为PEG2000；环保树脂胶选自东莞市聚力胶粘制品有限公司，型号为JL-469。
表1低熔指PP料的性能测试结果
Figure BDA0003322571390000061
实施例1：一种新型过滤滤材，其制备方法包括以下步骤：
S1、纤维混合：将双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维混合，形成混合纤维，按质量比，双组分ES纤维:三维卷曲中空纤维＝1:1.5；双组分ES纤维的细度为0.07mm，长度为64mm，三维卷曲中空纤维的细度为0.07mm，长度为64mm；
S2、梳理加工：将双组分ES纤维经开松后，再进行梳理，形成纤维网，最后经铺网形成30g/m2的底部基层，双组分ES纤维的细度为0.07mm，长度为64mm；
将混合纤维经开松后，再进行双道夫杂乱梳理，然后进行铺网，形成混合网层；
S3、针刺加工：将混合网层进行针刺，制得45g/m2的上部滤层，针刺密度为65针/cm2；
S4、喷胶重叠：将环保树脂胶和水按照1:1.5的质量比混合均匀，均匀喷洒在上部滤层上，将底部基层与上部滤层叠合在一起，经压辊预压，环保树脂胶和水的混合物喷涂量为20g/m2，预压的压力为3MPa，预压时间为30s；
S5、融合定型：将步骤S4中所得物进行热处理，热处理温度为180℃，热处理时间为4min，速度为3m/min，然后冷却、定型；
S6、裁切收卷：将定型后的底部基层和上部滤层进行裁切和收卷，制得成品。
实施例2：一种新型过滤滤材，其制备方法包括以下步骤：
S1、纤维混合：将双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维混合，形成混合纤维，按质量比，双组分ES纤维:三维卷曲中空纤维＝1:1.5；双组分ES纤维的细度为0.07mm，长度为64mm，三维卷曲中空纤维的细度为0.07mm，长度为64mm；
S2、梳理加工：将双组分ES纤维经开松后，再进行梳理，形成纤维网，最后经铺网形成25g/m2的底部基层，双组分ES纤维的细度为0.07mm，长度为64mm；
将混合纤维经开松后，再进行双道夫杂乱梳理，然后进行铺网，形成混合网层；
S3、针刺加工：将混合网层进行针刺，制得35g/m2的上部滤层，针刺密度为75针/cm2；
S4、喷胶重叠：将环保树脂胶和水按照1:1.8的质量比混合均匀，均匀喷洒在上部滤层上，将底部基层与上部滤层叠合在一起，经压辊预压，环保树脂胶和水的混合物喷涂量为15g/m2，预压的压力为3.3MPa，预压时间为25s；
S5、融合定型：将步骤S4中所得物进行热处理，热处理温度为160℃，热处理时间为5min，速度为5m/min，然后冷却、定型；
S6、裁切收卷：将定型后的底部基层和上部滤层进行裁切和收卷，制得成品。
实施例3：一种新型过滤滤材，其制备方法包括以下步骤：
S1、纤维混合：将双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维混合，形成混合纤维，按质量比，双组分ES纤维:三维卷曲中空纤维＝1:1.5；双组分ES纤维的细度为0.07mm，长度为64mm，三维卷曲中空纤维的细度为0.07mm，长度为64mm；
S2、梳理加工：将双组分ES纤维经开松后，再进行梳理，形成纤维网，最后经铺网形成35g/m2的底部基层，双组分ES纤维的细度为0.07mm，长度为64mm；
将混合纤维经开松后，再进行双道夫杂乱梳理，然后进行铺网，形成混合网层；
S3、针刺加工：将混合网层进行针刺，制得55g/m2的上部滤层，针刺密度为85针/cm2，上部滤层的厚度为3mm；
S4、喷胶重叠：将环保树脂胶和水按照1:2的质量比混合均匀，均匀喷洒在上部滤层上，将底部基层与上部滤层叠合在一起，经压辊预压，环保树脂胶和水的混合物喷涂量为25g/m2，预压的压力为3.5MPa，预压时间为20s；
S5、融合定型：将步骤S4中所得物进行热处理，热处理温度为200℃，热处理时间为3min，速度为4m/min，然后冷却、定型；
S6、裁切收卷：将定型后的底部基层和上部滤层进行裁切和收卷，制得成品。
实施例4：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，双组分ES纤维与三维卷曲中空纤维的质量比为1:1.8。
实施例5：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，双组分ES纤维与三维卷曲中空纤维的质量比为1:2。
实施例6：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，双组分ES纤维的细度为0.05mm，长度为55mm，步骤S1中，三维卷曲中空纤维的细度为0.06mm，长度为51mm。
实施例7：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，双组分ES纤维的细度为0.09mm，长度为70mm，步骤S1中，三维卷曲中空纤维的细度为0.09mm，长度为75mm。
实施例8：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，底部基层采用低熔点纤维，低熔点纤维的细度为0.07mm，长度为64mm，低熔点纤维为涤纶纤维。
实施例9：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，底部基层采用低熔点纤维，低熔点纤维的细度为0.05mm，长度为55mm，低熔点纤维为丙纶纤维。
实施例10：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，底部基层采用低熔点纤维，低熔点纤维的细度为0.09mm，长度为70mm，低熔点纤维为聚酯纤维。
实施例11：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，定型后的底部基层经烫平，烫平温度为200℃。
实施例12：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，定型后的底部基层经烫平，烫平温度为220℃。
实施例13：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，双组分ES纤维由皮层母粒和芯层母粒按照2:1的质量比挤出喷丝制得，熔融温度为290℃，芯层母粒采用低熔指PP料，低熔指PP料的性能如表1所述，皮层母粒由以下组分挤出造粒制得：10kg PET、3.5kg PEG、2.5kg N-马来酰化壳聚糖、3kg碳纳米管/二氧化硅复合材料、2kg罗布麻纤维，碳纳米管/二氧化硅复合材料选自碳纳米管/二氧化硅复合材料的制备例1，N-马来酰化壳聚糖选自N-马来酰化壳聚糖的制备例1。
实施例14：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，双组分ES纤维由皮层母粒和芯层母粒按照2.5:1.5的质量比挤出喷丝制得，熔融温度为290℃，芯层母粒采用低熔指PP料，皮层母粒由以下组分挤出造粒制得：13kg PET、4.5kg PEG、3.5kg N-马来酰化壳聚糖、4kg碳纳米管/二氧化硅复合材料、3kg罗布麻纤维，碳纳米管/二氧化硅复合材料选自碳纳米管/二氧化硅复合材料的制备例2，N-马来酰化壳聚糖选自N-马来酰化壳聚糖的制备例1。
实施例15：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，双组分ES纤维由皮层母粒和芯层母粒按照3:2的质量比挤出喷丝制得，熔融温度为290℃，芯层母粒采用低熔指PP料，皮层母粒由以下组分挤出造粒制得：15kg PET、5kg PEG、4.5kg N-马来酰化壳聚糖、6kg碳纳米管/二氧化硅复合材料、4kg罗布麻纤维，碳纳米管/二氧化硅复合材料选自碳纳米管/二氧化硅复合材料的制备例3，N-马来酰化壳聚糖选自N-马来酰化壳聚糖的制备例1。
实施例16：一种新型过滤滤材，与实施例13的区别在于，碳纳米管/二氧化硅复合材料由碳纳米管和二氧化硅气凝胶混合，置于80℃下烘干12h制得。
实施例17：一种新型过滤滤材，与实施例13的区别在于，皮层母粒中未添加N-马来酰化壳聚糖。
实施例18：一种新型过滤滤材，与实施例13的区别在于，皮层母粒中未添加碳纳米管/二氧化硅复合材料。
实施例19：一种新型过滤滤材，与实施例13的区别在于，皮层母粒中未添加罗布麻纤维。
实施例20：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，双组分ES纤维的细度为0.03mm，长度为64mm。
实施例21：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，双组分ES纤维的细度为0.12mm，长度为64mm。
实施例22：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，三维卷曲中空纤维的细度为0.04mm，长度为64mm。
实施例23：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，三维卷曲中空纤维的细度为0.12mm，长度为64mm。
对比例
对比例1：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维的质量比为1:1。
对比例2：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维的质量比为1:2.5。
对比例3：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，底部基层的单位面积重量为20g/m2。
对比例4：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，底部基层的单位面积重量为40g/m2。
对比例5：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，上部滤层的单位面积重量为25g/m2。
对比例6：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，上部滤层的单位面积重量为65g/m2。
对比例7：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，热处理温度为140℃。
对比例8：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，热处理温度为220℃。
对比例9：一种新型过滤滤材，与实施例1的区别在于，将步骤S2制得的底部基层经双道夫杂乱梳理，然后进行针刺，再与上部滤层喷胶重叠。
对比例10：一种高性能滤料，采用常规化纤滤料梳理设备，设计单位面积质量550gsm的PPS滤料产品，迎尘层与非迎尘层纤维含量分别为50wt％和50wt％，采用100wt％PPS基布，其中迎尘层以常规PPS、超细0.9DPPS、三叶形2.5DPPS纤维按照质量比1:1:1比例均匀混合后喂入梳理设备中，非迎尘层以100wt％常规2DPPS纤维，喂入梳理设备中，梳理机加工速度为常规工艺的97％，梳理形成均匀一致的纤维毛网。采用常规加工工艺，将PPS滤料针刺复合成型，产品经600℃、18m/min的烧毛温度、速度进行烧毛处理成型。
性能检测试验
一、底部基层的性能检测：按照实施例1-23和对比例1-9中的方法制备滤材，取步骤S2中的底部基层，按照以下方法检测底部基层的单层性能，将检测结果记录于表2中。
1、厚度：按照DIN EN ISO 9073-2-1977《纺织品无纺布试验方法第2部分：厚度测定》进行检测；
2、透气性能：按照DIN EN ISO 9237《纺织品纤维透气性测定》进行检测；
3、拉伸强度：按照DIN EN 29073-3《纺织品非织造布试验方法第3部分：断裂强度和伸长率的测定》进行检测；
4、阻力(0.3μm@5.33cm/s)：按照ISO/TS 11155-1-2001《道路车辆乘员舱内空气滤清器第1部分：颗粒过滤试验》进行检测；
5、光滑平整度：对底部基层表面进行感官评价，并进行等级划分，其中A级：表面非常光滑、平整，无参差杂乱的纤维；B级：表面光滑、平整，无杂乱的纤维；C级：表面粗糙，有较少纤维；D级：表面非常粗糙，有较多纤维。
表2底部基层的性能检测结果
Figure BDA0003322571390000111
Figure BDA0003322571390000121
由表2中数据可以看出，实施例1-12制备的底部基层透气性能好，且阻力小，不易由于粉尘堵塞造成阻力增大，且表面光滑，不易堆积粉尘，拉伸强度大，若有粉尘堆积，防止纤维断裂，造成二次污染。
且实施例11-12中底部基层经烫平处理，底部基层的表面更加光滑，表面无参差杂乱的纤维，不易堆积粉尘，增加滤料的阻力。
实施例13-15中使用本申请制备的双组分ES纤维，由检测结果可知，底部基层的拉伸强度与实施例1-12相比，得到明显的改善，说明本申请制备的双组分ES纤维具有较好的拉伸性能，增大底部基层的容尘量，防止底部基层的表面因积尘较多而出现断裂纤维，导致二次污染。
实施例16因使用的碳纳米管/二氧化硅复合材料仅由碳纳米管和二氧化硅分散液简单混合制成，由检测结果可知，底部基层的拉伸强度与实施例13-15相比，明显下降。
实施例17因制备皮层母粒时未使用N-马来酰化壳聚糖，由检测结果可知，对于底部基层的拉伸强度、透气性能与实施例13-15相比无较明显的变化。
实施例18因皮层母粒中未添加碳纳米管/二氧化硅复合材料，由检测结果可知，底部基层的力学性能下降。
实施例19因皮层母粒中未添加罗布麻纤维，底部基层的横向和纵向拉伸强度均有所下降，说明罗布麻纤维能有效改善双组分ES纤维的拉伸强度，防止底部基层上双组分ES纤维断裂，引起二次污染。
实施例20位双组分ES纤维的细度变小，当热融时，较细的纤维难以相互粘合，孔隙较大，透气性能较好，透气量大，阻力小，过滤效果较差。
实施例21为双组分ES纤维的细度变大，当梳理后热融时，相互靠近的纤维粘合在一起，导致透气性能下降，透气量变小，阻力增大。
实施例22-23、对比例1-2、对比例5-6和实施例1制备的底部基层性能检测相同。
对比例3-4因底部基层的单位面积重量改变，其中对比例3因底部基层的单位面积重量下降，底部基层中双组分ES纤维稀疏、不紧密，导致底部基层的拉伸性能下降，且透气量升高，阻力下降，过滤效果变差；对比例4因底部基层的单位面积重量变大，双组分ES纤维变得紧密，导致透气性下降，阻力升高。
对比例7-8因热处理温度改变，对比例7为热处理温度下降，导致热融不充分，双组分ES纤维粘结不紧密，拉伸强度下降，透气量大，阻力小，过滤效果较差；对比例8为热处理温度升高，双组分ES纤维完全熔融，形成类薄膜层，导致透气性能下降，阻力变大。
对比例9将双组分ES纤维镜杂乱梳理后，进行针刺，制得底部基层，经杂乱后，对双组分ES纤维造成损伤，而导致底部基层的拉伸强度变差，且针刺制得的底部基层透气量大，阻力小，过滤效果差。
二、上部滤层的性能检测：按照实施例1-23和对比例1-9中的方法制备滤材，取步骤S3中的上部滤层，按照以下方法检测底部基层的单层性能，将检测结果记录于表3中。
1、厚度：按照DIN EN ISO 9073-2-1977《纺织品无纺布试验方法第2部分：厚度测定》进行检测；
2、透气性能：按照DIN EN ISO 9237《纺织品纤维透气性测定》进行检测；
3、拉伸强度：按照DIN EN 29073-3《纺织品非织造布试验方法第3部分：断裂强度和伸长率的测定》进行检测；
4、阻力(0.3μm@5.33cm/s)：按照ISO/TS 11155-1-2001《道路车辆乘员舱内空气滤清器第1部分：颗粒过滤试验》进行检测；
5、颗粒过滤效率[NaCl0.3μm@60L/min(2％)]：按照NIOSH 42CFR-84进行检测。
表3上部滤层的性能检测结果
Figure BDA0003322571390000131
Figure BDA0003322571390000141
由表3中数据可以看出，实施例1-12制备的上部滤层透气性能好，且阻力小，不易由于粉尘堵塞造成阻力增大，拉伸强度大，不易断裂，同时以60L/min的风速进行检测时，上部滤层对0.3μm的尘埃过滤效果达到89％以上。
其中实施例8-10为底部基层使用低熔点纤维制成，因此实施例8-10制成的上部滤层与实施例1相同，性能检测相同。
实施例13-15中使用本申请制备的双组分ES纤维，由检测结果可知，上部滤层的拉伸强度与实施例1-12相比，得到明显的改善，说明本申请制备的双组分ES纤维具有较好的拉伸性能，增大上部滤层的容尘量，防止上部滤层的表面因积尘较多而出现断裂纤维，导致二次污染。
实施例16因使用的碳纳米管/二氧化硅复合材料仅由碳纳米管和二氧化硅分散液简单混合制成，由检测结果可知，上部滤层的拉伸强度与实施例13-15相比，明显下降。
实施例17因制备皮层母粒时未使用N-马来酰化壳聚糖，由检测结果可知，对于上部滤层的拉伸强度、透气性能与实施例13-15相比无较明显的变化。
实施例18因皮层母粒中未添加碳纳米管/二氧化硅复合材料，由检测结果可知，上部滤层的力学性能下降。
实施例19因皮层母粒中未添加罗布麻纤维，上部滤层的横向和纵向拉伸强度均有所下降，说明罗布麻纤维能有效改善双组分ES纤维的拉伸强度，防止上部滤层中双组分ES纤维断裂，引起二次污染。
实施例20和实施例22分别因双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维的细度变小，导致透气性能变大，阻力变小，且拉伸强度下降；而实施例21和实施例23中分别使用细度变大的双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维，虽然过滤效果好，但导致透气性能下降，阻力变大。
对比例1-2中上部滤层内双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维的质量比改变，对比例1中三维卷曲中空纤维的用量减少，使得上部滤层的力学性能下降，透气性能变差。
对比例5-6因上部滤层的单位面积重量改变，其中对比例5因上部滤层的单位面积重量下降，上部滤层中双组分ES纤维稀疏、不紧密，导致上部滤层的拉伸性能下降，且透气量升高，阻力下降，过滤效果变差；对比例6因上部滤层的单位面积重量变大，双组分ES纤维变得紧密，导致透气性下降，阻力升高。
对比例7-8因热处理温度改变，对比例7为热处理温度下降，导致热融不充分，双组分ES纤维粘结不紧密，拉伸强度下降，透气量大，阻力小，过滤效果较差；对比例8为热处理温度升高，双组分ES纤维完全熔融，形成类薄膜层，导致透气性能下降，阻力变大。
三、按照实施例1-23和对比例1-10中的方法制备滤材，并按照以下方法检测滤材整体的性能，将检测结果记录于表4中。
1、单位面积重量：按照DIN EN 29073-1-1992《纺织品非织物的检验方法第1部分：单位面积的质量测定》进行检测；
3、厚度：按照DIN EN ISO 9073-2-1977《纺织品无纺布试验方法第2部分：厚度测定》进行检测；
4、透气性能：按照DIN EN ISO 9237《纺织品纤维透气性测定》进行检测；
5、拉伸强度：按照DIN EN 29073-3《纺织品非织造布试验方法第3部分：断裂强度和伸长率的测定》进行检测；
6、阻力(0.3μm@5.33cm/s)：按照ISO/TS 11155-1-2001《道路车辆乘员舱内空气滤清器第1部分：颗粒过滤试验》进行检测；
7、颗粒过滤效率：
①、测试粒径为0.3μm的NaCl，测试风速为5.33cm/s(2％)：按照ISO/TS 11155-1进行检测；
②、测试粒径为0.3μm的A2 Dust，测试风速为0.2m/s：按照ISO/TS 11155-1进行检测；
③、测试粒径为1.0μm的A2 Dust，测试风速为0.2m/s：按照ISO/TS 11155-1进行检测；
④、测试粒径为5.0μm的A2 Dust，测试风速为0.2m/s：按照ISO/TS 11155-1进行检测；
8、容尘量[ISO fine@+200Pa/0.2m/s(75mg/m3)]：按照ISO/TS 11155-1进行检测。
表4新型过滤滤材的性能测试结果
Figure BDA0003322571390000151
Figure BDA0003322571390000161
结合实施例1-12和表4，可以看出，实施例1-12制备的新型铝材具有透气性能好，阻力小，容尘量大，力学性能好的优点，且对于粒径为5μm的灰尘颗粒，其过滤效率达到99.5％以上，而对于0.3μm的粉尘，在5.33cm/s的风速下，其过滤效率能达到84％以上，而0.3μm的粉尘在0.2m/s的风速下，过滤效率能到89％以上，过滤效果好。
实施例13-15中因底部基层和上部滤层中使用本申请制备的双组分ES纤维，可以看出，拉伸强度得到了明显改善，说明本申请制备的双组分ES纤维具有较好的拉伸性能，防止上部滤层的表面因积尘较多而出现断裂纤维，导致二次污染。
实施例16因使用的碳纳米管/二氧化硅复合材料仅由碳纳米管和二氧化硅分散液简单混合制成，由检测结果可知，滤材的拉伸强度与实施例13-15相比，明显下降。
实施例17因制备皮层母粒时未使用N-马来酰化壳聚糖，由检测结果可知，对于滤材的拉伸强度、透气性能与实施例13-15相比无较明显的变化。
实施例18因皮层母粒中未添加碳纳米管/二氧化硅复合材料，由检测结果可知，滤材的力学性能下降。
实施例19因皮层母粒中未添加罗布麻纤维，滤材的横向和纵向拉伸强度均有所下降，说明罗布麻纤维能有效改善双组分ES纤维的拉伸强度，防止滤材中双组分ES纤维断裂，引起二次污染。
实施例20和实施例22分别因双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维的细度变小，导致透气性能变大，阻力变小，且拉伸强度下降，对尘埃颗粒的过滤效果下降；而实施例21和实施例23中分别使用细度变大的双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维，虽然过滤效果好，但导致透气性能下降，阻力变大。
对比例1-2中滤材内双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维的质量比改变，对比例1中三维卷曲中空纤维的用量减少，使得滤材的力学性能下降，透气性能变差。
对比例5-6因滤材内上部滤层的单位面积重量改变，其中对比例5因上部滤层的单位面积重量下降，上部滤层中双组分ES纤维稀疏、不紧密，导致上部滤层的拉伸性能下降，且透气量升高，阻力下降，过滤效果变差；对比例6因上部滤层的单位面积重量变大，双组分ES纤维变得紧密，导致透气性下降，阻力升高。
对比例7-8因热处理温度改变，对比例7为热处理温度下降，导致上部滤层和底部基层内的双组分ES纤维热融不充分，粘结不紧密，拉伸强度下降，透气量大，阻力小，过滤效果较差；对比例8为热处理温度升高，双组分ES纤维完全熔融，在上部滤层和底部基层内形成类薄膜层，导致透气性能下降，阻力变大。
对比例9中底部基层内双组分ES纤维经过杂乱梳理后，针刺后与上部滤层叠合，制成的滤材，透气量大，阻力小，过滤效果差。
对比例10为现有技术制备的滤材，其容尘量、过滤效果等性能均不及本申请制备的滤材。
四、按照实施例1和实施例13-19中的方法制备滤材，并取S2制备的底部基层，检测底部基层的吸湿性、盐分吸收能力和耐盐腐蚀性，将检测结果记录于表5中。
1、吸湿放湿性参数ΔMR：
(1)选取约1g重量的滤材样本3份，将其放置于已知质量的称量瓶中，放入60℃的干燥机中，拿下瓶盖，预备干燥30分钟后，盖上瓶盖将称量瓶取出；(2)将称量瓶放入20℃×65％RH环境的恒温恒湿机中，拿下瓶盖，平衡24小时后，盖上瓶盖，取出称量瓶，使用精密天平称重，称得的质量减去称量瓶的质量即为样本重量W1；(3)将称量瓶放入30℃×90％RH环境的恒温恒湿机中，拿下瓶盖，平衡24小时后，盖上瓶盖，取出称量瓶，使用同台精密天平称重，称得的质量减去称量瓶的质量即为样本重量W2；(4)将称量瓶放在105℃的干燥机中，拿下瓶盖，干燥2小时后，盖上瓶盖取出，并在干燥皿中常温冷却后，使用同台精密天平称重，称得的质量减去称量瓶的质量即为样本重量W3；(5)计算：MR1(％)＝(W1-W3)/W3；MR2(％)＝(W2-W3)/W3，吸湿率差ΔMR(％)＝MR2-MR1，结果取3个滤材样本的平均值。
2、盐分吸收能力：取滤材样本10g，将其置于1L海水中，测量海水中氯离子和钠离子的浓度，常温放置7天后，将滤材样本取出，再次检测海水中氯离子和钠离子的浓度，计算吸收率(％)＝(初始海水中氯离子浓度-7天后海水中氯离子浓度)/初始海水中氯离子浓度。
3、耐盐腐蚀性：将滤材样本称重(G1)后放置于1L海水中，在50℃下放置30天，取出，烘干，称重(G2)，计算腐蚀率(5)：[(G2-G1)/G1]。
表5新型过滤滤材的吸湿性和耐腐蚀性检测结果
Figure BDA0003322571390000181
结合实施例1、实施例13-19和表5中的数据，可以看出，实施例1制备的新型过滤滤材对于环境内湿度的吸收调节能力较弱，且氯离子和钠离子的吸收能力较差，对海水的腐蚀抵抗能力较弱。
而实施例13-15中上部滤层和底部基层使用本申请制备的双组分ES纤维，制成的新型过滤滤材的吸湿率达到2.4-2.8％，而氯离子和钠离子的吸收率达到90％以上，而且耐腐蚀性强。
实施例16中制备双组分ES纤维时使用的碳纳米管/二氧化硅复合材料仅由碳纳米管和纳米二氧化硅分散液混合、烘干制得，由检测结果可知，滤材的吸湿率、氯离子和钠离子的吸收能力以及耐腐蚀性下降。
实施例17中制备双组分ES纤维时未使用N-马来酰化壳聚糖，由检测结果可知，与实施例13-15相比，实施例17制备的滤材的吸湿性下降明显，氯离子和钠离子的吸收率降低不明显，说明N-马来酰化壳聚糖能有效提升滤材的吸湿效果。
对比例18中未添加碳纳米管/氧化硅复合材料，制成的新型过滤滤材的吸湿效果变差，且氯离子和钠离子吸收力、耐腐蚀性变差。
实施例19中未添加罗布麻纤维，实施例19制备的新型过滤滤材与实施例13-15相比，吸湿性下降，耐盐腐蚀能力下降。
由此说明添加本申请制备的双组分ES纤维能改善滤材的吸湿效果、盐分吸收效果和耐盐腐蚀能力。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种新型过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、纤维混合：将双组分ES纤维和三维卷曲中空纤维混合，形成混合纤维，按质量比，双组分ES纤维:三维卷曲中空纤维=1:1.5-2；
S2、梳理加工：将双组分ES纤维或低熔点纤维经开松后，再进行梳理，形成纤维网，最后经铺网形成25-35g/m2的底部基层；
将混合纤维经开松后，再进行双道夫杂乱梳理，然后进行铺网，形成混合网层；
S3、针刺加工：将混合网层进行针刺，制得35-55g/m2的上部滤层；
S4、喷胶重叠：将环保树脂胶和水按照1:1.5-2的质量比混合均匀，均匀喷洒在上部滤层上，将底部基层与上部滤层叠合在一起，经压辊预压；
S5、融合定型：将步骤S4中所得物进行热处理，热处理温度为160-200℃，然后冷却、定型；
S6、裁切收卷：将定型后的底部基层和上部滤层进行裁切和收卷，制得成品。
2.根据权利要求1所述的新型过滤材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1和步骤S2中双组分ES纤维的细度为0.05-0.09mm，长度为55-70mm；
步骤S2中低熔点纤维的长度为0.05-0.09mm，长度为55-70mm。
3.根据权利要求1所述的新型过滤材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中三维卷曲中空纤维的纤维细度为0.06-0.09mm，长度为51-75mm。
4.根据权利要求1所述的新型过滤材料的制备方法，其特征在于，所述热处理时间为1-5min，速度为3-5m/min。
5.根据权利要求1所述的新型过滤材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中针刺密度为65-85针/cm2。
6.根据权利要求1所述的新型过滤材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，环保树脂胶和水的混合物喷涂量为15-25g/m2。
7.根据权利要求1所述的新型过滤材料的制备方法，其特征在于，所述双组分ES纤维由皮层母粒和芯层母粒按照2-3:1-2的质量比挤出喷丝制得，芯层母粒采用低熔指PP料，皮层母粒由包括以下重量份的组分挤出造粒制得：10-15份PET、3.5-5份PEG、2.5-4.5份N-马来酰化壳聚糖、3-6份碳纳米管/二氧化硅复合材料、2-4份罗布麻纤维。
8.根据权利要求7所述的新型过滤材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管/二氧化硅复合材料的制备方法如下：（1）将3-5重量份碳纳米管置于酸溶液中超声后，在70-75℃下酸化5-6h，加水和0.5-1重量份十二烷基硫酸钠，配制成溶度为0.2-0.4g/L的碳纳米管悬浮液；
（2）将6-10重量份聚酰胺纤维置于去离子水中，超声，至聚酰胺纤维呈单丝分散，烘干备用；
（3）将步骤（2）所得聚酰胺纤维加入到3-5重量份聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液中，搅拌后抽滤，去离子水洗涤2-3次；
（4）将碳纳米管悬浮液滴涂在3-5重量份二氧化硅气凝胶上，静置后，加入步骤（3）制得的聚酰胺纤维，混合均匀，冷冻干燥，制得复合材料。
9.根据权利要求8所述的新型过滤材料的制备方法，其特征在于，还包括烫平整理，将冷却、定型后的底部基层进行烫平，烫平温度为200-220℃。
10.一种新型过滤滤材，其特别在于，由权利要求1-9任一项所述的新型过滤材料的制备方法制成。
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