CN113981562A - 一种工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂pla生物基可降解纤维过滤材料的制备方法 - Google Patents
一种工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂pla生物基可降解纤维过滤材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113981562A CN113981562A CN202111204560.5A CN202111204560A CN113981562A CN 113981562 A CN113981562 A CN 113981562A CN 202111204560 A CN202111204560 A CN 202111204560A CN 113981562 A CN113981562 A CN 113981562A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- activated carbon
- pla
- nano activated
- carbon particle
- doped
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 211
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 117
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 title claims abstract description 105
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 title claims abstract description 105
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 12
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 56
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 56
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 26
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 18
- 238000009960 carding Methods 0.000 claims description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 10
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 10
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 16
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 16
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 9
- HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 2,3,7,8-tetrachloro-dibenzo-p-dioxin Chemical compound O1C2=CC(Cl)=C(Cl)C=C2OC2=C1C=C(Cl)C(Cl)=C2 HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- MVPPADPHJFYWMZ-IDEBNGHGSA-N chlorobenzene Chemical group Cl[13C]1=[13CH][13CH]=[13CH][13CH]=[13CH]1 MVPPADPHJFYWMZ-IDEBNGHGSA-N 0.000 description 4
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Substances ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 4
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- -1 Polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000889 poly(m-phenylene isophthalamide) Polymers 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/88—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
- D01F6/92—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyesters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D39/02—Loose filtering material, e.g. loose fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B9/00—Making granules
- B29B9/02—Making granules by dividing preformed material
- B29B9/06—Making granules by dividing preformed material in the form of filamentary material, e.g. combined with extrusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/05—Filamentary, e.g. strands
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/02—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
- B01D2239/0216—Bicomponent or multicomponent fibres
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
本发明公开一种工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法,包括掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒的制备、掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒与PLA树脂母粒混料、挤出、纺丝等中间处理步骤;以及经过集束、加卷、短切等操作后,制作成纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解短纤维。采用本发明公开的上述技术方案得到一种生物可降解性能,还具有吸附性能且可用于低温工业烟气颗粒物过滤的过滤材料。本发明公开的过滤材料不仅环保易降解,且过滤效率较高。
Description
技术领域
本发明涉及纤维过滤材料纸板领域,尤其涉及的是一种工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法。
背景技术
随着环保要求提高,塑料制品将逐步被淘汰。目前,大多数化学纤维为不可降解纤维,纤维制品在服用、产业用、装饰用等方面已经广泛应用,它们被使用后如何处置成为难题。
在工业烟气治理领域,纤维过滤材料是过滤粉尘颗粒物的常用材料。目前纤维过滤材料多以聚酯(PET)、亚克力(DT)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、间位芳纶(PMIA)等不可降解纤维为原料。
上述材料使用后变成的废旧材料,难以被降解处理,造成了“二次污染”的问题。
一方面,纤维过滤材料用来去除工业烟气中的粉尘颗粒物,用来保护环境;另一方面,使用后的纤维过滤材料自身的处理却给环境带来压力,该技术问题的存在,使生物可降解纤维过滤材料的研发、生产、使用越发迫切。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的:
一种工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将纳米活性炭颗粒放入真空烘箱中进行真空干燥,干燥温度为 105-120℃,干燥时间为8-10h;
依次取干燥后纳米活性炭颗粒、偶联剂、分散剂加入到PLA树脂中,边加边用电动搅拌器进行搅拌,搅拌速率为1000-3000r/min,时间为1.5-2h,充分混合均匀;
其中,控制加入的干燥纳米活性炭颗粒质量占总体系质量百分比为10-30%、偶联剂为5-10%、分散剂为10-15%、PLA树脂为45-75%;
将上述混合好的原料从双螺杆挤出机的料斗中投入,螺杆挤出机温区温度控制在205-215℃,使其加热熔融,经挤出、冷却后造粒,得到掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒;
(2)将步骤(1)制作的掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒置入真空烘箱中进行干燥,干燥温度为105-120℃,干燥时间为8-10h;
将干燥后的掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒与PLA树脂母粒混合均匀后置入双螺杆挤出机,控制掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒占总体系质量百分比为 10-20%,PLA树脂母粒质量百分比为80-90%,控制双螺杆挤出机温区温度为 205-215℃,螺杆挤出压力8MPa;
树脂母粒经螺杆加热熔融挤出后,依次经过纺丝箱体、计量泵、喷丝板,经喷丝板成丝后进入纺丝甬道,利用测吹风系统进行冷却,再进行卷绕;
(3)将卷绕好的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维长丝筒进行集束、加卷、短切,制作成纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解短纤维。
优选地,所述步骤(1)中控制干燥后的纳米活性炭颗粒的水分为30ppm;
所述步骤(2)中控制干燥后的掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒的水分为30ppm。
优选地,所述步骤(2)中控制纺丝箱体内温度为215-220℃。
优选地,所述步骤(2)中利用测吹风系统进行冷却时,控制风温23℃,风速0.35-0.40m/min。
优选地,所述步骤(2)中,卷绕过程如下:
经过测风系统冷却后,依次经过油轮、导丝盘、卷绕辊,控制纺丝速度为 800-1000m/min,控制纤维细度为2.0-2.2dtex。
优选地,所述工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法还包括将步骤3制得的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解短纤维经过开松、混合、梳理、铺网、铺基布、预刺、第一道针刺、第二道针刺工序制作成过滤材料。
优选地,所述步骤(3)中控制短纤维的卷曲数为12-15个/25cm,长度为 65mm。
优选地,所述开松采用开松机进行,控制开松机速度为5.5-6.5m/min;
混合是利用大仓混棉机旋风分离器的旋风作用,使纤维一层一层落下,达到充分混合的目的,控制旋风线速度为0.8-1.0m/min;
梳理是利用罗拉梳理机锡林、道夫、工作辊、转移辊相互之间的配合作用,使纤维块梳理成相互顺直的单纤维,从而形成纤网,控制梳理成网速度为 60-65m/min;
铺网采用铺网小车带着梳理好的纤网往复移动,采取横铺直取的方式完成铺网,往复移动的速度为60-65m/min,向前移动的速度为5-6m/min;在铺网的同时将基布放入两层纤网之间,基布放卷的速度与纤维向前移动速度一致;
预刺是利用单针板针刺机将蓬松的纤维与基布初步结合到一起,使其具有一定的强力和厚度,控制针刺深度为9-10mm,针刺密度为30-50p/cm2。
优选地,所述第一道针刺是将经预测后的针刺毡进一步加固,使针刺毡具备过滤材料的基本性能,控制针刺深度为6.8-7.4mm,针刺密度为300-350p/cm2;
优选地,所述第二道针刺是在第一道针刺的基础上进行针刺,控制针刺深度为6.0-6.4mm,针刺密度为350-370p/cm2。
本发明相比现有技术具有以下优点:
本发明公开一种工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法,本发明具有如下发明改进点,并取得如下有益效果:
1、本发明提出一种纳米活性炭颗粒掺杂PLA树脂切片,经熔融纺丝后形成改性PLA生物可降解纤维,并将其制备成过滤材料的方法。
2、本发明利用PLA本身就具备完全生物可降解性能,活性炭本身对环境无危害,因此本发明提出的纳米活性炭颗粒掺杂PLA纤维,不仅具有生物可降解性能,还具有吸附性能;
3、本发明中利用纳米活性炭的存在一定程度改善了PLA的耐温性能,其制备的过滤材料可用于低温工业烟气颗粒物过滤领域,增加了应用领域范围。
附图说明
图1是本发明实施例中二噁英吸附性能测试示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法
1、掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒的制备
将纳米活性炭颗粒放入真空烘箱中进行真空干燥,干燥温度为105℃,干燥时间为8h,控制纳米活性炭颗粒的水分为30ppm。依次将干燥后的纳米活性炭颗粒、偶联剂、分散剂加入到的PLA树脂中,边加边用电动搅拌器进行搅拌,搅拌速率为3000r/min,时间为1.5h。控制加入的干燥纳米活性炭颗粒质量比例为10%、偶联剂为5%、分散剂为10%、PLA树脂为75%。
将上述混合好的原料从双螺杆挤出机的料斗中投入,螺杆挤出机温区温度控制在205℃,使其加热熔融,经挤出、冷却后造粒。
2.PLA纤维纺丝
将步骤1制作的掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒置入真空烘箱中进行干燥,干燥温度为105℃,干燥时间为8h,控制掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒的水分为30ppm。将干燥后的掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒与PLA树脂母粒混合均匀后置入双螺杆挤出机,控制掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒质量比例为10%,PLA树脂母粒为90%,控制双螺杆挤出机温区温度为205℃,螺杆挤出压力8MPa。
树脂母粒经螺杆加热熔融挤出后,依次经过纺丝箱体(215℃)、计量泵、喷丝板,经喷丝板成丝后进入纺丝甬道,利用测吹风系统进行冷却(风温23℃,风速0.35m/min,再依次经过油轮、导丝盘、卷绕辊,控制纺丝速度为800m/min,控制纤维细度为2.0dtex。
将卷绕好的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维长丝筒进行集束、加卷、短切,制作成纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解短纤维,控制短纤维的卷曲数为12个/25cm,长度为65mm。
3.纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备
将步骤2制得的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解短纤维经过开松—混合—梳理—铺网—铺基布—预刺—第一道针刺—第二道针刺等工序制作成过滤材料。控制开松机速度为5.5m/min;控制混合时旋风线速度为0.8m/min;控制梳理成网速度为60m/min;控制铺网小车往复移动的速度为60m/min,向前移动的速度为5m/min;控制基布放卷的速度与纤维向前移动速度一致;控制预刺时的针刺深度为9mm,针刺密度为30p/cm2;控制第一道针刺的针刺深度为6.8mm,针刺密度为300p/cm2;控制第二道针刺的针刺深度为6.0mm,针刺密度为 350p/cm2。
4.性能测试
根据原材料的性质及参考TCNITA23101-2021《水刺非织造布及制品生物降解性能评价》可得出本实施例制备的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维及过滤材料具有生物可降解性能,见表1。
将步骤2制备好的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解短纤维根据GB/T 14337-2008《化学纤维短纤维拉伸性能试验方法》进行拉伸性能测试,结果见表2。
将步骤3制备好的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解过滤材料根据 GB/T6719-2009《袋式除尘器技术要求》进行基本性能测试,克重、厚度、透气率见表3,拉伸性能见表4。最后,根据实验室检测方法,采用固定反应床对过滤材料进行二噁英(用氯苯替代)吸附性能测试,测试示意图如图1所示,测试结果如表5中所列。
实施例2工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法
1.掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒的制备
将纳米活性炭颗粒放入真空烘箱中进行真空干燥,干燥温度为110℃,干燥时间为9h,控制纳米活性炭颗粒的水分为30ppm。依次将干燥后的纳米活性炭颗粒、偶联剂、分散剂加入到的PLA树脂中,边加边用电动搅拌器进行搅拌,搅拌速率为3000r/min,时间为1.8h。控制加入的干燥纳米活性炭颗粒质量比例为20%、偶联剂为8%、分散剂为12%、PLA树脂为60%。
将上述混合好的原料从双螺杆挤出机的料斗中投入,螺杆挤出机温区温度控制在210℃,使其加热熔融,经挤出、冷却后造粒。
2.PLA纤维纺丝
将步骤1制作的掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒置入真空烘箱中进行干燥,干燥温度为110℃,干燥时间为9h,控制掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒的水分为30ppm。将干燥后的掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒与PLA树脂母粒混合均匀后置入双螺杆挤出机,控制掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒质量比例为15%,PLA树脂母粒为85%,控制双螺杆挤出机温区温度为210℃,螺杆挤出压力8MPa。树脂母粒经螺杆加热熔融挤出后,依次经过纺丝箱体(218℃)、计量泵、喷丝板,经喷丝板成丝后进入纺丝甬道,利用测吹风系统进行冷却(风温23℃,风速 0.38m/min),再依次经过油轮、导丝盘、卷绕辊,控制纺丝速度为900m/min,控制纤维细度为2.0dtex。
将卷绕好的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维长丝筒进行集束、加卷、短切,制作成纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解短纤维,控制短纤维的卷曲数为13个/25cm,长度为65mm。
3.纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备
将步骤2制得的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解短纤维经过开松—混合—梳理—铺网—铺基布—预刺—第一道针刺—第二道针刺等工序制作成过滤材料。控制开松机速度为6.0m/min;控制混合时旋风线速度为0.9m/min;控制梳理成网速度为63m/min;控制铺网小车往复移动的速度为63m/min,向前移动的速度为5.5m/min;控制基布放卷的速度与纤维向前移动速度一致;控制预刺时的针刺深度为9.5mm,针刺密度为40p/cm2;控制第一道针刺的针刺深度为 7.2mm,针刺密度为330p/cm2;控制第二道针刺的针刺深度为6.2mm,针刺密度为360p/cm2。
4.性能测试
根据原材料的性质及参考TCNITA23101-2021《水刺非织造布及制品生物降解性能评价》可得出本实施例制备的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维及过滤材料具有生物可降解性能,见表1。
将步骤2制备好的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解短纤维根据GB/T 14337-2008《化学纤维短纤维拉伸性能试验方法》进行拉伸性能测试,结果见表2。
将步骤3制备好的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解过滤材料根据 GB/T6719-2009《袋式除尘器技术要求》进行基本性能测试,克重、厚度、透气率见表3,拉伸性能见表4。最后,根据实验室检测方法,采用固定反应床对过滤材料进行二噁英(用氯苯替代)吸附性能测试,测试示意图如图1所示,测试结果如表5中所列。
实施例3工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法
1.掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒的制备
将纳米活性炭颗粒放入真空烘箱中进行真空干燥,干燥温度为120℃,干燥时间为10h,控制纳米活性炭颗粒的水分为30ppm。依次将干燥后的纳米活性炭颗粒、偶联剂、分散剂加入到的PLA树脂中,边加边用电动搅拌器进行搅拌,搅拌速率为3000r/min,时间为2h。控制加入的干燥纳米活性炭颗粒质量比例为30%、偶联剂为10%、分散剂为15%、PLA树脂为45%。
将上述混合好的原料从双螺杆挤出机的料斗中投入,螺杆挤出机温区温度控制在215℃,使其加热熔融,经挤出、冷却后造粒。
2.PLA纤维纺丝
将步骤1制作的掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒置入真空烘箱中进行干燥,干燥温度为120℃,干燥时间为10h,控制掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒的水分为30ppm。将干燥后的掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒与PLA树脂母粒混合均匀后置入双螺杆挤出机,控制掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒质量比例为20%,PLA树脂母粒为80%,控制双螺杆挤出机温区温度为215℃,螺杆挤出压力8MPa。树脂母粒经螺杆加热熔融挤出后,依次经过纺丝箱体(220℃)、计量泵、喷丝板,经喷丝板成丝后进入纺丝甬道,利用测吹风系统进行冷却(风温23℃,风速 0.40m/min),再依次经过油轮、导丝盘、卷绕辊,控制纺丝速度为1000m/min,控制纤维细度为2.0dtex。
将卷绕好的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维长丝筒进行集束、加卷、短切,制作成纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解短纤维,控制短纤维的卷曲数为15个/25cm,长度为65mm。
3.纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备
将步骤2制得的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解短纤维经过开松—混合—梳理—铺网—铺基布—预刺—第一道针刺—第二道针刺等工序制作成过滤材料。控制开松机速度为6.5m/min;控制混合时旋风线速度为1.0m/min;控制梳理成网速度为65m/min;控制铺网小车往复移动的速度为65m/min,向前移动的速度为6m/min;控制基布放卷的速度与纤维向前移动速度一致;控制预刺时的针刺深度为10mm,针刺密度为50p/cm2;控制第一道针刺的针刺深度为 7.4mm,针刺密度为350p/cm2;控制第二道针刺的针刺深度为6.4mm,针刺密度为370p/cm2。
4.性能测试
根据原材料的性质及参考TCNITA23101-2021《水刺非织造布及制品生物降解性能评价》可得出本实施例制备的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维及过滤材料具有生物可降解性能,见表1。
将步骤2制备好的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解短纤维根据GB/T 14337-2008《化学纤维短纤维拉伸性能试验方法》进行拉伸性能测试,结果见表2。
将步骤3制备好的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解过滤材料根据 GB/T6719-2009《袋式除尘器技术要求》进行基本性能测试,克重、厚度、透气率见表3,拉伸性能见表4。最后,根据实验室检测方法,采用固定反应床对过滤材料进行二噁英(用氯苯替代)吸附性能测试,测试示意图如图1所示,测试结果如表5中所列。
对比例1
1.PLA纤维纺丝
将PLA树脂母粒置入真空烘箱中进行干燥,干燥温度为105℃,干燥时间为 8h,控制树脂母粒的水分为30ppm。将干燥后的PLA树脂母粒混合均匀后置入双螺杆挤出机,控制双螺杆挤出机温区温度为205℃,螺杆挤出压力8MPa。树脂母粒经螺杆加热熔融挤出后,依次经过纺丝箱体(215℃)、计量泵、喷丝板,经喷丝板成丝后进入纺丝甬道,利用测吹风系统进行冷却(风温23℃,风速 0.35m/min),再依次经过油轮、导丝盘、卷绕辊,控制纺丝速度为800m/min,控制纤维细度为2.0dtex。
将卷绕好的PLA生物基可降解纤维长丝筒进行集束、加卷、短切,制作成 PLA生物基可降解短纤维,控制短纤维的卷曲数为12个/25cm,长度为65mm。
2.PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备
将步骤1制得的PLA生物基可降解短纤维经过开松—混合—梳理—铺网—铺基布—预刺—第一道针刺—第二道针刺等工序制作成过滤材料。控制开松机速度为5.5m/min;控制混合时旋风线速度为0.8m/min;控制梳理成网速度为60m/min;控制铺网小车往复移动的速度为60m/min,向前移动的速度为5m/min;控制基布放卷的速度与纤维向前移动速度一致;控制预刺时的针刺深度为9mm,针刺密度为30p/cm2;控制第一道针刺的针刺深度为6.8mm,针刺密度为 300p/cm2;控制第二道针刺的针刺深度为6.0mm,针刺密度为350p/cm2。
3.性能测试
根据原材料的性质及参考TCNITA23101-2021《水刺非织造布及制品生物降解性能评价》可得出本对比例制备的PLA生物基可降解纤维及过滤材料具有生物可降解性能,见表1。
将步骤1制备好的PLA生物基可降解短纤维根据GB/T 14337-2008《化学纤维短纤维拉伸性能试验方法》进行拉伸性能测试,结果见表2。
将步骤3制备好的PLA生物基可降解过滤材料根据GB/T 6719-2009《袋式除尘器技术要求》进行基本性能测试,克重、厚度、透气率见表3,拉伸性能见表4。最后,根据实验室检测方法,采用固定反应床对过滤材料进行二噁英(用氯苯替代)吸附性能测试,测试示意图如图1所示,测试结果如表5中所列。
上述实施例性能数据表如下:
表1生物可降解性能
表2纤维拉伸性能
表3过滤材料克重、厚度、透气率
表4过滤材料的拉伸性能
表5二噁英吸附性能
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | |
吸附率(%) | 46 | 53 | 68 | 0 |
从上述数据中可以得出:
如表1中所示,实施例和对比例均为PLA组成,因此二者具备生物可降解性能;如表2中所示,实施例和对比例的纤维细度、断裂强度略有差异,表现为在一定范围内,掺杂纳米活性炭会增加纤维细度,但是随着纳米活性炭掺杂含量增多,其断裂强度增加,表明掺杂纳米活性炭有利于改善纤维的强度;表3、表4数据表明掺杂纳米活性碳的PLA纤维过滤材料和不掺杂的过滤材料的基本性能(克重、厚度、透气率)和拉伸性能差异不大;表5表明掺杂纳米活性炭 PLA纤维的过滤材料具有良好的吸附性能,且随纳米活性炭掺杂比例的增加吸附性能越好,普通不掺杂纳米活性炭的PLA纤维过滤材料无吸附二噁英性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将纳米活性炭颗粒放入真空烘箱中进行真空干燥,干燥温度为105-120℃,干燥时间为8-10h;
依次取干燥后纳米活性炭颗粒、偶联剂、分散剂加入到PLA树脂中,加料过程中进行搅拌,搅拌速率为1000-3000r/min,搅拌时间为1.5-2h;
其中,控制加入的干燥纳米活性炭颗粒质量占总体系质量百分比为10-30%、偶联剂为5-10%、分散剂为10-15%、PLA树脂为45-75%;
将上述混合好的原料从双螺杆挤出机的料斗中投入,螺杆挤出机温区温度控制在205-215℃,使其加热熔融,经挤出、冷却后造粒,得到掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒;
(2)将步骤(1)制作的掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒置入真空烘箱中进行干燥,干燥温度为105-120℃,干燥时间为8-10h;
将干燥后的掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒与PLA树脂母粒混合均匀后置入双螺杆挤出机,控制掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒占总体系质量百分比为10-20%,PLA树脂母粒质量百分比为80-90%,控制双螺杆挤出机温区温度为205-215℃,螺杆挤出压力8MPa;
树脂母粒经螺杆加热熔融挤出后,依次经过纺丝箱体、计量泵、喷丝板,经喷丝板成丝后进入纺丝甬道,利用测吹风系统进行冷却,再进行卷绕;
(3)将卷绕好的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维长丝筒进行集束、加卷、短切,制作成纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解短纤维。
2.根据权利要求1所述的工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中控制干燥后的纳米活性炭颗粒的水分为30ppm;
所述步骤(2)中控制干燥后的掺杂纳米活性炭颗粒树脂母粒的水分为30ppm。
3.根据权利要求2所述的工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中控制纺丝箱体内温度为215-220℃。
4.根据权利要求2所述的工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中利用测吹风系统进行冷却时,控制风温23℃,风速0.35-0.40m/min。
5.根据权利要求2所述的工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,卷绕过程如下:
经过测风系统冷却后,依次经过油轮、导丝盘、卷绕辊,控制纺丝速度为800-1000m/min,控制纤维细度为2.0-2.2dtex。
6.根据权利要求2所述的工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法,其特征在于,所述工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法还包括将步骤3制得的纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解短纤维经过开松、混合、梳理、铺网、铺基布、预刺、第一道针刺、第二道针刺工序制作成过滤材料。
7.根据权利要求2所述的工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中控制短纤维的卷曲数为12-15个/25cm,长度为65mm。
8.根据权利要求6所述的工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法,其特征在于,所述开松采用开松机进行,控制开松机速度为5.5-6.5m/min;
混合是利用大仓混棉机旋风分离器的旋风作用,使纤维一层一层落下,达到充分混合的目的,控制旋风线速度为0.8-1.0m/min;
控制梳理成网速度为60-65m/min;
铺网采用铺网小车带着梳理好的纤网往复移动,采取横铺直取的方式完成铺网,往复移动的速度为60-65m/min,向前移动的速度为5-6m/min;在铺网的同时将基布放入两层纤网之间,基布放卷的速度与纤维向前移动速度一致;
预刺是利用单针板针刺机将蓬松的纤维与基布初步结合到一起,使其具有一定的强力和厚度,控制针刺深度为9-10mm,针刺密度为30-50p/cm2。
9.根据权利要求6所述的工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法,其特征在于,所述第一道针刺是将经预测后的针刺毡进一步加固,控制针刺深度为6.8-7.4mm,针刺密度为300-350p/cm2。
10.根据权利要求6所述的工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂PLA生物基可降解纤维过滤材料的制备方法,其特征在于,所述第二道针刺是在第一道针刺的基础上进行针刺,控制针刺深度为6.0-6.4mm,针刺密度为350-370p/cm2。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111204560.5A CN113981562A (zh) | 2021-10-15 | 2021-10-15 | 一种工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂pla生物基可降解纤维过滤材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111204560.5A CN113981562A (zh) | 2021-10-15 | 2021-10-15 | 一种工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂pla生物基可降解纤维过滤材料的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113981562A true CN113981562A (zh) | 2022-01-28 |
Family
ID=79738856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111204560.5A Pending CN113981562A (zh) | 2021-10-15 | 2021-10-15 | 一种工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂pla生物基可降解纤维过滤材料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113981562A (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101857981A (zh) * | 2010-04-20 | 2010-10-13 | 安徽省和胜新材料科技有限公司 | 采用聚乳酸基生产纳米竹炭纤维的工艺方法 |
CN104692482A (zh) * | 2013-12-04 | 2015-06-10 | 黄然 | 由聚乳酸制备的水体净化基体材料 |
CN105463589A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-04-06 | 河南省龙都生物科技有限公司 | 竹炭聚乳酸颗粒纺丝工艺 |
CN110393978A (zh) * | 2018-04-25 | 2019-11-01 | 马鞍山同杰良生物材料有限公司 | 一种抗菌净味非织造过滤材料及其应用 |
CN111809308A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-23 | 南京百美科技新材料有限公司 | 一种新型熔喷非织造布及其制造方法与生产设备 |
-
2021
- 2021-10-15 CN CN202111204560.5A patent/CN113981562A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101857981A (zh) * | 2010-04-20 | 2010-10-13 | 安徽省和胜新材料科技有限公司 | 采用聚乳酸基生产纳米竹炭纤维的工艺方法 |
CN104692482A (zh) * | 2013-12-04 | 2015-06-10 | 黄然 | 由聚乳酸制备的水体净化基体材料 |
CN105463589A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-04-06 | 河南省龙都生物科技有限公司 | 竹炭聚乳酸颗粒纺丝工艺 |
CN110393978A (zh) * | 2018-04-25 | 2019-11-01 | 马鞍山同杰良生物材料有限公司 | 一种抗菌净味非织造过滤材料及其应用 |
CN111809308A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-23 | 南京百美科技新材料有限公司 | 一种新型熔喷非织造布及其制造方法与生产设备 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
芦长椿;: "高性能非织造布在面部防护过滤介质上的最新应用", 纺织导报, no. 01, pages 65 - 69 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105401334B (zh) | 一种针刺无纺布的制备方法 | |
AU656433B2 (en) | Starch fiber, process for its production and use | |
AU2011301355B8 (en) | Highly functional spunbonded fabric made from particle-containing fibres and method for producing same | |
CN112609259B (zh) | 一种改性聚合物纤维及其制备方法和应用 | |
CN109914034B (zh) | 一种驻极体聚乳酸熔喷非织造材料的制备方法 | |
CN108708079B (zh) | 耐高温聚乳酸熔喷驻极非织造过滤材料及其制备方法和用途 | |
CN112239920B (zh) | 一种功能性熔喷材料的制备方法 | |
CN113265769B (zh) | 一种优电棉无纺布材料及其制备方法 | |
CN112452051B (zh) | 一种耐氧化、耐酸碱过滤材料的制备方法及制得的过滤材料 | |
CN114672892B (zh) | 聚乳酸超细纤维的制备方法、复合材料的制备方法和应用 | |
CN112011894A (zh) | 一种涤纶废丝的再生利用方法 | |
CN112064126A (zh) | 一种聚乳酸短纤维的制备方法 | |
CN108166152A (zh) | 一种磁性四氧化三铁聚乳酸熔喷非织造材料及制备方法 | |
CN110499586B (zh) | 一种静电棉材料及其制备方法和用途 | |
CN113981562A (zh) | 一种工业烟气用纳米活性炭颗粒掺杂pla生物基可降解纤维过滤材料的制备方法 | |
CN115506040B (zh) | 一种由聚苯硫醚粉体直接熔融挤出的纺丝方法 | |
CN112030264A (zh) | 一种高韧性碳纳米纤维增强无纺布的制备方法 | |
CN102995294B (zh) | 一种抗静电针刺非织造布的制造方法 | |
CN104674367B (zh) | 一种易染涤纶连续膨体长丝的制备方法 | |
CN114411295A (zh) | 一种超细纤维/短纤转杯复合纱 | |
CN112853607A (zh) | 一种绿色包装袋用黄麻非织造布及其制备方法 | |
CN207904487U (zh) | 一种磁性四氧化三铁聚乳酸熔喷非织造布 | |
CN114307408B (zh) | 高强度低阻力防霉过滤材料制备方法 | |
JP5012141B2 (ja) | ポリ乳酸原綿 | |
CN114307392B (zh) | 一种可降解低温除尘过滤材料的制备方法及制得的过滤材料 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |