CN115646063B - 一种防开裂微静电滤芯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防开裂微静电滤芯材料及其制备方法，用多孔炭微球、炭黑、改性碳纳米管、水性丙烯酸树脂来制备导电性高、性能稳定导电油墨；将本身易团聚的具有多级孔结构、高比表面积的超细空心炭微球与碳纳米管、炭黑形成点线协同作用的导电网络；利用多巴胺在弱碱性环境中在碳纳米管表面发生原位氧化自聚合反应，生成聚多巴胺，使碳纳米管构建长程导电网络，炭黑增加点接触，优化导电油墨中导电网络结构；制备出具有三维骨架增强的聚丙烯膜，提高滤芯材料性能的稳定性；在改性聚丙烯膜中引入端氨基超支化聚合物，有效提高改性聚丙烯膜与PP板材之间的结合力，从而大幅提升滤芯材料的抗开裂性、净化性能。
Description
技术领域
本发明涉及净化技术领域，具体是一种防开裂微静电滤芯材料及其制备方法。
背景技术
根据集尘段材料的不同，静电空气净化可以分为传统的金属材质类静电技术和近年流行的塑料类静电技术。微静电(IFD)静电技术因产生臭氧量少、没有拉弧打火等缺陷，可以实现电源内置等特点，在空气净化及消毒杀菌行业高速发展。
在近几年的实际应用中，微静电(IFD)静电技术经常出现使用一段时间之后滤芯会发生效率下降的情况，即使是在其水洗之后的工作环境、高压供电不变的情况下。
微静电(IFD)滤芯受到生产安装搬运、清洗灰尘时的刮擦、塑料材质的氧化、芯生产加工时的热密合不够牢固等损坏，会导致滤芯断面发生开裂，产生裂缝，这些裂缝在水洗重复使用时，水会进入滤芯的导电层，对滤芯造成不可逆的致命破坏，从而导致净化及杀菌效率的下降，甚至报废。
微静电(IFD)滤芯通过热切技术使两层PP板材将导电油墨密封在夹层中间，形成的场电结构。但是通过热切的方式形成的封闭方式存在生产稳定性缺陷的，因为：(1)切丝切割时，融化的PP融化总量有限；(2)均速切割时端面的溶解和封闭是一次性通过的，无法进行人为地增加切割的PP融化总量，从而造成封闭端口的密封量、密封强度有限； (3)通过增加PP板材的材料克重来提高热切割时的融化总量，从而实现密封效果，但是会导致微静电(IFD)滤芯的静电场的强度大幅下降，严重影响产品的净化性能。
因此如果在保证滤芯保持静电场强度的情况下，提高密封性及净化性能稳定是现在研究的热点问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防开裂微静电滤芯材料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种防开裂微静电滤芯材料，包括两层PP板材，沿其中一层所述PP板材的长度方向上涂覆有若干条导电油墨，导电油墨通过覆保护膜与另一层所述PP板材贴合，然后热分切成型；
以质量份数计，导电油墨中各组分含量为：多孔炭微球6-12份、炭黑0.5-1份、改性碳纳米管0.5-1份、水性丙烯酸树脂3-5份、消泡剂0.6-1份、去离子水30-32份。
进一步的，保护膜的贴合方式为热贴处理、冷贴处理中一种。
进一步的，保护膜的覆盖区域的边界与热切线的距离为1-2mm。
进一步的，炭黑与改性碳纳米管的质量之和与多孔碳微球的质量之比为1：6。
进一步的，多孔炭微球的直径尺寸为215-235nm，壳层厚度为20-25nm。
进一步的，多孔炭微球的制备包括以下步骤：乙醇、去离子水、四丙氧基硅烷溶液混合，在25-30℃下水浴保温20-22h，在上述加入四丙氧基硅烷溶液后的0，50min，170min后分别加入间苯二酚、甲醛；反应结束后离心、洗涤、干燥，然后在氩气氛围中690-700℃下炭化，冷却后加入1.2mol/LNaOH溶液，在80-85℃下保温1-2h，抽滤、洗涤至中性，干燥后得到多孔炭微球。
进一步的，甲醛、间苯二酚的体积质量比为1.7mL：1.1g。
进一步的，保护膜为改性聚丙烯膜，制备包括以下步骤：
1)将质量比为1：4的乙烯-乙烯醇共聚物母粒、醋酸丁酸纤维粉末干燥后混合，加入双螺杆挤出机中熔融共混纺丝得到复合纤维；转移到盛有丙酮的萃取器内，在85℃下回流72h，干燥后得到聚乙烯醇纳米纤维；
2)将聚乙烯醇、二甲基亚砜混合，在60℃下搅拌1-2h，加入丁二酸酐、三乙胺混合搅拌20-22h，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺、端氨基超支化聚合物，超声搅拌20-30min，得到端氨基改性聚乙烯醇溶液；
3)将端氨基改性聚乙烯醇溶液、聚乙烯醇纳米纤维、叔丁醇、去离子水混合，粉碎处理10-20s，过滤，得到改性接枝液；
4)将PP针刺非织造材料放入改性接枝液中浸渍，在-30℃冷冻10-12h，干燥后得到改性聚丙烯膜。
进一步的，端氨基超支化聚合物的制备包括以下步骤：在氮气保护下，将二乙烯三胺、丙烯酸甲酯、甲醇混合搅拌20-22h，旋蒸、抽滤，升温至100℃保温1h，升温至140℃保温4h，得到端氨基超支化聚合物。
进一步的，聚乙烯醇纳米纤维、叔丁醇、去离子水的质量体积比为2.25g：150mL：50mL。
进一步的，一种防开裂微静电滤芯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备改性碳纳米管：
蒸馏水、碳纳米管混合搅拌5-10min，超声波振荡10-20min，加入三羟甲基氨基甲烷，将pH值调为8.2-8.7，加入多巴胺，黑暗条件下搅拌10-12h，用孔径为0.2μm滤膜抽滤，用超纯水冲洗至中性，干燥后得到改性碳纳米管；
S2：将多孔炭微球、炭黑、改性碳纳米管、水性丙烯酸树脂、消泡剂、去离子水混合，超声搅拌，得到导电油墨；
S3：沿PP板材的长度方向涂覆有若干条导电油墨，将导电油墨通过覆保护膜与另一层PP板材贴合，然后热分切成型，得到一种防开裂微静电滤芯材料。
进一步的，保护膜的厚度为10-200μm。
本发明的有益效果：
本发明提供一种防开裂微静电滤芯材料及其制备方法，通过成分调整及工艺优化，使制备的微静电滤芯材料在保持高强度、高防水性的同时，使其具有优秀的抗开裂性、较强深度清洗能力、水洗复用后较高的净化效率，使滤芯材料的使用寿命延长至8-10年。
本发明在微静电PP板材附着导电油墨后，增加覆膜工艺，在整张PP板材涂覆油墨区域，距离油墨边缘预留1mm以上的全部区域内热敷(或冷敷)聚丙烯薄膜或改性聚丙烯材料；且保护膜的覆盖区域应包含微静电滤芯的热分切线两侧各留1mm-2mm；通过控制保护膜的厚度，确保每两层PP板材热切端口的融化总量，确保实现加固粘合端口的目的；
覆膜方式采用热贴处理，可以进一步加强滤芯材料的防水、抗压能力；本发明中以热分切成型，通过增大热融合融量以实现强化密封目的；同时提升了滤芯的使用寿命和净化效率。
本发明中用多孔炭微球、炭黑、改性碳纳米管、水性丙烯酸树脂来制备导电性高、性能稳定导电油墨，大幅提升导电油墨与PP板材的结合性，有效延长滤芯材料的使用寿命；
本发明中利用硅烷和酚醛树脂的成核或聚合速率的不同，制得硅炭复合微球，炭化后碱蚀内核硅及壳层的二氧化硅，通过控制加入硅源前驱体后、添加碳源的间隔时间合成了具有多级孔结构、高比表面积的超细空心炭微球；然后将本身易团聚的超细空心炭微球与碳纳米管、炭黑形成点线协同作用的导电网络，从而大幅提升导电油墨的导电性及化学稳定性；
本发明中利用多巴胺在弱碱性环境中可发生原位氧化自聚合反应，在碳纳米管表面生成聚多巴胺，提高碳纳米管的分散性，解决碳纳米管自身团聚形成纠缠体而影响电子流动的问题；使碳纳米管构建长程导电网络，炭黑增加点接触，优化导电油墨中导电网络结构；且聚多巴胺为碳纳米管表面增加了氨基和羟基等官能团，有效提高与PP板材和保护膜之间的结合性；
采用聚丙烯膜作为保护膜，可以提升热熔融化总量，且因为聚丙烯晶核中存在大量空隙，这些空隙在PP板材夹层的导电油墨的高压电极化作用下，会受到电子轰击，产生电子阱穴现象，阱电荷释放电子或吸收电子产生电场矢量，强化了原有微静电(IFD)电场力的强度，强化滤芯材料的净化吸附作用；
本发明中对聚丙烯膜进行改性处理，采用具有更大孔径的PP针刺非织造材料作为基材，浸泡于聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维与端氨基改性聚乙烯醇混合溶液中冷冻处理，制备出具有三维骨架增强的聚丙烯膜，优化空气输运通道，进而平衡阻力压降和过滤效率，提高滤芯材料性能的稳定性；在改性聚丙烯膜中引入端氨基超支化聚合物，有效提高改性聚丙烯膜与导电油墨、PP板材之间的结合力，从而大幅提升滤芯材料的净化性能及抗开裂性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例3中热分切成型后的滤芯材料的表面实物图；
图2是本发明实施例、对比例中制备滤芯材料的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态如各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，应当理解，以下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
一种防开裂微静电滤芯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备改性碳纳米管：
500mL蒸馏水、500mg碳纳米管混合搅拌5min，超声波振荡10min，加入0.6g三羟甲基氨基甲烷，将pH值调为8.2，加入1g多巴胺，黑暗条件下搅拌10h，用孔径为0.2μm 滤膜抽滤，用超纯水冲洗至中性，干燥后得到改性碳纳米管；
S2：将多孔炭微球、炭黑、改性碳纳米管、水性丙烯酸树脂、消泡剂、去离子水混合，超声搅拌，得到导电油墨；
以质量份数计，导电油墨中各组分含量为：多孔炭微球6份、炭黑0.5份、改性碳纳米管0.5份、水性丙烯酸树脂3份、消泡剂0.6份、去离子水30份；
多孔炭微球的直径尺寸为215nm，壳层厚度为20nm；
所述多孔炭微球的制备包括以下步骤：60mL乙醇、20mL去离子水、3.2mL四丙氧基硅烷溶液混合，在25℃下水浴保温22h，在上述加入四丙氧基硅烷溶液后的0，50min，170min后分别加入0.4g间苯二酚、0.6mL甲醛；反应结束后离心、洗涤、干燥，然后在氩气氛围中690℃下炭化，冷却后加入1.2mol/LNaOH溶液，在80℃下保温2h，抽滤、洗涤至中性，干燥后得到多孔炭微球；
所述保护膜为改性聚丙烯膜，制备包括以下步骤：
1)将质量比为1：4的乙烯-乙烯醇共聚物母粒、醋酸丁酸纤维粉末干燥后混合，加入双螺杆挤出机中熔融共混纺丝得到复合纤维；转移到盛有丙酮的萃取器内，在85℃下回流72h，干燥后得到聚乙烯醇纳米纤维；
2)将4.4g聚乙烯醇、10mL二甲基亚砜混合，在60℃下搅拌1h，加入丁二酸酐1.1g、三乙胺0.1g混合搅拌20h，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐0.1g、N-羟基琥珀酰亚胺0.1g、2g端氨基超支化聚合物，超声搅拌20min，得到端氨基改性聚乙烯醇溶液；
3)将端氨基改性聚乙烯醇溶液、2.25g聚乙烯醇纳米纤维、150mL叔丁醇、50mL去离子水混合，粉碎处理10s，过滤，得到改性接枝液；
4)将PP针刺非织造材料放入改性接枝液中浸渍，在-30℃冷冻10h，干燥后得到改性聚丙烯膜；
所述端氨基超支化聚合物的制备包括以下步骤：在氮气保护下，将52g二乙烯三胺、 43g丙烯酸甲酯、100g甲醇混合搅拌20h，旋蒸、抽滤，升温至100℃保温1h，升温至140℃保温4h，得到端氨基超支化聚合物；
S3：沿PP板材的长度方向涂覆有若干条导电油墨，将导电油墨通过覆100μm保护膜与另一层PP板材热贴处理，保护膜的覆盖区域的边界与热切线的距离为1mm；然后热分切成型，得到一种防开裂微静电滤芯材料。
实施例2
一种防开裂微静电滤芯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备改性碳纳米管：
500mL蒸馏水、500mg碳纳米管混合搅拌8min，超声波振荡15min，加入0.6g三羟甲基氨基甲烷，将pH值调为8.5，加入1g多巴胺，黑暗条件下搅拌11h，用孔径为0.2μm 滤膜抽滤，用超纯水冲洗至中性，干燥后得到改性碳纳米管；
S2：将多孔炭微球、炭黑、改性碳纳米管、水性丙烯酸树脂、消泡剂、去离子水混合，超声搅拌，得到导电油墨；
以质量份数计，导电油墨中各组分含量为：多孔炭微球9份、炭黑0.8份、改性碳纳米管0.7份、水性丙烯酸树脂4份、消泡剂0.8份、去离子水31份；
所述炭黑与改性碳纳米管的质量之和与多孔碳微球的质量之比为1：6；
多孔炭微球的直径尺寸为220nm，壳层厚度为22nm；
所述多孔炭微球的制备包括以下步骤：60mL乙醇、20mL去离子水、3.2mL四丙氧基硅烷溶液混合，在28℃下水浴保温21h，在上述加入四丙氧基硅烷溶液后的0，50min，170min后分别加入0.4g间苯二酚、0.6mL甲醛；反应结束后离心、洗涤、干燥，然后在氩气氛围中695℃下炭化，冷却后加入1.2mol/LNaOH溶液，在82℃下保温1.5h，抽滤、洗涤至中性，干燥后得到多孔炭微球；
所述保护膜为改性聚丙烯膜，制备包括以下步骤：
1)将质量比为1：4的乙烯-乙烯醇共聚物母粒、醋酸丁酸纤维粉末干燥后混合，加入双螺杆挤出机中熔融共混纺丝得到复合纤维；转移到盛有丙酮的萃取器内，在85℃下回流72h，干燥后得到聚乙烯醇纳米纤维；
2)将4.4g聚乙烯醇、10mL二甲基亚砜混合，在60℃下搅拌1.5h，加入丁二酸酐1.1g、三乙胺0.1g混合搅拌21h，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐0.1g、N-羟基琥珀酰亚胺0.1g、2g端氨基超支化聚合物，超声搅拌25min，得到端氨基改性聚乙烯醇溶液；
3)将端氨基改性聚乙烯醇溶液、2.25g聚乙烯醇纳米纤维、150mL叔丁醇、50mL去离子水混合，粉碎处理15s，过滤，得到改性接枝液；
4)将PP针刺非织造材料放入改性接枝液中浸渍，在-30℃冷冻11h，干燥后得到改性聚丙烯膜；
所述端氨基超支化聚合物的制备包括以下步骤：在氮气保护下，将52g二乙烯三胺、 43g丙烯酸甲酯、100g甲醇混合搅拌21h，旋蒸、抽滤，升温至100℃保温1h，升温至140℃保温4h，得到端氨基超支化聚合物；
S3：沿PP板材的长度方向涂覆有若干条导电油墨，将导电油墨通过覆100μm保护膜与另一层PP板材热贴处理，保护膜的覆盖区域的边界与热切线的距离为1.5mm；然后热分切成型，得到一种防开裂微静电滤芯材料。
实施例3
一种防开裂微静电滤芯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备改性碳纳米管：
500mL蒸馏水、500mg碳纳米管混合搅拌10min，超声波振荡20min，加入0.6g三羟甲基氨基甲烷，将pH值调为8.7，加入1g多巴胺，黑暗条件下搅拌12h，用孔径为0.2μm 滤膜抽滤，用超纯水冲洗至中性，干燥后得到改性碳纳米管；
S2：将多孔炭微球、炭黑、改性碳纳米管、水性丙烯酸树脂、消泡剂、去离子水混合，超声搅拌，得到导电油墨；
以质量份数计，导电油墨中各组分含量为：多孔炭微球12份、炭黑1份、改性碳纳米管1份、水性丙烯酸树脂5份、消泡剂1份、去离子水32份；
所述炭黑与改性碳纳米管的质量之和与多孔碳微球的质量之比为1：6；
多孔炭微球的直径尺寸为235nm，壳层厚度为25nm；
所述多孔炭微球的制备包括以下步骤：60mL乙醇、20mL去离子水、3.2mL四丙氧基硅烷溶液混合，在30℃下水浴保温20h，在上述加入四丙氧基硅烷溶液后的0，50min，170min后分别加入0.4g间苯二酚、0.6mL甲醛；反应结束后离心、洗涤、干燥，然后在氩气氛围中700℃下炭化，冷却后加入1.2mol/LNaOH溶液，在85℃下保温1h，抽滤、洗涤至中性，干燥后得到多孔炭微球；
所述保护膜为改性聚丙烯膜，制备包括以下步骤：
1)将质量比为1：4的乙烯-乙烯醇共聚物母粒、醋酸丁酸纤维粉末干燥后混合，加入双螺杆挤出机中熔融共混纺丝得到复合纤维；转移到盛有丙酮的萃取器内，在85℃下回流72h，干燥后得到聚乙烯醇纳米纤维；
2)将4.4g聚乙烯醇、10mL二甲基亚砜混合，在60℃下搅拌2h，加入丁二酸酐1.1g、三乙胺0.1g混合搅拌22h，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐0.1g、N-羟基琥珀酰亚胺0.1g、2g端氨基超支化聚合物，超声搅拌30min，得到端氨基改性聚乙烯醇溶液；
3)将端氨基改性聚乙烯醇溶液、2.25g聚乙烯醇纳米纤维、150mL叔丁醇、50mL去离子水混合，粉碎处理20s，过滤，得到改性接枝液；
4)将PP针刺非织造材料放入改性接枝液中浸渍，在-30℃冷冻12h，干燥后得到改性聚丙烯膜；
所述端氨基超支化聚合物的制备包括以下步骤：在氮气保护下，将52g二乙烯三胺、 43g丙烯酸甲酯、100g甲醇混合搅拌22h，旋蒸、抽滤，升温至100℃保温1h，升温至140℃保温4h，得到端氨基超支化聚合物；
S3：沿PP板材的长度方向涂覆有若干条导电油墨，将导电油墨通过覆100μm保护膜与另一层PP板材热贴处理，保护膜的覆盖区域的边界与热切线的距离为2mm；然后热分切成型，得到一种防开裂微静电滤芯材料。
对比例1
以实施例3为对照组，没有添加多孔炭微球，其他工序正常。
对比例2
以实施例3为对照组，用碳纳米管替换改性碳纳米管，其他工序正常。
对比例3
以实施例3为对照组，没有添加端氨基超支化聚合物，其他工序正常。
对比例4
以实施例3为对照组，没有添加聚乙烯醇纳米纤维，其他工序正常。
对比例5
以实施例3为对照组，用PP针刺非织造材料替换改性聚丙烯膜，其他工序正常。
上述实施例与对比例中所用原料来源：
单壁碳纳米管：深圳好电科技有限公司；四丙氧基硅烷T818969、多巴胺(98％)、三羟甲基氨基甲烷T6298：上海麦克林生化科技有限公司；炭黑：东莞市灿煜化工有限公司；水性丙烯酸树脂：武汉鸥易光电科技有限公司；消泡剂：DC-65，武汉申试化工有限公司；间苯二酚：阿拉丁试剂有限公司；甲醛、NaOH、丙酮、叔丁醇、乙醇、二乙烯三胺：国药集团化学试剂有限公司；乙烯-乙烯醇共聚物母粒：乙烯质量分数为44％，美国 AldrichChemical公司；醋酸丁酸纤维：丁酰质量分数为38％，黏度为20Pa·s，美国伊士曼化学公司；聚乙烯醇P8136、三乙胺90350、丙烯酸甲酯M27301、二甲基亚砜276855： Merck试剂；丁二酸酐：艾览(上海)化工科技有限公司；1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐：上海泰坦科技股份有限公司；PP针刺非织造材料：面密度为110g/m2，邯郸恒永防护洁净用品有限公司；N-羟基琥珀酰亚胺：萨恩化学技术(上海)有限公司。
性能测试：对实施例1-3、对比例1-5所制得的导电油墨及滤芯材料进行性能测试；
参考DB13T5255-2020石墨烯导电油墨方阻的测定四探针法对实施例1-3、对比例1-2 所制得的导电油墨的性能进行测定：
在玻璃板表面滴上乙醇，清洁干燥后待用；将待测导电油墨静置无泡后取3g样品，均匀铺展在玻璃板上，涂布厚度为15μm，干燥后在120℃下保温30min使用四探针测试仪测量，在同一膜层厚度下，平行测试6次，取平均值作为该厚度下膜层的方阻测量值；
参考ASTMD3359用3M胶M600，划“井”字后测试油墨附着力，具体数据如表1；
对实施例1-3、对比例1-5所制得的滤芯材料进行厚度、过滤性能测定；采用LZC-H型空气滤料测试仪测试，模型污染物为尺寸是0.3μm的NaCl气溶胶粒子，测试环境温度为25℃，相对湿度为50％；测试前将PP针刺非织造材料浸泡于叔丁醇中30min进行静电消除；经过标准洗涤500次，再测过滤性能；具体数据如表2；
表1
表2
本发明提供一种防开裂微静电滤芯材料及其制备方法，通过成分调整及工艺优化，使制备的微静电滤芯材料在保持高强度、高防水性的同时，使其具有优秀的抗开裂性、较强深度清洗能力、水洗复用后较高的净化效率，使滤芯材料的使用寿命延长至8-10年。
本发明中用多孔炭微球、炭黑、改性碳纳米管、水性丙烯酸树脂来制备导电性高、性能稳定导电油墨，大幅提升导电油墨与PP板材和保护膜之间的结合性，有效延长滤芯材料的使用寿命；
将实施例3与对比例1进行对比可知，本发明中利用硅烷和酚醛树脂的成核或聚合速率的不同，制得硅炭复合微球，炭化后碱蚀内核硅及壳层的二氧化硅，通过调控加入硅源前驱体后、添加碳源的间隔时间合成了具有多级孔结构、高比表面积的超细空心炭微球；然后将本身易团聚的超细空心炭微球与碳纳米管、炭黑形成点线协同作用的导电网络，从而大幅提升导电油墨的导电性及化学稳定性；
将实施例3与对比例2进行对比可知，本发明中利用多巴胺在弱碱性环境中可发生原位氧化自聚合反应，在碳纳米管表面生成聚多巴胺，提高碳纳米管的分散性，解决碳纳米管自身团聚形成纠缠体而影响电子流动的问题；使碳纳米管构建长程导电网络，炭黑增加点接触，优化导电油墨中导电网络结构；且聚多巴胺为碳纳米管表面增加了氨基和羟基等官能团，有效提高与PP板材和保护膜之间的结合性；
将实施例3与对比例3进行对比可知，本发明在改性聚丙烯膜中引入端氨基超支化聚合物，有效提高改性聚丙烯膜与导电油墨、PP板材之间的结合力，从而大幅提升滤芯材料的抗开裂性。
将实施例3与对比例3、对比例4、对比例5进行对比可知，对聚丙烯膜进行改性处理，采用具有更大孔径的PP针刺非织造材料作为基材，浸泡于聚乙烯醇-乙烯共聚物纳米纤维与端氨基改性聚乙烯醇混合溶液中冷冻处理，制备出具有三维骨架增强的聚丙烯膜，优化空气输运通道，进而平衡阻力压降和过滤效率，提高滤芯材料性能的稳定性。
以上所述仅为本发明的为实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种防开裂微静电滤芯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备改性碳纳米管：
蒸馏水、碳纳米管混合搅拌5-10min，超声波振荡10-20min，加入三羟甲基氨基甲烷，将pH值调为8.2-8.7，加入多巴胺，黑暗条件下搅拌10-12h，用滤膜抽滤，用超纯水冲洗至中性，干燥后得到改性碳纳米管；
S2：将多孔炭微球、炭黑、改性碳纳米管、水性丙烯酸树脂、消泡剂、去离子水混合，超声搅拌，得到导电油墨；
S3：沿PP板材的长度方向涂覆有若干条导电油墨，将导电油墨通过覆保护膜与另一层PP板材贴合，然后热分切成型，得到一种防开裂微静电滤芯材料；
以质量份数计，导电油墨中各组分含量为：多孔炭微球6-12份、炭黑0.5-1份、改性碳纳米管0.5-1份、水性丙烯酸树脂3-5份、消泡剂0.6-1份、去离子水30-32份；
所述保护膜为改性聚丙烯膜，制备包括以下步骤：
1)将质量比为1：4的乙烯-乙烯醇共聚物母粒、醋酸丁酸纤维粉末干燥后混合，加入双螺杆挤出机中熔融共混纺丝得到复合纤维；转移到盛有丙酮的萃取器内，在85℃下回流72h，干燥后得到聚乙烯醇纳米纤维；
2)将聚乙烯醇、二甲基亚砜混合，在60℃下搅拌1-2h，加入丁二酸酐、三乙胺混合搅拌20-22h，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺、端氨基超支化聚合物，超声搅拌20-30min，得到端氨基改性聚乙烯醇溶液；
3)将端氨基改性聚乙烯醇溶液、聚乙烯醇纳米纤维、叔丁醇、去离子水混合，粉碎处理10-20s，过滤，得到改性接枝液；
4)将PP针刺非织造材料放入改性接枝液中浸渍，在-30℃冷冻10-12h，干燥后得到改性聚丙烯膜；
所述多孔炭微球的制备包括以下步骤：乙醇、去离子水、四丙氧基硅烷溶液混合，在25-30℃下水浴保温20-22h，在加入四丙氧基硅烷溶液后的0、50min、170min后分别加入间苯二酚、甲醛；反应结束后离心、洗涤、干燥，然后在氩气氛围中690-700℃下炭化，冷却后加入NaOH溶液，在80-85℃下保温1-2h，抽滤、洗涤至中性，干燥后得到多孔炭微球；
改性聚丙烯膜的制备中，所述端氨基超支化聚合物的制备包括以下步骤：在氮气保护下，将二乙烯三胺、丙烯酸甲酯、甲醇混合搅拌20-22h，旋蒸、抽滤，升温至100℃保温1h，升温至140℃保温4h，得到端氨基超支化聚合物。
2.根据权利要求1所述的一种防开裂微静电滤芯材料的制备方法，其特征在于，保护膜的贴合方式为热贴处理、冷贴处理中一种。
3.根据权利要求1所述的一种防开裂微静电滤芯材料的制备方法，其特征在于，保护膜的覆盖区域的边界与热分切线的距离为1-2mm。
4.根据权利要求1所述的一种防开裂微静电滤芯材料的制备方法，其特征在于，所述炭黑与改性碳纳米管的质量之和与多孔碳微球的质量之比为1：6。
5.根据权利要求1所述的一种防开裂微静电滤芯材料的制备方法，其特征在于，改性聚丙烯膜的制备中，所述将聚乙烯醇纳米纤维、叔丁醇、去离子水的质量体积比为2.25g：150mL：50mL。
6.根据权利要求1所述的一种防开裂微静电滤芯材料的制备方法，其特征在于，保护膜的厚度为10-200μm。
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