EA033661B1 - Method for producing filtration material, forming compound for its implementation and filtration material - Google Patents

Method for producing filtration material, forming compound for its implementation and filtration material Download PDF

Info

Publication number
EA033661B1
EA033661B1 EA201800187A EA201800187A EA033661B1 EA 033661 B1 EA033661 B1 EA 033661B1 EA 201800187 A EA201800187 A EA 201800187A EA 201800187 A EA201800187 A EA 201800187A EA 033661 B1 EA033661 B1 EA 033661B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
filtration material
tetrafluoroethylene
vinylidene fluoride
base
nanofibers
Prior art date
Application number
EA201800187A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201800187A1 (en
Inventor
Alexander Vasilievich Vnuchkin
Evgenia Nikolaevna Brazhnikova
Ilya Nikolaevich Gajdukov
Original Assignee
Obschestvo S Ogranichennoj Otvetstvennostyu Inmed
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Obschestvo S Ogranichennoj Otvetstvennostyu Inmed filed Critical Obschestvo S Ogranichennoj Otvetstvennostyu Inmed
Priority to EA201800187A priority Critical patent/EA033661B1/en
Publication of EA201800187A1 publication Critical patent/EA201800187A1/en
Publication of EA033661B1 publication Critical patent/EA033661B1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08L27/16—Homopolymers or copolymers or vinylidene fluoride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08L27/18—Homopolymers or copolymers or tetrafluoroethene

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of textile and chemical industry, and particularly to filtration materials containing polymer nanofibers and used for removal of dispersion particles from gas media, and as filtering elements in the design of individual respiratory protection means. The method of producing the filtration material uses copolymer as polymer, which consists of monomer links of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene, the mixture of N,N-dimethyl acetamide and ethyl acetate or propyl acetate in ratio 1:1 is used as a solvent, the forming compound is produced with specific conductance ae 13×10-18×10S/cm and dynamic viscosity with zero shift η 0.215-0.550 Pa∙s, where electric forming is carried out with voltage difference between electrodes 75-120 kW and relative humidity in an electric forming chamber of 10-45%, whereas the base (filtering paper and/or nonwoven material), on which the obtained nanofibers are precipitated, is moved at a rate of 30-40 m/min. The forming compound for implementation of the method contains 10-16% copolymer consisting of monomer links of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene, 42-45% N,N-dimethylacetamide, 42-45% ethyl acetate or propyl acetate.

Description

Группа изобретений относится к области текстильной и химической промышленности, а именно к фильтрационным материалам, имеющим в своём составе нановолокна полимеров и используемым для очистки газовых сред от дисперсных частиц, в том числе в качестве фильтрующих элементов в конструкциях средств индивидуальной защиты органов дыхания.The group of inventions relates to the field of textile and chemical industry, namely to filtration materials containing polymeric nanofibers and used for cleaning dispersed particles from gaseous media, including as filter elements in the construction of personal respiratory protective equipment.

Известен способ получения термостойкого нановолокнистого материала (патент RU2524936 на изобретение, опубл. 10.08.2014), предназначенного для использования в качестве фильтрационного материала для газовых сред. Способ включает в себя приготовление формовочного раствора путем растворения полидифениленфталида в циклогексаноне при концентрации полидифениленфталида 11-14 мас.% с электролитической добавкой, выбранной из галогенидов тетраэтиламмония и тетрабутиламмония, в количестве 0,1-0,2 мас.%, при вязкости раствора 0,3-0,9 Па-с и удельной электропроводности раствора 50-100 мкСм/см, электроформование волокон из раствора в электрическом поле с напряженностью 2-6 кВ/см и укладку полученных нановолокон на подложку из защитного нетканого кварцевого материала с последующим накладыванием второго защитного слоя из того же нетканого материала. Фильтрационный термостойкий нановолокнистый материал, получаемый по способу, содержит внутренний рабочий слой и два внешних защитных слоя из нетканого кварцевого материала, размещенных с обеих сторон рабочего слоя, и имеет массу единицы площади, равную 0,5-3,5 г/м2.A known method of obtaining a heat-resistant nanofiber material (patent RU2524936 for the invention, publ. 08/10/2014), intended for use as a filter material for gaseous media. The method includes preparing a molding solution by dissolving polydiphenylenephthalide in cyclohexanone at a concentration of polydiphenylenephthalide of 11-14 wt.% With an electrolytic additive selected from tetraethylammonium and tetrabutylammonium halides, in an amount of 0.1-0.2 wt.%, With a solution viscosity of 0, 3-0.9 Pa-s and the conductivity of the solution 50-100 μS / cm, the electroforming of fibers from the solution in an electric field with a strength of 2-6 kV / cm and laying the obtained nanofibers on a substrate of a protective non-woven quartz material followed by the application of a second protective layer of the same non-woven material. The filtration heat-resistant nanofiber material obtained by the method contains an inner working layer and two external protective layers of non-woven quartz material, placed on both sides of the working layer, and has a mass per unit area equal to 0.5-3.5 g / m 2 .

Недостатком известного технического решения является использование формовочного раствора с высоким показателем удельной электропроводности и формование волокон в поле низкого напряжения, в результате чего сформованные волокна существенно отличаются друг от друга по диаметру и при укладке на подложку образуется волокнистый слой с неравномерной поверхностной плотностью. Неравномерность поверхностной плотности такого слоя в совокупности с видом подложки (кварцевая нетканая) способствует повышению сопротивления фильтрационного материала потоку воздуха (снижению воздухопроницаемости), и, как следствие, снижению эффективности фильтрации.A disadvantage of the known technical solution is the use of a molding solution with a high electrical conductivity and the formation of fibers in a low voltage field, as a result of which the formed fibers differ significantly in diameter and when laid on a substrate, a fibrous layer with an uneven surface density is formed. The unevenness of the surface density of such a layer in conjunction with the type of substrate (quartz non-woven) contributes to an increase in the resistance of the filter material to air flow (decrease in air permeability), and, as a result, to a decrease in the filtration efficiency.

Известен фильтрационный материал, предназначенный для применения в аналитических лентах непрерывно действующих приборов для отбора аэрозолей с последующим измерением содержания альфаактивных изотопов методом спектрометрии (патент RU 2478005 на изобретение, опубл. 27.03.2013). Фильтрационный материал представляет собой ленту из двух слоев: рабочего и базового. Рабочий слой выполнен из полимерных волокон с диаметром 0,3-0,5 мкм, полученных электроформованием из раствора смеси полимеров, содержащей поливинилиденфторид/политетрафторэтилен и поливинилиденфторид/гексафторпропилен, и имеет поверхностную плотность 1-5 г/м2. Базовый слой материала является нетканой полимерной подложкой, выполненной из полиэфирных волокон диаметром 20-30 мкм.Known filter material intended for use in analytical tapes of continuously operating devices for selecting aerosols with subsequent measurement of the content of alpha-active isotopes by spectrometry (patent RU 2478005 for the invention, publ. March 27, 2013). Filtration material is a tape of two layers: working and base. The working layer is made of polymer fibers with a diameter of 0.3-0.5 microns, obtained by electroforming from a solution of a polymer mixture containing polyvinylidene fluoride / polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride / hexafluoropropylene, and has a surface density of 1-5 g / m 2 . The base layer of the material is a non-woven polymer substrate made of polyester fibers with a diameter of 20-30 microns.

Недостатком известного фильтрационного материала является низкая воздухопроницаемость вследствие значительной толщины рабочего и базового слоев (из-за высокой поверхностной плотности и большого диаметра используемых волокон соответственно). Все это обусловливает снижение эффективности фильтрации.A disadvantage of the known filtration material is low air permeability due to the significant thickness of the working and base layers (due to the high surface density and large diameter of the fibers used, respectively). All this leads to a decrease in filtration efficiency.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ получения фильтрационного материала по патенту RU 2477644 на изобретение, опубл. 20.03.2013, предназначенному для тонкой очистки воздуха от высокодисперсных аэрозолей, в частности, в аэрозольных фильтрах, респираторах и лицевых масках. Способ включает приготовление формовочного раствора путем растворения полиамида в смеси муравьиной и уксусной кислот, взятых в объемном отношении 1:2, электроформование полиамидных нановолокон в электрическом поле при напряжении от 75 до 95 кВ, температуре в зоне формования 20-25°C и относительной влажности 15-30% и одновременную укладку образующихся нановолокон на движущуюся в межэлектродном пространстве нетканую микроволокнистую полимерную подложку. Концентрация полимера в формовочном растворе составляет 6-12 мас.%, вязкость раствора - 0,5-8,1 Па (т.е. 0,05-0,81 Па-с), удельная электропроводность 100-500 мкСм/см. Получаемый по описанному способу из указанного раствора фильтрационный материал имеет показатель гидродинамического сопротивления потоку воздуха при линейной скорости 1 см/с от 2 до 25 Па.The closest in technical essence to the claimed method is a method for producing filtration material according to the patent RU 2477644 for the invention, publ. 03/20/2013, designed for fine cleaning of air from highly dispersed aerosols, in particular in aerosol filters, respirators and face masks. The method includes preparing a molding solution by dissolving polyamide in a mixture of formic and acetic acids taken in a volume ratio of 1: 2, electroforming polyamide nanofibers in an electric field at a voltage of 75 to 95 kV, a temperature in the molding zone of 20-25 ° C and a relative humidity of 15 -30% and simultaneous laying of the formed nanofibers on a nonwoven microfiber polymer substrate moving in the interelectrode space. The polymer concentration in the molding solution is 6-12 wt.%, The viscosity of the solution is 0.5-8.1 Pa (i.e. 0.05-0.81 Pa-s), the specific conductivity is 100-500 μS / cm. Obtained by the described method from the specified solution, the filter material has an indicator of hydrodynamic resistance to air flow at a linear speed of 1 cm / s from 2 to 25 Pa.

Недостатком известного технического решения, выбранного в качестве прототипа для заявляемого способа, формовочного раствора и материала, является получение фильтрационного материала, характеризующегося низкой эффективностью фильтрации.A disadvantage of the known technical solution, selected as a prototype for the proposed method, molding solution and material, is to obtain a filtration material characterized by low filtration efficiency.

Технической проблемой является создание материала, характеризующегося высокой фильтрующей способностью.A technical problem is the creation of a material characterized by high filtering ability.

Технический результат заключается в снижении проницаемости дисперсных частиц при одновременном повышении воздухопроницаемости.The technical result consists in reducing the permeability of dispersed particles while increasing air permeability.

Технический результат достигается тем, что в способе получения фильтрационного материала, включающем приготовление формовочного раствора путем растворения полимера в растворителе, электроформование из формовочного раствора нановолокон с одновременным осаждением нановолокон на основу, согласно изобретению, в качестве полимера используют сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена, в качестве растворителя используют смесь N,Nдиметилацетамида и этилацетата или пропилацетата в соотношении 1:1, получают формовочный раствор с удельной электропроводностью ж 13χ10-6-18χ10-6 См/см и динамическая вязкость при нулевом сдвиге η 0,215-0,550 Па-с, а электроформование нановолокон осуществляют при разнице напряжений междуThe technical result is achieved by the fact that in a method for producing a filtration material, including preparing a molding solution by dissolving the polymer in a solvent, electroforming from a molding solution of nanofibers with simultaneous deposition of nanofibers onto a base according to the invention, a copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene is used as a polymer , as a solvent, a mixture of N, Ndimethylacetamide and ethyl acetate or propyl acetate is used in a ratio of 1: 1, obtaining dissolved spinning solution having a conductivity χ 10 x 13 -6 -18 χ 10 -6 S / cm and the dynamic zero shear viscosity η 0,215-0,550 Pa-s, and electrospinning nanofiber carried out at a voltage difference between

- 1 033661 электродами 75-120 кВ и относительной влажности в камере электроформования 10-45%, при этом основу, на которую осаждают полученные нановолокна, перемещают со скоростью 30-40 м/мин. В частных случаях реализации способа в качестве основы используют фильтровальную бумагу и/или нетканый материал, перед осаждением нановолокон на основу наносят клеевой слой.- 1,033661 electrodes of 75-120 kV and relative humidity in the electrospinning chamber of 10-45%, while the base on which the obtained nanofibers are deposited is moved at a speed of 30-40 m / min. In particular cases of implementing the method, filter paper and / or non-woven material are used as the base; an adhesive layer is applied to the base before the nanofibers are deposited.

Технический результат достигается также тем, что в формовочном растворе для осуществления способа получения фильтрационного материала, содержащем полимер и растворитель, согласно изобретению, в качестве полимера используют сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена, в качестве растворителя используют смесь Ν,Ν-диметилацетамида и этилацетата или пропилацетата в соотношении 1:1 при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is also achieved by the fact that in the molding solution for implementing the method for producing filtration material containing a polymer and a solvent according to the invention, a copolymer consisting of monomeric vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene units is used as a polymer, a mixture of Ν, Ν-dimethylacetamide and ethyl acetate or propyl acetate in a ratio of 1: 1 in the following ratio of components, wt.%:

сополимер, состоящий из мономерных звеньев |винилиденфторида и тетрафторэтилена 10-16copolymer consisting of monomer units | vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene 10-16

Ν,Ν-диметилацетамид 42-45 этилацетат или пропилацетат 42-45, при этом удельная электропроводность формовочного раствора составляет 13*10-6-18х10-6 См/см, а динамическая вязкость при нулевом сдвиге η 0,215-0,550 Па-с.Ν, Ν-dimethylacetamide 42-45 ethyl acetate or propyl acetate 42-45, while the specific conductivity of the molding solution is 13 * 10 -6 -18x10 -6 S / cm, and the dynamic viscosity at zero shear is η 0.215-0.550 Pa-s.

В фильтрационном материале, полученном заявленным способом, включающем основу и слой нановолокон, согласно изобретению, слой нановолокон выполнен из сополимера, состоящего из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена, поверхностная плотность слоя составляет 0,01-1,0 г/м2, воздухопроницаемость фильтрационного материала составляет 400-500 мм/с, а перепад давления составляет 70-90 Па. В частном случае реализации фильтрационного материала в качестве основы использована фильтровальная бумага и/или нетканый материал.In the filtration material obtained by the claimed method, including the base and a layer of nanofibers, according to the invention, the layer of nanofibers is made of a copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene, the surface density of the layer is 0.01-1.0 g / m 2 , the air permeability of the filtration material is 400-500 mm / s, and the pressure drop is 70-90 Pa. In the particular case of the implementation of the filtration material, filter paper and / or non-woven material are used as the basis.

Обоснование оптимальных параметров способа получения фильтрационного материала и состава формовочного раствора для его осуществления производили следующим образом. Для этого были приготовлены формовочные растворы на базе различных полимеров: поливинлиденфторида (ПВДФ), синтетического каучука, сополимера, состоящего из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена. Из уровня техники известно, что поливинлиденфторид представляет собой гомополимер, макромолекула которого построена из мономерных звеньев -(CH2-CF2)-; сополимер винилиденфторида и тетрафторэтилена представляет собой полимер, макромолекула которого построена из мономерных звеньев (CH2-CF2)- и -(CF2-CF2)-. В качестве растворителей для каждого полимера были использованы следующие: Ν,Ν-диметилацетамид (ДМАА) и этилацетат; Ν,Ν-диметилацетамид (ДМАА) и пропилацетат; Ν,Νдиметилформамид (ДМФА); пропилацетат и Ν,Ν-диметилацетамид. Растворение полимеров осуществляли с использованием механической мешалки при скорости 750 мин-1, постепенно увеличивая температуру до 50-55°C. Далее растворы остывали до комнатной температуры. Соотношение компонентов растворов для каждого образца и их физико-химические характеристики приведены в табл. 1.The rationale for the optimal parameters of the method of obtaining filtration material and the composition of the molding solution for its implementation was carried out as follows. For this, molding solutions were prepared on the basis of various polymers: polyvinylidene fluoride (PVDF), synthetic rubber, and a copolymer consisting of monomeric units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene. It is known from the prior art that polyvinylidene fluoride is a homopolymer whose macromolecule is constructed from monomer units - (CH2-CF2) -; the copolymer of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene is a polymer whose macromolecule is constructed from monomer units (CH 2 —CF 2 ) - and - (CF 2 —CF 2 ) -. The following were used as solvents for each polymer: Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAA) and ethyl acetate; Ν, Ν-dimethylacetamide (DMAA) and propyl acetate; Ν, Ν dimethylformamide (DMF); propyl acetate and Ν, Ν-dimethylacetamide. The dissolution of the polymers was carried out using a mechanical stirrer at a speed of 750 min -1 , gradually increasing the temperature to 50-55 ° C. Next, the solutions were cooled to room temperature. The ratio of the components of the solutions for each sample and their physico-chemical characteristics are given in table. 1.

Каждый образец формовочного раствора был подвержен бескапиллярному электроформованию, где рабочим электродом являлась стальная струна. Осаждение сформированных нановолокон осуществлялось на фильтровальную бумагу или нетканый материал с предварительно нанесенным клеевым покрытием, движущуеся под осадительным электродом. Расстояние между электродами составляло 170 мм. Период обращения дозатора-питателя (каретки) составлял 1,2 с-1. Режимы электроформования, изменяемые в процессе эксперимента, и характеристики образцов фильтрационного материала (обр. №№ 1-18) и основы без слоя нановолокон (обр. №19) представлены в табл. 1. Показатели напряжения на электродах в таблице указаны для каждого из них отдельно через знак «/», а разница напряжений между электродами соответствует разнице по модулю (например, -40/+80 кВ равняется 120 кВ, -15/+60 равняется 75 кВ). Измерение перепада давления производили на испытательном стенде при направлении потока воздуха со скоростью 0,2 м/с, а измерение воздухопроницаемости - при давлении воздуха в 200 Па (ГОСТ РИСО 9237-99). Оценку эффективности фильтрации образцов производили при распылении тестового аэрозоля ΝαΟ с частицами размером 1,85 мкм.Each sample of the molding solution was subjected to capillary-free electroforming, where the working electrode was a steel string. Precipitation of the formed nanofibers was carried out on filter paper or non-woven material with a pre-applied adhesive coating moving under a precipitation electrode. The distance between the electrodes was 170 mm. The circulation period of the dispenser-feeder (carriage) was 1.2 s -1 . Electroforming modes that change during the experiment, and the characteristics of samples of filtration material (sample No. 1-18) and warp without a layer of nanofibers (sample No. 19) are presented in table. 1. The voltage indicators on the electrodes in the table are indicated for each of them separately through the “/” sign, and the voltage difference between the electrodes corresponds to the difference in modulus (for example, -40 / + 80 kV is 120 kV, -15 / + 60 is 75 kV ) The pressure drop was measured on a test bench with an air flow direction at a speed of 0.2 m / s, and air permeability was measured at an air pressure of 200 Pa (GOST RISO 9237-99). The filtration efficiency of the samples was evaluated by spraying a test aerosol ΝαΟ with particles of 1.85 μm in size.

- 2 033661- 2 033661

Таблица 1. Качественный и количественный состав образцов растворов и характеристики полученных материаловTable 1. Qualitative and quantitative composition of sample solutions and characteristics of the materials obtained

№ об Р· No. about R· Базовый полимер Base polymer Растворяюща я система Solvent system Соотношение компонентов, мас.% The ratio of components, wt.% Динамическая вязкость при нулевом сдвиге η, Па с Dynamic viscosity at zero shear η, Pa s Удельная электропроводность аг, См/см· 10'6 Electrical conductivity ag, S / cm · 10 ' 6 Условия проведения электроформования Electroforming conditions Свойства материала Material properties Относительная влажность, % Relative humidity% Напряжение на верхнем/н ижнем электродах , кВ Voltage at the upper / lower electrodes, kV Скорое ть переме щения основы, м/мин Speed of movement of the base, m / min Повер хност ная плотн ость нанов The highest density of nanes Возд ухоп рони цаем ость, мм/с Air roni ear, mm / s Пере пад давле НИЯ, Па Perepad pressure NII, Pa Эффе ктив ность по части цам Part Effectiveness 1 1 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена A copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА Ethyl Acetate: Ν, Ν-DMAA 13 : 43,5 : 43,5 13: 43.5: 43.5 0,298 0.298 17,6 17.6 25 25 -15/+60 -15 / + 60 35 35 0,087 0,087 453 453 78 78 80 80 2 2 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена A copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА Ethyl Acetate: Ν, Ν-DMAA 13 : 43,5 : 43,5 13: 43.5: 43.5 0,298 0.298 17,6 17.6 60 60 -15/+60 -15 / + 60 35 35 0,06 0.06 457 457 72 72 36 36 3 3 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена A copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА Ethyl acetate: Ν, Ν-DMAA 13 : 43,5 : 43,5 13: 43.5: 43.5 0,298 0.298 17,6 17.6 25 25 -5/+10 -5 / + 10 20 20 0,05 0.05 295 295 185 185 40 40 4 4 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена A copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА Ethyl acetate: Ν, Ν-DMAA 13 : 43,5 : 43,5 13: 43.5: 43.5 0,298 0.298 17,6 17.6 25 25 -15/+60 -15 / + 60 50 fifty 0,02 0.02 500 500 73 73 20 20 5 5 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена A copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА Ethyl Acetate: Ν, Ν-DMAA 13 :29:58 13: 29: 58 0,215 0.215 12,2 12,2 25 25 -15/+60 -15 / + 60 35 35 0,9 0.9 380 380 108 108 23 23 6 6 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена A copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА Ethyl Acetate: Ν, Ν-DMAA 8:46:46 8:46:46 0,173 0.173 10,7 10.7 25 25 -15/+60 -15 / + 60 35 35 1,5 1,5 316 316 138 138 10,8 10.8 7 7 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена A copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene Пропилацетат: Ν,Ν-ДМАА Propyl acetate: Ν, Ν-DMAA 12 : 44 : 44 12:44 p.m. 44 0,298 0.298 17,4 17.4 25 25 -15/+60 -15 / + 60 35 35 0,082 0,082 456 456 77 77 90 90 8 8 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена A copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene Пропил ацетат: Ν,Ν-ДМАА Propyl acetate: Ν, Ν-DMAA 12 : 44 : 44 12:44 p.m. 44 0,287 0.287 17,4 17.4 60 60 -15/+60 -15 / + 60 35 35 0,064 0,064 455 455 73 73 36 36 9 9 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена A copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene Пропилацетат: Ν,Ν-ДМАА Propyl acetate: Ν, Ν-DMAA 12 : 44 : 44 12:44 p.m. 44 0,287 0.287 17,4 17.4 25 25 -5/+10 -5 / + 10 20 20 0,1 0.1 290 290 187 187 38 38

10 10 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена A copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene Пропилацетат: Ν,Ν-ДМАА Propyl acetate: Ν, Ν-DMAA 12 : 44 : 44 12:44 p.m. 44 0,287 0.287 17,4 17.4 25 25 -15/+60 -15 / + 60 50 fifty 0,02 0.02 510 510 20 20 11 eleven Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена A copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene Пропилацетат: Ν,Ν-ДМАА Propyl acetate: Ν, Ν-DMAA 18 : 45,5 : 45,5 18: 45.5: 45.5 0,58 0.58 19,2 19,2 25 25 -15/+60 -15 / + 60 30 thirty 1,6 1,6 312 312 140 140 10 10 12 12 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена A copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene Пропилацетат: Ν,Ν-ДМАА Propyl acetate: Ν, Ν-DMAA 7 :46,5 : 46,5 7: 46.5: 46.5 0,166 0.166 10,6 10.6 25 25 -15/+60 -15 / + 60 30 thirty 1,1 1,1 328 328 135 135 15 fifteen 13 thirteen ПВДФ PVDF ДМФА DMF 11 : 89 11: 89 0,650 0.650 8,04 8.04 25 25 -15/+60 -15 / + 60 25 25 2,0 2.0 287 287 186 186 9 9 14 14 ПВДФ PVDF ДМФА DMF 16: 84 16: 84 0,450 0.450 9,95 9.95 25 25 -15/+60 -15 / + 60 25 25 1,85 1.85 299 299 172 172 11 eleven 15 fifteen ПВДФ PVDF ДМФА DMF 8:92 8:92 0,180 0.180 0,223 0.223 25 25 -15/+60 -15 / + 60 30 thirty 1,5 1,5 318 318 140 140 13 thirteen 16 16 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена A copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene Этилацетат: Ν,Ν-ДМФА Ethyl Acetate: Ν, Ν-DMF 16,5 :41,75 : 41,75 16.5: 41.75: 41.75 0,520 0.520 12,6 12.6 25 25 -15/+60 -15 / + 60 30 thirty 1,6 1,6 280 280 182 182 9 9 17 17 ПВДФ PVDF Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА Ethyl Acetate: Ν, Ν-DMAA 3 : 43,75 : 43,75 3: 43.75: 43.75 0,750 0.750 10,05 10.05 25 25 -15/+60 -15 / + 60 25 25 2,3 2,3 292 292 190 190 8 8 18 18 ПВДФ PVDF Этил ацетат: Ν,Ν-ДМАА Ethyl Acetate: Ν, Ν-DMAA П :44,5 :44,5 P: 44.5: 44.5 0,405 0.405 9,95 9.95 25 25 -15/+60 -15 / + 60 25 25 1,65 1.65 298 298 167 167 10 10 19 19 Синтетический каучук Synthetic rubber Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА Ethyl Acetate: Ν, Ν-DMAA 13 : 43,5 : 43,5 13: 43.5: 43.5 0,328 0.328 8,7 8.7 25 25 -15/+60 -15 / + 60 30 thirty 1,4 1.4 315 315 136 136 11 eleven 20 20 Основа (материал без слоя нановолокон) с пов.плотностью 115 г/м2 Base (material without a layer of nanofibers) with a density of 115 g / m 2 - - - - - - - - - - - - - - 500 500 72 72 18 18

Данные табл. 1 показывают, что качественный и количественный состав формовочного раствора существенно влияет на его физико-химические свойства - динамическую вязкость и электропроводность. Так, наиболее высокие показатели вязкости отмечаются у растворов на базе ПВДФ (образцы №№ 13, 14, 16, 17, 18), а низкие - на базе сополимера, состоящего из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена, а именно с низким содержанием сополимера, состоящего из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена, и/или отличной от заявляемой пропорции растворителей (№№ 6, 5, 12). Варьирование условий электроформования (относительная влажность в камере, разница напряжений на электродах, скорость движения фильтровальной бумаги и/или нетканого материала) из растворов с разными реологическими и электропроводящими свойствами позволяет получить совершенно разные по функциональным свойствам фильтрационные материалы.The data table. 1 show that the qualitative and quantitative composition of the molding solution significantly affects its physico-chemical properties - dynamic viscosity and electrical conductivity. So, the highest viscosity indices are observed for solutions based on PVDF (samples nos. 13, 14, 16, 17, 18), and the lowest ones are based on a copolymer consisting of monomeric units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene, namely with a low content of copolymer consisting from monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene, and / or different solvent proportions (No. 6, 5, 12). Varying the conditions of electroforming (relative humidity in the chamber, the difference in voltage across the electrodes, the speed of the filter paper and / or non-woven material) from solutions with different rheological and electrically conductive properties makes it possible to obtain filtration materials that are completely different in functional properties.

Однако требуемый набор эксплуатационных характеристик (низкая проницаемость дисперсных частиц при высокой воздухопроницаемости) можно получить только при определенном сочетании физикохимических характеристик раствора и условий электроформования.However, the required set of operational characteristics (low permeability of dispersed particles with high breathability) can be obtained only with a certain combination of physicochemical characteristics of the solution and the conditions of electrospinning.

Так, несмотря на удовлетворительные показатели динамической вязкости и удельной электропроводности образца раствора № 2, 3, 8, 9 при изменении условий электроформования (относительная влаж- 3 033661 ность, скорость перемещения основы и разница напряжений между электродами) были получены образцы фильтрационных материалов с неудовлетворительными показателями и низкой эффективностью фильтрации.So, despite satisfactory dynamic viscosity and electrical conductivity of solution sample No. 2, 3, 8, 9 with changing conditions of electrospinning (relative humidity, relative velocity of movement of the base and voltage difference between the electrodes), samples of filtration materials with unsatisfactory indicators were obtained and low filtering efficiency.

Фильтрационные материалы, полученные на основе образцов формовочного раствора №№ 13-15 с неудовлетворительными показателями динамической вязкости и удельной электропроводности, характеризуются низкой эффективностью и неудовлетворительными показателями материала.Filtration materials obtained on the basis of samples of the molding solution No. 13-15 with unsatisfactory dynamic viscosity and electrical conductivity are characterized by low efficiency and poor material performance.

Напротив, образцы формовочного раствора №№ 1, 7 при различных условиях электроформования нановолокон позволяли получить фильтрационные материалы, обладающие оптимальными эксплуатационными характеристиками - низкой проницаемостью дисперсных частиц при высокой воздухопроницаемости и высокой эффективностью фильтрации.On the contrary, samples of the molding solution Nos. 1, 7 under various conditions of the nanofibers electrospinning made it possible to obtain filtration materials with optimal performance characteristics — low permeability of dispersed particles with high air permeability and high filtration efficiency.

Достижение технического результата, обеспечиваемого при осуществлении заявленной группы изобретений, обусловлено следующим.The achievement of the technical result provided by the implementation of the claimed group of inventions is due to the following.

Использование в качестве полимера сополимера, состоящего из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена, растворенного в смеси Ν,Ν-диметилацетамида и этилацетата или пропилацетата в заявленном соотношении, обусловливает получение формовочного раствора с оптимальным диапазоном рабочих характеристик - нулевой динамической вязкости η и удельной электропроводности ж. Это обеспечивает возможность формирования нановолокон в поле высокого напряжения в широком диапазоне показателей относительной влажности при высоких скоростях перемещения фильтровальной бумаги и/или нетканого материала, на которую осаждают нановолокна, что, в свою очередь, позволяет вытягивать нановолокна одинаковой толщины (с диаметром не более 450 нм) и формы и осуществлять их осаждение на основу с оптимальной и равномерной плотностью. Таким образом, достигается получение фильтрационного материала с однородной морфологией, характеризующегося низкой проницаемостью дисперсных частиц при высокой воздухопроницаемости и, следовательно, высокой эффективностью фильтрации.The use of a copolymer as a polymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene dissolved in a mixture of Ν, д-dimethylacetamide and ethyl acetate or propyl acetate in the stated ratio determines the formation of a molding solution with an optimal range of operating characteristics - zero dynamic viscosity η and electrical conductivity g. This makes it possible to form nanofibers in a high-voltage field in a wide range of relative humidity indices at high speeds of filter paper and / or non-woven material onto which nanofibers are deposited, which, in turn, allows nanofibers to be drawn of the same thickness (with a diameter of not more than 450 nm ) and form and carry out their deposition on the base with optimal and uniform density. Thus, it is possible to obtain a filtration material with a uniform morphology, characterized by a low permeability of dispersed particles with high air permeability and, therefore, high filtration efficiency.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена микрофотография фильтрационного материала, полученная методом электронной сканирующей микроскопии с 5000-кратным увеличением, на фиг. 2 - микрофотография фильтрационного материала с задержанными частицами пыли, на фиг. 3 кривые эффективности фильтрационного материала по частицам различного фракционного состава (для образцов №№ 1, 7, 20 по табл. 1 и для примера 1.1, представленного ниже).The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a micrograph of the filtration material obtained by electron scanning microscopy with a 5000-fold magnification, in FIG. 2 is a micrograph of a filtration material with trapped dust particles, FIG. 3 curves of the efficiency of the filtration material for particles of different fractional composition (for samples No. 1, 7, 20 according to table 1 and for example 1.1 below).

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами, в которых приготовление раствора и измерение показателей фильтрационных материалов осуществлялось по описанной выше схеме.The invention is illustrated by the following examples, in which the preparation of the solution and the measurement of filtration materials was carried out according to the scheme described above.

Пример 1.1.Example 1.1

Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 13 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 43,5 г, этилацетат - 43,5 г.Molding solution: a copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene - 13 g, Ν, Ν-dimethylacetamide - 43.5 g, ethyl acetate - 43.5 g.

Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,298 Па-с, удельная электропроводность ж=17,бх10-6 См/см.Physico-chemical characteristics of the molding solution: dynamic viscosity at zero shear η = 0.298 Pa-s, electrical conductivity w = 17, bx10 -6 S / cm.

Условия электроформования: напряжение на электродах - -15/+60 кВ (разница напряжений 75 кВ), относительная влажность в камере - 25%, скорость перемещения фильтровальной бумаги - 40 м/мин.Electroforming conditions: voltage at the electrodes - -15 / + 60 kV (voltage difference 75 kV), relative humidity in the chamber - 25%, filter paper moving speed - 40 m / min.

В результате сформован нановолокнистый слой с поверхностной плотностью 0,07 г/м2 и получен фильтрационный материал со следующими показателями: перепад давления - 75 Па, воздухопроницаемость - 470 мм/с, эффективность - 78%.As a result, a nanofiber layer with a surface density of 0.07 g / m 2 was formed and filtration material was obtained with the following indicators: pressure drop - 75 Pa, air permeability - 470 mm / s, efficiency - 78%.

На фиг. 1, 2 представлены микрофотографии полученного фильтрационного материала (без уловленных дисперсных частиц и с задержанными частицами пыли соответственно).In FIG. Figures 1 and 2 show micrographs of the obtained filtration material (without trapped dispersed particles and with trapped dust particles, respectively).

На фиг. 3 кривой 4 представлена зависимость эффективности фильтрации полученного материала от размеров частиц тестового аэрозоля.In FIG. Curve 4 shows the dependence of the filtration efficiency of the obtained material on the particle sizes of the test aerosol.

Пример 1.2.Example 1.2

Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 13 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 43,5 г, этилацетат - 43,5 г.Molding solution: a copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene - 13 g, Ν, Ν-dimethylacetamide - 43.5 g, ethyl acetate - 43.5 g.

Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,298 Па-с, удельная электропроводность ж=17,бх10-6 См/см.Physico-chemical characteristics of the molding solution: dynamic viscosity at zero shear η = 0.298 Pa-s, electrical conductivity w = 17, bx10 -6 S / cm.

Условия электроформования: напряжение на электродах - -15/+60 кВ (разница напряжений 75 кВ), относительная влажность в камере - 25%, скорость перемещения нетканого материала - 35 м/мин.Electroforming conditions: voltage at the electrodes - -15 / + 60 kV (voltage difference 75 kV), relative humidity in the chamber - 25%, non-woven material moving speed - 35 m / min.

В результате сформован нановолокнистый слой с поверхностной плотностью 0,087 г/м2 и получен фильтрационный материал со следующими показателями: перепад давления - 78 Па, воздухопроницаемость - 453 мм/с, эффективность - 80%.As a result, a nanofiber layer with a surface density of 0.087 g / m 2 was formed and filtration material was obtained with the following indicators: pressure drop - 78 Pa, air permeability - 453 mm / s, efficiency - 80%.

Пример 1.3.Example 1.3

Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 13 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 43,5 г, этилацетат - 43,5 г.Molding solution: a copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene - 13 g, Ν, Ν-dimethylacetamide - 43.5 g, ethyl acetate - 43.5 g.

Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,298 Па-с, удельная электропроводность ж=17,бх10-6 См/см.Physico-chemical characteristics of the molding solution: dynamic viscosity at zero shear η = 0.298 Pa-s, electrical conductivity w = 17, bx10 -6 S / cm.

Условия электроформования: напряжение, на электродах - -15/+60 кВ (разница напряжений 75 кВ), относительная влажность в камере - 25%, скорость перемещения фильтровальной бумаги - 35 м/мин.Electroforming conditions: voltage, -15 / + 60 kV at the electrodes (voltage difference 75 kV), relative humidity in the chamber - 25%, filter paper moving speed - 35 m / min.

- 4 033661- 4 033661

В результате сформован нановолокнистый слой с поверхностной плотностью 0,09 г/м2 и получен фильтрационный материал со следующими показателями: перепад давления - 77 Па, воздухопроницаемость - 450 мм/с, эффективность - 89%.As a result, a nanofiber layer with a surface density of 0.09 g / m 2 was formed and filtration material was obtained with the following indicators: pressure drop - 77 Pa, air permeability - 450 mm / s, efficiency - 89%.

Пример 1.4.Example 1.4

Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 13 г, N.N-диметилацетамид - 43,5 г, этилацетат - 43,5 г.Molding solution: a copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene - 13 g, N.N-dimethylacetamide - 43.5 g, ethyl acetate - 43.5 g.

Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,298 Па-с, удельная электропроводность ж=17,бх10-6 См/см.Physico-chemical characteristics of the molding solution: dynamic viscosity at zero shear η = 0.298 Pa-s, electrical conductivity w = 17, bx10 -6 S / cm.

Условия электроформования: напряжение на электродах - -15/+60 кВ (разница напряжений 75 кВ), относительная влажность в камере - 40%, скорость перемещения нетканого материала - 30 м/мин.Electroforming conditions: voltage at the electrodes - -15 / + 60 kV (voltage difference 75 kV), relative humidity in the chamber - 40%, non-woven material moving speed - 30 m / min.

В результате сформован нановолокнистый слой с поверхностной плотностью 0,094 г/м2 и получен фильтрационный материал со следующими показателями: перепад давления - 82 Па, воздухопроницаемость - 447 мм/с, эффективность - 61%.As a result, a nanofiber layer with a surface density of 0.094 g / m 2 was formed and filtration material was obtained with the following indicators: pressure drop - 82 Pa, air permeability - 447 mm / s, efficiency - 61%.

Пример 1.5.Example 1.5

Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 13 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 43,5 г, этилацетат - 43,5 г.Molding solution: a copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene - 13 g, Ν, Ν-dimethylacetamide - 43.5 g, ethyl acetate - 43.5 g.

Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,298 Па-с, удельная электропроводность ж=17,бх10-6 См/см.Physico-chemical characteristics of the molding solution: dynamic viscosity at zero shear η = 0.298 Pa-s, electrical conductivity w = 17, bx10 -6 S / cm.

Условия электроформования: напряжение на электродах - -40/+80 кВ (разница напряжений 120 кВ), относительная влажность в камере - 40%, скорость перемещения фильтровальной бумаги - 30 м/мин.Electroforming conditions: voltage at the electrodes - -40 / + 80 kV (voltage difference 120 kV), relative humidity in the chamber - 40%, filter paper moving speed - 30 m / min.

В результате сформован нановолокнистый слой с поверхностной плотностью 0,083 г/м2 и получен фильтрационный материал со следующими показателями: перепад давления - 80 Па, воздухопроницаемость - 462 мм/с, эффективность - 62%.As a result, a nanofiber layer with a surface density of 0.083 g / m 2 was formed and filtration material was obtained with the following indicators: pressure drop - 80 Pa, air permeability - 462 mm / s, efficiency - 62%.

Пример 2.1.Example 2.1

Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 10 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 44,5 г, пропилацетат - 44,5 г.Molding solution: a copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene - 10 g, Ν, Ν-dimethylacetamide - 44.5 g, propyl acetate - 44.5 g.

Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,215 Па-с, удельная электропроводность ж=11,2*10-6 См/см.Physico-chemical characteristics of the molding solution: dynamic viscosity at zero shear η = 0.215 Pa-s, electrical conductivity w = 11.2 * 10 -6 S / cm.

Условия электроформования: напряжение на электродах - -15/+60 кВ (разница напряжений 75 кВ), относительная влажность в камере - 25%, скорость перемещения фильтровальной бумаги - 30 м/мин.Electroforming conditions: voltage at the electrodes - -15 / + 60 kV (voltage difference 75 kV), relative humidity in the chamber - 25%, filter paper moving speed - 30 m / min.

В результате сформован нановолокнистый слой с поверхностной плотностью 0,065 г/м2 и получен фильтрационный материал со следующими показателями: перепад давления - 74 Па, воздухопроницаемость - 459 мм/с, эффективность - 64%.As a result, a nanofiber layer with a surface density of 0.065 g / m 2 was formed and filtration material was obtained with the following indicators: pressure drop - 74 Pa, air permeability - 459 mm / s, efficiency - 64%.

Пример 2.2.Example 2.2

Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 10 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 44,5 г, пропилацетат - 44,5 г.Molding solution: a copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene - 10 g, Ν, Ν-dimethylacetamide - 44.5 g, propyl acetate - 44.5 g.

Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,215 Па-с, удельная электропроводность ж=11,2*10-6 См/см.Physico-chemical characteristics of the molding solution: dynamic viscosity at zero shear η = 0.215 Pa-s, electrical conductivity w = 11.2 * 10 -6 S / cm.

Условия электроформования: напряжение на электродах - -30/+70 кВ (разница напряжений 100 кВ), относительная влажность в камере - 25%, скорость перемещения фильтровальной бумаги- 35 м/мин.Electroforming conditions: the voltage at the electrodes is -30 / + 70 kV (voltage difference 100 kV), the relative humidity in the chamber is 25%, the filter paper travel speed is 35 m / min.

В результате сформован нановолокнистый слой с поверхностной плотностью 0,05 г/м2 и получен фильтрационный материал со следующими показателями: перепад давления - 69 Па, воздухопроницаемость - 463 мм/с, эффективность - 66%.As a result, a nanofiber layer with a surface density of 0.05 g / m 2 was formed and filtration material was obtained with the following indicators: pressure drop - 69 Pa, air permeability - 463 mm / s, efficiency - 66%.

Пример 3.1.Example 3.1

Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 16 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 42 г, этилацетат - 42 г.Molding solution: a copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene - 16 g, Ν, Ν-dimethylacetamide - 42 g, ethyl acetate - 42 g.

Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,55 Па-с, удельная электропроводность ж=18*10-6 См/см.Physico-chemical characteristics of the molding solution: dynamic viscosity at zero shear η = 0.55 Pa-s, electrical conductivity w = 18 * 10 -6 S / cm.

Условия электроформования: напряжение на электродах - -15/+60 кВ (разница напряжений 75 кВ), относительная влажность в камере - 10%, скорость перемещения фильтровальной бумаги- 30 м/мин.Electroforming conditions: the voltage at the electrodes is -15 / + 60 kV (voltage difference is 75 kV), the relative humidity in the chamber is 10%, and the speed of the filter paper is 30 m / min.

В результате сформован нановолокнистый слой с поверхностной плотностью 1,0 г/м2 и получен фильтрационный материал со следующими показателями: перепад давления - 90 Па, воздухопроницаемость - 400 мм/с, эффективность - 50%.As a result, a nanofiber layer with a surface density of 1.0 g / m 2 was formed and filtration material was obtained with the following indicators: pressure drop - 90 Pa, air permeability - 400 mm / s, efficiency - 50%.

Пример 3.2.Example 3.2.

Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена- 16 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 42 г, этилацетат - 42 г.Molding solution: a copolymer consisting of monomeric units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene - 16 g, Ν, Ν-dimethylacetamide - 42 g, ethyl acetate - 42 g.

Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,55 Па-с, удельная электропроводность ж=17,6х10-6 См/см.Physico-chemical characteristics of the molding solution: dynamic viscosity at zero shear η = 0.55 Pa-s, electrical conductivity w = 17.6x10 -6 S / cm.

Условия электроформования: напряжение на электродах - -15/+60 кВ (разница напряжений 75 кВ), относительная влажность в камере - 10%, скорость перемещения нетканого материала - 40 м/мин.Electroforming conditions: voltage at the electrodes - -15 / + 60 kV (voltage difference 75 kV), relative humidity in the chamber - 10%, non-woven material moving speed - 40 m / min.

В результате сформован нановолокнистый слой с поверхностной плотностью 0,86 г/м2 и получен фильтрационный материал со следующими показателями: перепад давления - 88 Па, воздухопроницае- 5 033661 мость - 410 мм/с, эффективность - 52%.As a result, a nanofiber layer with a surface density of 0.86 g / m 2 was formed and filtration material was obtained with the following indicators: pressure drop - 88 Pa, air permeability 5 033661 - 410 mm / s, efficiency - 52%.

Пример 4.1.Example 4.1

Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 16 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 42 г, пропилацетат - 42 г.Molding solution: a copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene - 16 g, Ν, Ν-dimethylacetamide - 42 g, propyl acetate - 42 g.

Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,55 Па-с, удельная электропроводность ж=17,6*10-6 См/см.Physico-chemical characteristics of the molding solution: dynamic viscosity at zero shear η = 0.55 Pa-s, electrical conductivity w = 17.6 * 10 -6 S / cm.

Условия электроформования: напряжение на электродах - -40/+80 кВ (разница напряжений 120 кВ), относительная влажность в камере - 45%, скорость перемещения фильтровальной бумаги - 40 м/мин.Electroforming conditions: voltage at the electrodes - -40 / + 80 kV (voltage difference 120 kV), relative humidity in the chamber - 45%, filter paper moving speed - 40 m / min.

В результате сформован нановолокнистый слой с поверхностной плотностью 0,9 г/м2 и получен фильтрационный материал со следующими показателями: перепад давления - 81 Па, воздухопроницаемость - 405 мм/с, эффективность - 59%.As a result, a nanofiber layer with a surface density of 0.9 g / m 2 was formed and filtration material was obtained with the following indicators: pressure drop - 81 Pa, air permeability - 405 mm / s, efficiency - 59%.

Таким образом, заявленный способ получения фильтрационного материала и формовочный раствор, используемый для его осуществления, обеспечивают получение материала с однородной морфологией, что, в свою очередь, обусловливает низкую проницаемость дисперсных частиц при высокой воздухопроницаемости и высокую эффективность фильтрации.Thus, the claimed method for producing filtration material and the molding solution used for its implementation, provide a material with a uniform morphology, which, in turn, leads to low permeability of dispersed particles with high breathability and high filtration efficiency.

Claims (7)

1. Способ получения фильтрационного материала, включающий приготовление формовочного раствора путем растворения полимера в растворителе, электроформование из формовочного раствора нановолокон с одновременным осаждением на основу, отличающийся тем, что в качестве полимера используют сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена, в качестве растворителя используют смесь Ν,Ν-диметилацетамида и этилацетата или пропилацетата в соотношении 1:1, получают формовочный раствор с удельной электропроводностью ж 13^10-6-18^10-6 См/см и динамической вязкостью при нулевом сдвиге η 0,215-0,550 Па-с, а электроформование нановолокон осуществляют при разнице напряжений между электродами 75-120 кВ и относительной влажности в камере электроформования 10-45%, при этом основу, на которую осаждают полученные нановолокна, перемещают со скоростью 30-40 м/мин.1. A method of obtaining a filtration material, including preparing a molding solution by dissolving the polymer in a solvent, electroforming nanofibers from the molding solution with simultaneous deposition on a base, characterized in that the copolymer consisting of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene monomer units is used as the polymer, and the solvent used a mixture of Ν, Ν-dimethylacetamide and ethyl acetate or propyl acetate in a ratio of 1: 1, get a molding solution with electrical conductivity W 13 ^ 10-6-18 ^ 10 -6 S / cm and dynamic viscosity at zero shear η 0.215-0.550 Pa-s, and nanofibers are electroformed at a voltage difference between the electrodes of 75-120 kV and relative humidity in the 10- 45%, while the base on which the obtained nanofibers are deposited is moved at a speed of 30-40 m / min. 2. Способ получения фильтрационного материала по п.1, отличающийся тем, что в качестве основы используют фильтровальную бумагу и/или нетканый материал.2. A method of obtaining a filtration material according to claim 1, characterized in that filter paper and / or non-woven material are used as a base. 3. Способ получения фильтрационного материала по п.1, отличающийся тем, что перед осаждением нановолокон на основу наносят клеевой слой.3. The method of obtaining filtration material according to claim 1, characterized in that before the deposition of nanofibers, an adhesive layer is applied to the base. 4. Формовочный раствор для осуществления способа по п.1, содержащий полимер и растворитель, отличающийся тем, что в качестве полимера используют сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена, в качестве растворителя используют смесь Ν,Νдиметилацетамида и этилацетата или пропилацетата в соотношении 1:1 при следующем соотношении компонентов, мас.%: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена 10-16, Ν,Ν-диметилацетамид 42-45, этилацетат или пропилацетат 42-45, при этом формовочный раствор имеет удельную электропроводность ж 13*10-6-18*10-6 См/см и динамическую вязкость при нулевом сдвиге η 0,215-0,550 Па-с.4. A molding solution for implementing the method according to claim 1, containing a polymer and a solvent, characterized in that the polymer is a copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene, a mixture of Ν, Ν dimethylacetamide and ethyl acetate or propyl acetate is used as a solvent in a ratio of 1 : 1 in the following ratio of components, wt.%: Copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene 10-16, Ν, Ν-dimethylacetamide 42-45, ethyl acetate or propyl acetate 42-45, while molding the solution has a specific electrical conductivity of w 13 * 10 -6 -18 * 10 -6 S / cm and dynamic viscosity at zero shear η 0.215-0.550 Pa-s. 5. Фильтрационный материал, полученный способом по п.1, содержащий основу и нановолокнистый слой, отличающийся тем, что нановолокнистый слой выполнен из сополимера, состоящего из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена, поверхностная плотность нановолокнистого слоя составляет 0,01-1,0 г/м2, воздухопроницаемость фильтрационного материала, определяемая по ГОСТ Р ИСО 9237-99, составляет 400-500 мм/с, а перепад давления составляет 70-90 Па.5. The filtration material obtained by the method according to claim 1, containing a base and a nanofiber layer, characterized in that the nanofiber layer is made of a copolymer consisting of monomer units of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene, the surface density of the nanofiber layer is 0.01-1.0 g / m 2 , the air permeability of the filtration material, determined according to GOST R ISO 9237-99, is 400-500 mm / s, and the pressure drop is 70-90 Pa. 6. Фильтрационный материал по п.5, отличающийся тем, что в качестве основы содержит фильтровальную бумагу.6. The filtration material according to claim 5, characterized in that it contains filter paper as a base. 7. Фильтрационный материал по п.5, отличающийся тем, что в качестве основы содержит нетканый материал.7. The filtration material according to claim 5, characterized in that the base contains non-woven material.
EA201800187A 2018-03-05 2018-03-05 Method for producing filtration material, forming compound for its implementation and filtration material EA033661B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201800187A EA033661B1 (en) 2018-03-05 2018-03-05 Method for producing filtration material, forming compound for its implementation and filtration material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201800187A EA033661B1 (en) 2018-03-05 2018-03-05 Method for producing filtration material, forming compound for its implementation and filtration material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201800187A1 EA201800187A1 (en) 2019-09-30
EA033661B1 true EA033661B1 (en) 2019-11-14

Family

ID=68000176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201800187A EA033661B1 (en) 2018-03-05 2018-03-05 Method for producing filtration material, forming compound for its implementation and filtration material

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA033661B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3111646A1 (en) * 2020-06-19 2021-12-24 Arkema France Process for manufacturing a set of fibers comprising a fluorinated copolymer based on VDF

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2119817C1 (en) * 1995-10-23 1998-10-10 Акционерное общество открытого типа "Полимерсинтез" Porous fluorocarbon membrane, method of its preparation, and cartridge filter based on this membrane
RU2478005C1 (en) * 2011-12-16 2013-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ) Filtration material
RU2524936C1 (en) * 2012-12-26 2014-08-10 Юрий Николаевич Филатов Heat-resistant nanofibre filter material and method for production thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2119817C1 (en) * 1995-10-23 1998-10-10 Акционерное общество открытого типа "Полимерсинтез" Porous fluorocarbon membrane, method of its preparation, and cartridge filter based on this membrane
RU2478005C1 (en) * 2011-12-16 2013-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова" (МИТХТ) Filtration material
RU2524936C1 (en) * 2012-12-26 2014-08-10 Юрий Николаевич Филатов Heat-resistant nanofibre filter material and method for production thereof

Also Published As

Publication number Publication date
EA201800187A1 (en) 2019-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5676433B2 (en) Electret web with charge promoting additive
KR101997482B1 (en) Mixed fiber non-woven fabric and filter element using same
RU2475575C1 (en) Processing aids for olefinic canvas in particular electret canvas
JP6163562B2 (en) Electret web with charge enhancing additive
US8801998B2 (en) Method for producing a polyamide nanofiber product by electrospinning
WO2018105546A1 (en) Electret fiber sheet
JP2011522101A (en) Electret charge enhancing additive
JP2017185422A (en) Depth filter
JP7167432B2 (en) Electret fiber sheet and manufacturing method thereof
WO2010055668A1 (en) Sheet-like assembly of fibers having small diameters, method for producing same, and apparatus for producing same
KR20130132553A (en) High porosity high basis weight filter media
EA033661B1 (en) Method for producing filtration material, forming compound for its implementation and filtration material
JP5022987B2 (en) Spunbond nonwoven fabric and air filter using the same
JP4905340B2 (en) Electret fiber sheet
WO2013010517A2 (en) Morphologically optimized nonwoven textiles based on nanofibres
JP2006528549A (en) Manufacturing method of fiber filter media
JPH07229048A (en) Nonwoven fabric and its production
RU2637952C2 (en) Filter material and method for its production
KR19990068474A (en) Electrostatic Air Filter and the Process for preparing the same
JP3164172B2 (en) Nonwoven fabric and method for producing the same
KR20200027342A (en) Nanofiber filter and preparation method thereof
CN116033954A (en) Electret webs with benzoate charge-enhancing additives
Engström et al. Centrifugal spinning of nanofiber webs: A parameter study of a novel spinning process
JP2005131484A (en) Washable filter
CN111945240A (en) Electret material for high-molecular melt-blown fibers and detection method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM