EA033661B1 - Способ получения фильтрационного материала, формовочный раствор для его осуществления и фильтрационный материал - Google Patents

Способ получения фильтрационного материала, формовочный раствор для его осуществления и фильтрационный материал 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
English (en)
Other versions
EA201800187A1 (ru
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/ru
Publication of EA201800187A1 publication Critical patent/EA201800187A1/ru
Publication of EA033661B1 publication Critical patent/EA033661B1/ru

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

Abstract

Изобретение 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. В способе получения фильтрационного материала в качестве полимера используют сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена, в качестве растворителя используют смесь N,N-диметилацетамида и этилацетата или пропилацетата в соотношении 1:1, получают формовочный раствор с удельной электропроводностью æ 13×10-18×10См/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 (фильтровальную бумагу и/или нетканый материал), на которую осаждают полученные нановолокна, перемещают со скоростью 30-40 м/мин. Формовочный раствор для осуществления способа содержит 10-16% сополимера, состоящего из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена, 42-45% N,N-диметилацетамида, 42-45% этилацетата или пропилацетата.

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.
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.
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.
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.
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.
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.
Недостатком известного технического решения, выбранного в качестве прототипа для заявляемого способа, формовочного раствора и материала, является получение фильтрационного материала, характеризующегося низкой эффективностью фильтрации.
Технической проблемой является создание материала, характеризующегося высокой фильтрующей способностью.
Технический результат заключается в снижении проницаемости дисперсных частиц при одновременном повышении воздухопроницаемости.
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 между
- 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.
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.%:
сополимер, состоящий из мономерных звеньев |винилиденфторида и тетрафторэтилена 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.
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.
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.
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.
- 2 033661
Таблица 1. Качественный и количественный состав образцов растворов и характеристики полученных материалов
№ об Р· Базовый полимер Растворяюща я система Соотношение компонентов, мас.% Динамическая вязкость при нулевом сдвиге η, Па с Удельная электропроводность аг, См/см· 10'6 Условия проведения электроформования Свойства материала
Относительная влажность, % Напряжение на верхнем/н ижнем электродах , кВ Скорое ть переме щения основы, м/мин Повер хност ная плотн ость нанов Возд ухоп рони цаем ость, мм/с Пере пад давле НИЯ, Па Эффе ктив ность по части цам
1 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА 13 : 43,5 : 43,5 0,298 17,6 25 -15/+60 35 0,087 453 78 80
2 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА 13 : 43,5 : 43,5 0,298 17,6 60 -15/+60 35 0,06 457 72 36
3 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА 13 : 43,5 : 43,5 0,298 17,6 25 -5/+10 20 0,05 295 185 40
4 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА 13 : 43,5 : 43,5 0,298 17,6 25 -15/+60 50 0,02 500 73 20
5 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА 13 :29:58 0,215 12,2 25 -15/+60 35 0,9 380 108 23
6 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА 8:46:46 0,173 10,7 25 -15/+60 35 1,5 316 138 10,8
7 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена Пропилацетат: Ν,Ν-ДМАА 12 : 44 : 44 0,298 17,4 25 -15/+60 35 0,082 456 77 90
8 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена Пропил ацетат: Ν,Ν-ДМАА 12 : 44 : 44 0,287 17,4 60 -15/+60 35 0,064 455 73 36
9 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена Пропилацетат: Ν,Ν-ДМАА 12 : 44 : 44 0,287 17,4 25 -5/+10 20 0,1 290 187 38
10 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена Пропилацетат: Ν,Ν-ДМАА 12 : 44 : 44 0,287 17,4 25 -15/+60 50 0,02 510 20
11 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена Пропилацетат: Ν,Ν-ДМАА 18 : 45,5 : 45,5 0,58 19,2 25 -15/+60 30 1,6 312 140 10
12 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена Пропилацетат: Ν,Ν-ДМАА 7 :46,5 : 46,5 0,166 10,6 25 -15/+60 30 1,1 328 135 15
13 ПВДФ ДМФА 11 : 89 0,650 8,04 25 -15/+60 25 2,0 287 186 9
14 ПВДФ ДМФА 16: 84 0,450 9,95 25 -15/+60 25 1,85 299 172 11
15 ПВДФ ДМФА 8:92 0,180 0,223 25 -15/+60 30 1,5 318 140 13
16 Сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена Этилацетат: Ν,Ν-ДМФА 16,5 :41,75 : 41,75 0,520 12,6 25 -15/+60 30 1,6 280 182 9
17 ПВДФ Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА 3 : 43,75 : 43,75 0,750 10,05 25 -15/+60 25 2,3 292 190 8
18 ПВДФ Этил ацетат: Ν,Ν-ДМАА П :44,5 :44,5 0,405 9,95 25 -15/+60 25 1,65 298 167 10
19 Синтетический каучук Этилацетат: Ν,Ν-ДМАА 13 : 43,5 : 43,5 0,328 8,7 25 -15/+60 30 1,4 315 136 11
20 Основа (материал без слоя нановолокон) с пов.плотностью 115 г/м2 - - - - - - - 500 72 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.
Однако требуемый набор эксплуатационных характеристик (низкая проницаемость дисперсных частиц при высокой воздухопроницаемости) можно получить только при определенном сочетании физикохимических характеристик раствора и условий электроформования.
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.
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.
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.
Достижение технического результата, обеспечиваемого при осуществлении заявленной группы изобретений, обусловлено следующим.
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.
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).
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами, в которых приготовление раствора и измерение показателей фильтрационных материалов осуществлялось по описанной выше схеме.
Пример 1.1.
Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 13 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 43,5 г, этилацетат - 43,5 г.
Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,298 Па-с, удельная электропроводность ж=17,бх10-6 См/см.
Условия электроформования: напряжение на электродах - -15/+60 кВ (разница напряжений 75 кВ), относительная влажность в камере - 25%, скорость перемещения фильтровальной бумаги - 40 м/мин.
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%.
На фиг. 1, 2 представлены микрофотографии полученного фильтрационного материала (без уловленных дисперсных частиц и с задержанными частицами пыли соответственно).
На фиг. 3 кривой 4 представлена зависимость эффективности фильтрации полученного материала от размеров частиц тестового аэрозоля.
Пример 1.2.
Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 13 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 43,5 г, этилацетат - 43,5 г.
Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,298 Па-с, удельная электропроводность ж=17,бх10-6 См/см.
Условия электроформования: напряжение на электродах - -15/+60 кВ (разница напряжений 75 кВ), относительная влажность в камере - 25%, скорость перемещения нетканого материала - 35 м/мин.
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%.
Пример 1.3.
Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 13 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 43,5 г, этилацетат - 43,5 г.
Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,298 Па-с, удельная электропроводность ж=17,бх10-6 См/см.
Условия электроформования: напряжение, на электродах - -15/+60 кВ (разница напряжений 75 кВ), относительная влажность в камере - 25%, скорость перемещения фильтровальной бумаги - 35 м/мин.
- 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%.
Пример 1.4.
Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 13 г, N.N-диметилацетамид - 43,5 г, этилацетат - 43,5 г.
Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,298 Па-с, удельная электропроводность ж=17,бх10-6 См/см.
Условия электроформования: напряжение на электродах - -15/+60 кВ (разница напряжений 75 кВ), относительная влажность в камере - 40%, скорость перемещения нетканого материала - 30 м/мин.
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%.
Пример 1.5.
Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 13 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 43,5 г, этилацетат - 43,5 г.
Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,298 Па-с, удельная электропроводность ж=17,бх10-6 См/см.
Условия электроформования: напряжение на электродах - -40/+80 кВ (разница напряжений 120 кВ), относительная влажность в камере - 40%, скорость перемещения фильтровальной бумаги - 30 м/мин.
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%.
Пример 2.1.
Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 10 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 44,5 г, пропилацетат - 44,5 г.
Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,215 Па-с, удельная электропроводность ж=11,2*10-6 См/см.
Условия электроформования: напряжение на электродах - -15/+60 кВ (разница напряжений 75 кВ), относительная влажность в камере - 25%, скорость перемещения фильтровальной бумаги - 30 м/мин.
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%.
Пример 2.2.
Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 10 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 44,5 г, пропилацетат - 44,5 г.
Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,215 Па-с, удельная электропроводность ж=11,2*10-6 См/см.
Условия электроформования: напряжение на электродах - -30/+70 кВ (разница напряжений 100 кВ), относительная влажность в камере - 25%, скорость перемещения фильтровальной бумаги- 35 м/мин.
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%.
Пример 3.1.
Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 16 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 42 г, этилацетат - 42 г.
Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,55 Па-с, удельная электропроводность ж=18*10-6 См/см.
Условия электроформования: напряжение на электродах - -15/+60 кВ (разница напряжений 75 кВ), относительная влажность в камере - 10%, скорость перемещения фильтровальной бумаги- 30 м/мин.
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%.
Пример 3.2.
Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена- 16 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 42 г, этилацетат - 42 г.
Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,55 Па-с, удельная электропроводность ж=17,6х10-6 См/см.
Условия электроформования: напряжение на электродах - -15/+60 кВ (разница напряжений 75 кВ), относительная влажность в камере - 10%, скорость перемещения нетканого материала - 40 м/мин.
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%.
Пример 4.1.
Формовочный раствор: сополимер, состоящий из мономерных звеньев винилиденфторида и тетрафторэтилена - 16 г, Ν,Ν-диметилацетамид - 42 г, пропилацетат - 42 г.
Физико-химические характеристики формовочного раствора: динамическая вязкость при нулевом сдвиге η=0,55 Па-с, удельная электропроводность ж=17,6*10-6 См/см.
Условия электроформования: напряжение на электродах - -40/+80 кВ (разница напряжений 120 кВ), относительная влажность в камере - 45%, скорость перемещения фильтровальной бумаги - 40 м/мин.
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%.
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.

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.
2. Способ получения фильтрационного материала по п.1, отличающийся тем, что в качестве основы используют фильтровальную бумагу и/или нетканый материал.
3. Способ получения фильтрационного материала по п.1, отличающийся тем, что перед осаждением нановолокон на основу наносят клеевой слой.
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.
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.
6. Фильтрационный материал по п.5, отличающийся тем, что в качестве основы содержит фильтровальную бумагу.
7. Фильтрационный материал по п.5, отличающийся тем, что в качестве основы содержит нетканый материал.
EA201800187A 2018-03-05 2018-03-05 Способ получения фильтрационного материала, формовочный раствор для его осуществления и фильтрационный материал EA033661B1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201800187A EA033661B1 (ru) 2018-03-05 2018-03-05 Способ получения фильтрационного материала, формовочный раствор для его осуществления и фильтрационный материал

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201800187A EA033661B1 (ru) 2018-03-05 2018-03-05 Способ получения фильтрационного материала, формовочный раствор для его осуществления и фильтрационный материал

Publications (2)

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

Family

ID=68000176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201800187A EA033661B1 (ru) 2018-03-05 2018-03-05 Способ получения фильтрационного материала, формовочный раствор для его осуществления и фильтрационный материал

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA033661B1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3111646A1 (fr) * 2020-06-19 2021-12-24 Arkema France Procédé de fabrication d’un ensemble de fibres comprenant un copolymère fluoré à base de VDF

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2119817C1 (ru) * 1995-10-23 1998-10-10 Акционерное общество открытого типа "Полимерсинтез" Пористая фторуглеродная мембрана, способ ее получения и патронный фильтр на ее основе
RU2478005C1 (ru) * 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) Фильтрующий материал
RU2524936C1 (ru) * 2012-12-26 2014-08-10 Юрий Николаевич Филатов Фильтрующий термостойкий нановолокнистый материал и способ его получения

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2119817C1 (ru) * 1995-10-23 1998-10-10 Акционерное общество открытого типа "Полимерсинтез" Пористая фторуглеродная мембрана, способ ее получения и патронный фильтр на ее основе
RU2478005C1 (ru) * 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) Фильтрующий материал
RU2524936C1 (ru) * 2012-12-26 2014-08-10 Юрий Николаевич Филатов Фильтрующий термостойкий нановолокнистый материал и способ его получения

Also Published As

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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5676433B2 (ja) 帯電促進添加剤を備えたエレクトレットウェブ
KR101997482B1 (ko) 혼섬 부직포와 이것을 사용해서 이루어지는 여재
DE60304195T2 (de) Hochleistungs-ashrae-filtermedium
RU2475575C1 (ru) Технологические добавки для олефиновых полотен, в частности электретных полотен
JP4614669B2 (ja) 濾過材及びフィルタ
JP6163562B2 (ja) 帯電強化添加剤を含むエレクトレットウェブ
US8801998B2 (en) Method for producing a polyamide nanofiber product by electrospinning
WO2018105546A1 (ja) エレクトレット繊維シート
JP2011522101A (ja) エレクトレット用帯電促進添加剤
JP2017185422A (ja) デプスフィルター
KR20130132553A (ko) 고 다공도 및 고 평량의 필터 매체
JP7167432B2 (ja) エレクトレット繊維シートおよびその製造方法
WO2010055668A1 (ja) 細径繊維のシート状集合体、その製造方法およびその製造装置
JP4905340B2 (ja) エレクトレット繊維シート
EA033661B1 (ru) Способ получения фильтрационного материала, формовочный раствор для его осуществления и фильтрационный материал
WO2013010517A2 (en) Morphologically optimized nonwoven textiles based on nanofibres
JP2006528549A (ja) 繊維濾材の製造方法
JPH07229048A (ja) 不織布およびその製造法
RU2637952C2 (ru) Фильтрующий материал и способ его получения
TW202104705A (zh) 熔噴不織布、過濾器及熔噴不織布的製造方法
KR20090114764A (ko) 자동차 헤드램프용 벤트 필터 여재 및 그 제조 방법
CN116033954A (zh) 具有苯甲酸盐电荷增强添加剂的驻极体料片
Engström et al. Centrifugal spinning of nanofiber webs: A parameter study of a novel spinning process
US20210355606A1 (en) Efficient production of nanofiber structures
JP2005131484A (ja) 洗浄可能フィルタ

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