一種納米蒙脫土/聚乳酸熔噴過濾材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及非織造材料制作工藝應用技術領域，具體為一種納米蒙脫土 /聚乳酸熔噴過濾材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]經(jīng)濟發(fā)展日益迅速的當今社會，生活水平的提高伴隨較嚴重的空氣污染。汽車尾氣，工業(yè)煙塵，垃圾焚燒粉塵對人體健康產(chǎn)生了不良影響。纖維過濾材料具有過濾效率高、壓力降低小的優(yōu)點，已經(jīng)成為空氣凈化的最主要方法。但是，對于普通的過濾材料來說，過濾材料和粒子之間的靜電吸附作用很弱，機械阻擋起主要作用，對微小的顆粒物的過濾不夠徹底，尤其當顆粒物較小時，機械沉積作用下降，不能獲得很好的過濾效果。而且過濾材料的表面容易產(chǎn)生有害的微生物，可能會對過濾的空氣產(chǎn)生再次污染，遠遠達不到凈化空氣的作用。
[0003]靜電力在纖維過濾材料中的應用對提高過濾效率具有顯著優(yōu)勢。駐極體是指那些能夠長期儲存電荷的電介質(zhì)材料。駐極體氣體過濾器中纖維材料本身帶電，通過庫倫力作用捕獲帶電粉塵。其纖維以低密度形成疏松和開放式結(jié)構(gòu)，過濾阻力降低。在相同的功效時，其流阻僅是機械型過濾器的10%左右。另外細菌和病毒具有天然的駐極態(tài)(帶負電)，通常依附于粉塵上，當它們通過駐極體濾材孔隙時，由駐極體產(chǎn)生的強靜電場和微電流會刺激細菌使蛋白質(zhì)變異，損傷細菌的細胞質(zhì)及細胞膜，破壞細菌的表面結(jié)構(gòu)，導致細菌死亡。正是由于駐極體過濾器所具有的低流阻、高效率、除塵滅菌等多重功能及對具有致癌作用的亞微米級粒子突出的捕獲能力，使其在空氣凈化領域顯示出獨特的優(yōu)勢，成為新一代環(huán)境凈化的主導產(chǎn)品。
[0004]常用作駐極材料的聚丙烯纖維原料來自石油資源，不可實現(xiàn)資源的循環(huán)利用，故我們需要尋找一種可代替聚丙烯的纖維，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。聚乳酸(PLA)從玉米等谷物中獲得，是一種具有生物降解性材料。其廢棄后經(jīng)微生物作用可分解為C02和水，且焚燒時，不會散發(fā)出毒氣，不會造成大氣污染。目前，駐極聚乳酸熔噴非織造過濾材料的相關研宄工作還較少，主要集中在實驗性研宄階段，離規(guī)模化生產(chǎn)還有一定距離。這主要是由于聚乳酸的具有較高的吸濕性能，其大的回潮率會導致駐極后，材料表面的電荷迅速散逸從而使過濾性能迅速下降。
[0005]蒙脫土能夠改善聚乳酸材料的介電性能。蒙脫土片層以納米量級均勻分散在有機聚合物中，一方面以界面勢皇的形式對載流子產(chǎn)生散射作用，另一方面由于其較高的表面能，對復合材料中的載流子有陷阱作用，使載流子在躍迀過程中被界面陷阱所捕獲，從而使其介電性能更為優(yōu)異。采用納米蒙脫土對聚乳酸熔噴復合非織造過濾材料進行改性，可以使材料獲得較穩(wěn)定的駐極效果，但目前國內(nèi)外還未見耐久駐極納米蒙脫土 /聚乳酸熔噴復合非織造過濾材料及其制備方法的相關報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種納米蒙脫土 /聚乳酸熔噴過濾材料及其制備方法，它具有高效低阻的過濾效果，對于PM2.5可以起到很好的過濾效果，其過濾效果可以達到100%。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:一種納米蒙脫土 /聚乳酸熔噴過濾材料及其制備方法，其產(chǎn)品的質(zhì)量百分比組分為聚乳酸97?99 %，平均粒徑不超過25nm的蒙脫土粒子I?3% ;其制備方法包括以下步驟，步驟一，納米蒙脫土改性聚乳酸切片制備；步驟二，熔噴法納米蒙脫土改性熔噴復合非織造過濾材料制備；步驟三，外置式電暈放電駐極處理。
[0008]其中在步驟一中，將熔噴專用聚乳酸切片分別在100°C下干燥12小時，將平均粒徑不超過25nm的納米蒙脫土微粒以20%的質(zhì)量百分比與熔噴專用聚乳酸切片分散均勻混合，加入螺桿擠出機在160-180°C溫度下熔融擠出，冷卻造粒，得到納米蒙脫土改性聚乳酸切片。
[0009]在步驟二中，將所得納米蒙脫土改性聚乳酸切片以5?15%質(zhì)量百分比與熔噴專用聚乳酸切片均勻混合，喂入螺桿擠出機中進行熔噴紡絲，紡絲溫度為150-220°C，熔體經(jīng)螺桿到紡絲組件，從噴絲板噴出，經(jīng)高速熱氣流牽伸，制成熔噴超細纖維，并在接收裝置上形成恪噴非織造材料，紡絲速度200-1500m/min，得到納米蒙脫土改性恪噴復合非織造過濾材料。
[0010]在步驟三中，利用高壓直流電源，采用外置式電暈放電處理裝置對步驟B制得的材料進行駐極處理，制備耐久駐極納米蒙脫土 /聚乳酸熔噴復合非織造過濾材料；駐極電壓為5?20KV，駐極隔距為35?65mm，駐極時間為I?5S。
[0011]進一步，所述的納米蒙脫土 /聚乳酸熔噴過濾材料為耐久駐極納米蒙脫土 /聚乳酸熔噴復合非織造過濾材料，該材料為納米蒙脫土改性的聚乳酸熔噴復合非織造材料，所述的改性聚乳酸熔噴非織造材料纖維細度在2-10 μ m，面密度4-20g/m2。
[0012]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案:在所述的步驟一中，螺桿擠出機溫度優(yōu)選為170°C ;在所述的步驟二中，所述紡絲溫度為190°C，紡絲速度900m/min ;在所述的步驟三中，駐極電壓為15KV，駐極隔距為45mm，駐極時間為4S。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:該納米蒙脫土 /聚乳酸熔噴過濾材料及其制備方法，用納米蒙脫土對PLA熔噴材料改性，克服了純PLA熔噴非織造過濾材料駐極性能不穩(wěn)定的缺點。該產(chǎn)品具有高效低阻的過濾效果，對于PM2.5可以起到很好的過濾效果，其過濾效果可以達到100%。同時具有抑菌效果和生物可降解特性，是一種綠色環(huán)保的高效過濾材料。
【附圖說明】
[0014]圖1為耐久駐極納米蒙脫土 /聚乳酸熔噴復合非織造過濾材料制備工藝流程。
[0015]圖2電暈駐極處理裝置示意圖；a，下電極板；b，多針電極；c，試樣。
[0016]圖3納米蒙脫土 /聚乳酸熔噴復合纖維電子光學顯微鏡照片。
【具體實施方式】
[0017]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0018]請參閱圖1，本發(fā)明提供一種技術方案:一種納米蒙脫土 /聚乳酸熔噴過濾材料及其制備方法，其產(chǎn)品的質(zhì)量百分比組分為聚乳酸97?99%，平均粒徑不超過25nm的蒙脫土粒子I?3%;其制備方法包括以下步驟，步驟一，納米蒙脫土