[發明專利]一種電介質過濾材料的荷電再生的裝置及方法

有效

• 申請號: 201510041360.0
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104759162A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 何宗彥
• 申請（專利權）人: 北京銀河之舟環保科技有限公司
• 主分類號: B01D41/00
• 分類號: B01D41/00
• 代理公司: 四川君士達律師事務所 51216
• 代理人: 芶忠義

技術領域

本發明屬于空氣過濾材料技術領域，尤其涉及一種電介質過濾材料的荷電再生的裝置及方法。

背景技術

空氣環境的日益惡化已經嚴重地危及到人類的健康，現代社會需要高效低阻的空氣過濾材料，傳統的濾材不是過濾性能不理想，就是成本太高，常用的纖維過濾材料主要依靠布朗擴散、截留、慣性碰撞和直接攔截等機械阻擋作用進行捕塵，對粒徑小于數微米的粒子，其過濾效果很差，如果濾材纖維帶較強的靜電荷，除原有的機械阻擋作用外，依靠庫侖力直接吸引氣相中的帶電微粒并將其捕獲，或誘導中性微粒產生極性再將其捕獲，過濾效率無疑將大為增強，而空氣阻力卻不會增加，此外，若濾材所儲存的電荷是負電荷，則同時還有抑制和殺滅病菌的作用；

這類材料通常稱為靜電駐極體(簡稱駐極體)，是指那些能夠長期儲存空間電荷和偶極電荷的電介質材料，即從時間跨度上來看，它們的電荷衰減時間常數比駐極體形成的周期長得多，駐極體的電荷可以是真實電荷(或稱空間電荷)，也可以是偶極電荷，或者兩者都有之，駐極體空氣過濾材料就是利用電荷的靜電力作用捕集塵粒；

常見的駐極體材料以高聚物為主，如非極性材料：聚丙烯、聚四氟乙烯、六氟乙烯/聚四氟乙烯共聚物和極性材料或弱極性材料：聚三氟乙烯、聚丙烯(共混)及聚酯等，近年來，這類駐極體濾材在生命科學和臨床醫學及環境凈化工程等方面已得到廣泛應用，目前國際上有預防病毒功能(包括SARS病毒)的3M手術口罩(N95、N97、N99)中就采用了這種過濾材料，美國2003年4月推出的抗SARS空氣過濾器中也采用了這種材料；

用作駐極體的濾材需要優異的介電性能，如高體電阻和表面電阻，高介電擊穿強度以及低吸濕性和較好的透氣性，此外，還需要采用各種荷電方法和設備，使駐極體纖維荷電(即靜電駐極)，目前，靜電駐極方法主要有靜電紡絲法、電暈放電法、摩擦起電法、熱極化法和低能電子束轟擊法等，靜電駐極方法不同，所形成的駐極體性質亦大不相同，駐極體濾材要求材料儲存的電荷密度大，穩定性強，儲存壽命盡可能長，儲存電荷的穩定性主要取決于材料性質、充電方法、電荷分布狀態、儲存的環境條件等，根據上述要求，電暈放電法是目前較好的靜電駐極方法，熱極化法在環境相對穩定時也不錯。

現有的電暈放電法有3類：(1)膜駐極法:首先利用直流電暈放電使共聚物膜駐極化，然后將獲得的膜駐極體經裂纖化制成膜裂纖維，再將纖維梳理、鋪網、粘合或針刺制成非織造布，為了使膜具有較多的穩定電荷，在電暈放電之前，需對膜進行兩次加熱處理，該方法的缺點是纖維較粗，在制造非織造布和成型加工時受到一定限制，(2)纖維駐極法：在熔融紡絲時，或在熔融紡絲之后卷繞之前，對共聚物實施駐極化處理，熔融紡絲條一般需經過兩次牽伸，在第二次加熱牽伸時，通過直流電暈放電使其駐極化，駐極化后的纖維帶電強烈，但同樣對織造工藝有一定的限制，對后續加工的條件要求比較高，(3)織物駐極法：?先將不帶電荷的纖維加工制成片狀的過濾材料，然后再對片狀濾材進行駐極加工，制成駐極體織物，這種方法對材料的要求不是十分嚴格，加工工序也較為簡單，駐極加工后無須使用膠粘劑，也不須加熱。

目前有關駐極體濾材的專利主要集中在工業生產中的靜電駐極工藝方面，如美國3M公司的專利(CN1384896A)涉及一種用非水極性液體使纖維網充電的方法，含非導電纖維的網用非水極性液體潤濕，經充分干燥后制得駐極體纖維網，該駐極體纖維網可在過濾面罩中用作過濾器，與已知的充電方法相比，其優點在于，非水液體的干燥所需能量比含水液體少，另外，許多用含水液體難以潤濕的過濾器網可用非水液體直接潤濕，中國環境科學研究院申請的專利(CN200520118597)公開了幾種靜電紡絲吸附過濾材料，包括靜電紡絲氯化聚氯乙烯，靜電紡絲雙乙酸酯纖維和靜電紡絲聚醚砜，美國博磊科技股份有限公司申請的專利(CN102089039A)公開了一種通過產生吸引和捕獲帶相反電荷的污染物并且排斥帶相似電荷的污染物的靜電場來提高口罩過濾效率的方法，東華大學申請的專利(CN102499493A)公開了一種納米防病毒口罩的生產方法，其特征在于：將聚合物溶解，加入無機鹽，攪拌形成性質均一的紡絲溶液；將所得的紡絲溶液進行靜電噴網，將含有二維網狀纖維和一維電紡纖維的靜電噴網膜沉積在附著有基材的接收裝置上，得到基材和靜電噴網膜的復合結構，將所述的復合結構制成納米防病毒口罩。