[發(fā)明專利]一種抗靜電過濾材料及其制備方法

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• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN110947240A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 楊揚;范博文;川崎學
• 申請（專利權(quán)）人: 東麗先端材料研究開發(fā)（中國）有限公司
• 主分類號: B01D39/14
• 分類號: B01D39/14;B01D39/20
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出了一種含有石墨烯涂層且石墨烯的含量為1wt％以下的抗靜電過濾材料及其制備方法。該抗靜電過濾材料相對現(xiàn)有技術，既有助于保持較高過濾基材的透氣量，又可以實現(xiàn)以低石墨烯添加量賦予材料抗靜電性能，解決了現(xiàn)有依賴高石墨烯添加量提高基材電導率的問題。而且該抗靜電過濾材料通過簡單步驟、低成本的原料即可制備得到，使得整體成本大幅降低、應用前景更為明確。

技術領域

本發(fā)明屬于功能高分子領域，具體涉及一種因含有低表面粗糙度和低石墨烯含量的涂層而能夠保持較高透氣量的抗靜電過濾材料及其制備方法。

背景技術

過濾材料在易燃易爆環(huán)境中過濾粉塵時，由于與粉塵的不斷摩擦容易產(chǎn)生靜電而引發(fā)火花、引起燃燒、爆炸。另外某些粉塵在空氣(或可燃氣)中積累到特定的濃度時遇火花會發(fā)生燃燒爆炸。因此，對于易爆粉塵應該選擇經(jīng)抗靜電處理的過濾材料。抗靜電處理的方法包括(1)采用親水性物質(zhì)進行表面改性或通過高能射線輻射接枝改性，提高材料表面的吸濕性；(2)引入抗靜電劑，提高材料的導電性。

石墨烯自2004年由英國曼徹斯特大學的康斯坦丁·諾沃肖洛夫和安德烈·蓋姆在實驗室用微機械剝離法發(fā)現(xiàn)以來(Novoselov,K.S.&Geim,A.K.et al.Electric fieldeffect in atomically thin carbon films.Science,306,666-669,2004)，其優(yōu)異的力學、電學、熱學性能受到材料科學家的關注。石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角形呈蜂巢晶格、只有一個碳原子厚度的平面二維薄膜材料，是構(gòu)建零維富勒烯、一維碳納米管和三維石墨的基礎單元。石墨烯是迄今為止最薄的納米材料，因其優(yōu)異的力學性能(拉伸強度130GPa，楊氏模量高達1TPa)和突出的導電性能(電導率10⁶S·m^-1)，作為導電助劑和抗靜電處理劑等領域的應用正被廣泛關注。但石墨烯作為抗靜電處理劑與過濾基材復合時，因為石墨烯的片層結(jié)構(gòu)很容易堵住過濾基材的孔洞，且石墨烯本身價格昂貴，因此為了實現(xiàn)低成本高性能且保留過濾基材本身的過濾性能，迫切需要尋找一種方法可以通過低添加、同時控制石墨烯與過濾基材的復合形貌，得到低成本、高性能的抗靜電過濾材料。

專利文獻1(CN201210454848.2)中，通過在織物和石墨烯之間引入聚氨酯、苯胺或吡咯作為粘結(jié)過渡層，實現(xiàn)了在保證織物手感柔軟和可剪裁性的前提下，提高了導電層的穩(wěn)定性。但多步處理不僅增加了工藝成本，而且石墨烯的添加量在3.5wt％以上，原料成本大幅增加。同時織物表面的石墨烯涂層為凹凸不平的粗糙形貌，不僅降低了石墨烯的利用率，而且會影響織物整體的透氣性。

專利文獻2(CN201510393308.1)中，將聚乙烯醇與氧化石墨進行共混之后涂敷無紡布，經(jīng)氫碘酸還原得到石墨烯修飾的無紡布，還原的同時聚乙烯醇發(fā)生凝膠化反應變?yōu)榉撬苄员Ａ魺o紡布上，起到了增強無紡布與石墨烯之間貼合性的作用。但伴隨聚乙烯醇的凝膠化反應，可以推測石墨烯與無紡布之間無法光滑、緊密貼合，無紡布表面的石墨烯層厚度以及表面粗糙度都會過高。且氫碘酸是一種高腐蝕性的酸，對于加工設備和環(huán)境有更高的要求，勢必增加生產(chǎn)成本，難以推廣應用。

因此，上述專利文獻1和2所提出的各種含有石墨烯涂層的抗靜電過濾材料及其制備方法，雖然都試圖通過石墨烯涂層的引入來賦予材料抗靜電性能，但又各有缺陷：或因為石墨烯添加量過高增加了工藝/原料成本，或因為石墨烯涂層的形貌不理想影響了基材原本的過濾性能，都沒能從根本上解決如何在維持過濾性能的同時，簡單易行、低成本的獲得含有石墨烯涂層的抗靜電過濾材料的問題。

參考文獻

專利文獻1：CN201210454848.2；

專利文獻2：CN201510393308.1。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供一種抗靜電過濾材料，其能夠在保持透氣量相對于過濾基材而言的保持率的同時，低成本地賦予過濾材料抗靜電性能。