[發(fā)明專利]間位芳綸/聚砜酰胺/二氧化硅復(fù)合空氣過(guò)濾膜及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010111735.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN111249927A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辛斌杰;田旭;周曦;高偉洪;劉巖;鄭元生;許晉豪;于佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D71/76
• 分類號(hào): B01D71/76;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;B01D46/54
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 胡永宏

本發(fā)明提供了一種間位芳綸/聚砜酰胺/二氧化硅復(fù)合空氣過(guò)濾膜及其制備方法，該制備方法包括如下步驟：使用N,N?二甲基乙酰胺/氯化鋰混合溶劑體系對(duì)間位芳綸溶液進(jìn)行稀釋，得到稀釋后的間位芳綸溶液，并進(jìn)行超聲消泡處理；將間位芳綸溶液和聚砜酰胺溶液混合，得到間位芳綸/聚砜酰胺混合溶液，并進(jìn)行超聲消泡處理；在間位芳綸/聚砜酰胺混合溶液內(nèi)添加二氧化硅顆粒，得到混合液，將混合液使用靜電紡絲技術(shù)工藝即可得到間位芳綸/聚砜酰胺/二氧化硅復(fù)合空氣過(guò)濾膜；本發(fā)明的制備方法步驟簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，生產(chǎn)成本相對(duì)較低，安全性較高；本發(fā)明的過(guò)濾膜抗水解性好、抗紫外性好，具有高過(guò)濾精度和低過(guò)濾阻力的綜合過(guò)濾效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高溫工業(yè)廢氣過(guò)濾膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種間位芳綸/聚砜酰胺/二氧化硅復(fù)合空氣過(guò)濾膜及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)發(fā)展節(jié)奏的日益加快，鋼鐵、水泥、冶金、垃圾焚燒和汽車等領(lǐng)域的工業(yè)廢氣的大量排放被認(rèn)為是導(dǎo)致全球空氣污染的主要原因。在不同粒徑的顆粒物(PM)中，粒徑小于或等于2.5μm的顆粒稱為PM2.5，普遍存在于上述工業(yè)廢氣中，嚴(yán)重危害動(dòng)植物的健康生存。傳統(tǒng)的高溫濾袋主要為非織造布，其纖維尺寸在微米級(jí)范圍，對(duì)尺寸大的微米級(jí)顆粒具有良好的過(guò)濾效果，而對(duì)PM2.5的微小顆粒攔截效率不高。靜電紡絲作為一種高效且通用的納米和亞微米纖維制備技術(shù)，受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。靜電紡納米纖維具有比表面積高、孔徑小、孔隙率高和孔徑分布均勻等特點(diǎn)，有利于提高微納米顆粒物的表面攔截效率和過(guò)濾精度，在空氣過(guò)濾應(yīng)用方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

芳綸1313(MPIA)是一種高強(qiáng)高模，耐高溫，耐化學(xué)腐蝕的有機(jī)合成高聚物，聚砜酰胺(PSA)是我國(guó)自主開發(fā)的一種芳香族聚酰胺有機(jī)耐高溫合成材料，具有良好的熱穩(wěn)定性能和阻燃性能，因此兩者可用于高溫工業(yè)廢氣過(guò)濾膜的制備材料。但由于工業(yè)高溫氣體高含濕，而高溫?zé)煔饫淠Y(jié)露會(huì)使濾袋失效，水汽會(huì)吸附在濾材表面，并與粉塵黏接糊袋，造成濾袋水解損傷或堵塞失效。特別是對(duì)于由縮聚反應(yīng)生產(chǎn)的合成纖維，如MPIA和PSA，其抗水解性能很差，易在高溫高濕下發(fā)生分子鏈斷裂，且MPIA和PSA中都含有極性基團(tuán)酰胺基，當(dāng)水分子進(jìn)入纖維，會(huì)破壞氫鍵結(jié)構(gòu)。為改善濾膜抗水解性能差的特點(diǎn)，需對(duì)其進(jìn)行拒水處理。其次MPIA及PSA對(duì)紫外光比較敏感，若長(zhǎng)期暴露在室外陽(yáng)光下，會(huì)造成強(qiáng)力的損失。納米二氧化硅(SiO₂)是一種無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染的環(huán)境友好型材料，具有優(yōu)異的耐高溫性以及抗紫外線性能，能提高其他材料的強(qiáng)度以及抗老化性能。將納米二氧化硅進(jìn)行疏水改性后，能顯著提高與水的作用力，提高其自身及其復(fù)合材料的疏水性能。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的首要目的在于提供一種基于靜電紡絲技術(shù)的間位芳綸(MPIA)/聚砜酰胺(PSA)/二氧化硅(SiO₂)復(fù)合空氣過(guò)濾膜。MPIA具有高強(qiáng)高模、耐堿、耐高溫、質(zhì)輕等諸多優(yōu)點(diǎn)。PSA具有優(yōu)異的耐高溫性、熱穩(wěn)定性和阻燃性能。但是兩者易在高溫高濕下發(fā)生分子鏈斷裂，其抗水解性能、抗紫外性能較差，因此在MPIA/PSA中添加疏水型納米二氧化硅顆粒，以改善上述性能的不足。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供間位芳綸/聚砜酰胺/二氧化硅復(fù)合空氣過(guò)濾膜。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種間位芳綸/聚砜酰胺/二氧化硅復(fù)合空氣過(guò)濾膜的制備方法，其包括如下步驟：

(1)、使用N,N-二甲基乙酰胺/氯化鋰(DMAc/LiCl)混合溶劑體系對(duì)間位芳綸(MPIA)溶液進(jìn)行稀釋，攪拌得到稀釋后的間位芳綸(MPIA)溶液，并進(jìn)行超聲消泡處理；

(2)、將消泡處理后的間位芳綸(MPIA)溶液和聚砜酰胺(PSA)溶液攪拌混合，得到間位芳綸/聚砜酰胺(MPIA/PSA)混合溶液，并進(jìn)行超聲消泡處理；