[發明專利]一種壓電和/或熱電強化的電濾長久雙效濾料及制造方法

有效

• 申請號: 202010821164.6
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111939648B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 柳靜獻;赫偉東;常德強;毛寧;孫熙
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B01D39/08
• 分類號: B01D39/08;B01D46/02;B01D46/00
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

本發明涉及一種壓電和/或熱電強化的電濾長久雙效濾料及制造方法，電濾長久雙效濾料包括：濾料基材、附著于所述濾料基材表面的涂層；所述涂層中含有壓電粉體材料和/或熱電粉體材料。本發明的電濾長久雙效濾料在常溫氣體過濾時風壓作用下，或在熱煙氣過濾時熱與風壓雙重作用下，表面涂層中壓電和/或熱電粉體材料自發產生靜電，使濾料變成荷電材料，在纖維過濾機理捕集顆粒物的同時，靜電吸附對微細顆粒物吸附效率顯著，可以解決目前常規濾料對微細顆粒物效率低、易穿透的重大難題，有效提升濾料對微細顆粒物的過濾精度與捕集效率，有別于常規駐極材料對應用環境的挑剔型，該材料成為在濕熱、腐蝕等苛刻工業煙氣條件下能長期使用、永久自發電的雙效濾料。

技術領域

本發明涉及一種壓電和/或熱電強化的電濾長久雙效濾料及制造方法，屬于工業除塵與煙氣凈化用過濾材料技術領域。

背景技術

理論與實踐證明，袋式除塵是控制工業粉塵排放與煙氣凈化的最有效技術途徑，濾料作為袋除塵的核心材料，對袋除塵器的過濾效率與煙塵排放起著極其重要的作用。濾料在捕集顆粒物時，主要憑借纖維過濾機理。測試表明，顆粒物粒徑越大，捕集效率越高；粒徑越小，在過濾時效率越低，微細粒子的逃逸率越高，因此如何有效的提升濾料對微細粒子的效率一直是本領域的重大難題，業內關注焦點。

如果通過某種方法使濾料纖維帶電，則帶有靜電的纖維可以吸附氣體中的顆粒物，而且顆粒物粒徑越小、吸附效率越高，對濾料的過濾效率起到極大的補償作用，對濾料性能起到革命性提升。應用于N95口罩的纖維駐極熔噴布技術就是通過靜電來使0.3μm的效率提升75％以上，這種常規的駐極方法，是熔噴纖維制造時通過外在高電壓設備使纖維一次性帶電，但隨著材料存放或使用的時間延長、濕度增加、環境因素影響，其上所帶的電荷量會逐漸下降，甚至消失，失去對微細粒子的吸附作用，且為一次性使用、不可再生，通常使用幾天或幾周后就拋棄掉或進行更換。這種常規駐極材料用于人體呼吸防護這種在常規舒適環境使用中性能可以保證，但在工業除塵與高溫腐蝕煙氣環境下駐極電量隨濕熱和應用時間極速衰減，很快就會失去靜電吸附能力。用于工業煙塵控制的袋式除塵濾料，采用纖維過濾的單一機理，因此對顆粒物的捕集效率有待提高，超細粉塵穿透率大，其效率已經接近技術上限，但中國霧霾及工業排放問題仍未解決，亟需開發新的材料來提高袋式除塵濾料的效率。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現目前袋除塵濾料對微細顆粒物捕集機理單一、效率低、逃逸率高的重大難題，本發明提供一種壓電和/或熱電強化的電濾長久雙效濾料及制造方法，通過材料在過濾時的壓差和/或煙氣的熱使材料產生靜電，以靜電-過濾雙效機理來捕集顆粒物，極大提升濾料的效率。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

一種壓電和/或熱電強化的電濾長久雙效濾料，其包括：濾料基材、附著于所述濾料基材表面的涂層；所述涂層中含有壓電粉體材料和/或熱電粉體材料。

其中，雙效是指靜電吸附和纖維過濾——電濾。靜電吸附由壓和/或熱產生，纖維過濾是濾料原本功能。

如上所述的壓電和/或熱電強化的電濾長久雙效濾料，優選地，所述濾料基材為氈或機織布。

如上所述的壓電和/或熱電強化的電濾長久雙效濾料，優選地，所述壓電粉體材料為壓電晶體、壓電陶瓷或壓電高分子聚合物材料中的至少一種。

優選地，所述壓電晶體為石英晶體、鎵酸鋰、鍺酸鋰、鍺酸鈦以及鐵晶體管鈮酸鋰、鉭酸鋰；

所述壓電陶瓷為鈦酸鋇(BT)、鋯鈦酸鉛(PZT)、改性鋯鈦酸鉛、偏鈮酸鉛、鈮酸鉛鋇鋰(PBLN)或改性鈦酸鉛(PT)；

所述壓電高分子聚合物材料為聚偏二氟乙烯(PVDF)及其共聚物、聚氟乙烯(PVF)、聚氯乙烯(FVC)、聚-r-甲基-L-谷氨酸酯(PMLG)、聚碳酸酯(Pc)或尼龍-11材料粉體。