本發(fā)明涉及過濾材料技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種利用碳漿納米噴涂制備過濾材料的方法。
背景技術(shù):
靜電紡絲技術(shù)由美國人formhals于1934年首先提出,目前已經(jīng)十分成熟,成為制備納米和亞微米級材料的重要方法。它的原理主要是聚合物液滴在電場力和表面張力的協(xié)同作用下,先產(chǎn)生“taylor圓錐”,進而產(chǎn)生射流,在向接收板運行過程中,液滴進行分裂和拉伸,溶劑進行揮發(fā),最終纖維沉積到接收板上,紡絲液的濃度適宜時,可以形成靜電噴涂的效果,而不再形成纖維絲。
靜電紡纖維具有優(yōu)異形態(tài)結(jié)構(gòu),使其具有良好的過濾性能,但由于納米纖維層機械性能差,不能被單獨用于過濾材料,極大的限制了其使用,現(xiàn)有技術(shù)通過將靜電紡纖維與一些基布結(jié)合在一起,制成復(fù)合材料,使靜電紡纖維用在過濾和凈化領(lǐng)域成為可能,但在通過將靜電紡纖維和基布結(jié)合在一起來制備復(fù)合過濾材料的過程中,存在靜電紡纖維很難在基布表面附著,并與基布難以緊密結(jié)合的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種利用碳漿納米噴涂制備過濾材料的方法,該方法解決了過濾材料表面所紡纖維的固定問題,同時由于噴涂顆粒的高比表面積,有助于雜質(zhì)的吸附,使過濾效率也得到了提升。
一種利用碳漿納米噴涂制備過濾材料的方法,所述方法包括:
步驟1、首先按照需求制備相應(yīng)濃度的高分子碳漿溶液;
步驟2、將所制備的高分子碳漿溶液加入到帶有噴頭的玻璃器皿中,并放置到靜電噴涂裝置上;
步驟3、調(diào)節(jié)噴頭和紡有纖維的工業(yè)濾布之間的距離,并調(diào)節(jié)所述靜電噴涂裝置的電壓,使高分子碳漿溶液在高壓靜電的作用下均勻噴涂到所述工業(yè)濾布上;
步驟4、通過輥軸裝置對噴涂后的工業(yè)濾布進行冷軋?zhí)幚?,得到所需過濾材料。
在所述步驟1中,具體制備過程為:
稱量一定質(zhì)量的高分子基材,在其中加入一定量的導(dǎo)電物質(zhì);
高速攪拌一定時間使其攪拌均勻,制備得到所需濃度的高分子碳漿溶液;
其中,所述高分子碳漿溶液的質(zhì)量濃度為1%-99%。
所采用的高分子基材包括硅橡膠或聚氨酯;
所采用的導(dǎo)電物質(zhì)包括石墨烯、碳納米管或石墨。
在所述步驟2中,所述靜電噴涂裝置由高壓源、溶液盛裝裝置和噴涂設(shè)備組成;
其中,所述高壓源的范圍為0.1kv-50kv,所述噴涂設(shè)備的孔徑為0.3mm-3.5mm。
在所述步驟4中,所述輥軸裝置包括兩個輥子和電動機,通過調(diào)節(jié)輥子的間距來調(diào)節(jié)輥子對材料所壓力度的大小。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出,上述方法解決了過濾材料表面所紡纖維的固定問題,同時由于噴涂顆粒的高比表面積,有助于雜質(zhì)的吸附,使過濾效率也得到了提升。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案,下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
圖1為本發(fā)明實施例所提供利用碳漿納米噴涂制備過濾材料的方法;
圖2為本發(fā)明所舉實例所制備的過濾材料的sem示意圖。
具體實施方式
下面結(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(shù)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)明的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)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)明的保護范圍。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步地詳細描述,如圖1所示為本發(fā)明實施例所提供利用碳漿納米噴涂制備過濾材料的方法,所述方法包括:
步驟1、首先按照需求制備相應(yīng)濃度的高分子碳漿溶液;
在該步驟中,具體制備過程為:
首先稱量一定質(zhì)量的高分子基材,在其中加入一定量的導(dǎo)電物質(zhì);
高速攪拌一定時間使其攪拌均勻,制備得到所需濃度的高分子碳漿溶液;
其中,所述高分子碳漿溶液的質(zhì)量濃度為1%-99%。
具體實現(xiàn)過程中,上述所采用的高分子基材包括硅橡膠或聚氨酯;所采用的導(dǎo)電物質(zhì)包括石墨烯、碳納米管或石墨。
步驟2、將所制備的高分子碳漿溶液加入到帶有噴頭的玻璃器皿中,并放置到靜電噴涂裝置上;
在該步驟中,上述靜電噴涂裝置由高壓源、溶液盛裝裝置和噴涂設(shè)備組成;
其中,所述高壓源的范圍為0.1kv-50kv,所述噴涂設(shè)備的孔徑為0.3mm-3.5mm。
步驟3、調(diào)節(jié)噴頭和紡有纖維的工業(yè)濾布之間的距離,并調(diào)節(jié)所述靜電噴涂裝置的電壓,使高分子碳漿溶液在高壓靜電的作用下均勻噴涂到所述工業(yè)濾布上;
在該步驟中,可以在1cm-20cm的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)靜電噴涂裝置的接收距離,當(dāng)噴頭下面形成小液滴時,打開高壓源調(diào)節(jié)電壓,使高分子碳漿溶液在高壓靜電的作用下均勻噴涂到所述工業(yè)濾布上。
在上述噴涂過程中,噴涂顆粒能夠固定工業(yè)濾布表面的纖維,同時由于其高的比表面積,從而使紡有纖維的工業(yè)濾布的過濾效率得到提升。
步驟4、通過輥軸裝置對噴涂后的工業(yè)濾布進行冷軋?zhí)幚?,得到所需過濾材料。
在該步驟中,輥軸裝置可以包括兩個輥子和電動機,通過調(diào)節(jié)輥子的間距來調(diào)節(jié)輥子對材料所壓力度的大小。
下面結(jié)合具體的實例對上述制備過程進行詳細說明,以下實例中所用的原料包括:ps(平均分子量140000,北京化學(xué)試劑公司),滌綸工業(yè)濾布(璟興環(huán)保銷售有限公司),聚氨酯(濟南海源化工有限公司),炭黑(直徑30-50nm,百靈威科技有限公司),dmf(北京化學(xué)試劑公司)。
實例1、首先配制ps質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的ps/dmf溶液,通過靜電紡絲裝置調(diào)節(jié)電壓為15kv,接收距離為10cm,針頭直徑為0.7mm,對工業(yè)濾布進行紡絲5min。配制炭黑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%的聚氨酯基碳漿,攪拌均勻,將其盛裝到帶有噴頭的玻璃器皿中,噴頭直徑為0.7mm;
利用自制的靜電噴涂裝置,接收距離為7cm,調(diào)節(jié)電壓為20kv,對紡有ps纖維的工業(yè)濾布進行噴涂10min;
然后通過自制輥軸裝置進行冷軋?zhí)幚?,即得到所需過濾材料。
另外,由于碳漿濃度略低,噴涂過程中溶劑不能夠完全揮發(fā),應(yīng)當(dāng)對接收距離和電壓進行相應(yīng)的調(diào)整,確保噴涂過程中溶劑的揮發(fā)。
實例2、首先配制ps質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的ps/dmf溶液,通過靜電紡絲裝置調(diào)節(jié)電壓為15kv,接收距離為10cm,針頭直徑為0.7mm,對工業(yè)濾布進行紡絲5min。配制炭黑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的聚氨酯基碳漿,攪拌均勻,將其盛裝到帶有噴頭的玻璃器皿中,噴頭直徑為0.7mm;
在利用自制的靜電噴涂裝置,接收距離為7cm,調(diào)節(jié)電壓為20kv,對紡有ps纖維的工業(yè)濾布進行噴涂10min;
通過自制輥軸裝置進行冷軋?zhí)幚?,即得到所需過濾材料。
此時碳漿噴涂條件適宜,形成穩(wěn)定噴射,噴涂顆粒平均直徑2μm,如圖2所示為本發(fā)明所舉實例所制備的過濾材料的sem示意圖,由圖2可知:噴涂顆粒的均勻分布。過濾材料的過濾效率相對于未進行噴涂處理的過濾材料提高30%。
實例3、首先配制ps質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的ps/dmf溶液,通過靜電紡絲裝置調(diào)節(jié)電壓為15kv,接收距離為10cm,針頭直徑為0.7mm,對工業(yè)濾布進行紡絲5min。配制炭黑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21%的聚氨酯基碳漿,攪拌均勻,將其盛裝到帶有噴頭的玻璃器皿中,噴頭直徑為0.7mm;
在利用自制的靜電噴涂裝置,接收距離為7cm,調(diào)節(jié)電壓為20kv,對紡有ps纖維的工業(yè)濾布進行噴涂10min;
通過自制輥軸裝置進行冷軋?zhí)幚?,即得到所需過濾材料。
此時由于碳漿濃度偏大,噴頭直徑過小,在噴涂過程中造成噴頭極易堵塞,可以通過調(diào)節(jié)噴頭直徑的大小,保證噴涂的穩(wěn)定進行。
綜上所述,本發(fā)明實施例所述方法利用靜電噴涂技術(shù)解決了過濾材料表面所紡纖維的固定問題,同時由于噴涂顆粒的高比表面積,有助于雜質(zhì)的吸附,使過濾效率也得到了提升,相對于未進行噴涂處理的過濾材料的過濾效率提升1%-50%。
以上所述,僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式,但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到的變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此,本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。