一種聚烯烴空氣過濾膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于空氣過濾材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種聚烯烴空氣過濾膜及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，我國空氣污染愈發(fā)嚴(yán)重，人們對空氣污染的關(guān)注度也越來越高，特別是 近期出現(xiàn)的連續(xù)大范圍霧霾天氣更加促進(jìn)了老百姓對空氣質(zhì)量的擔(dān)憂?？諝赓|(zhì)量的惡化已 經(jīng)嚴(yán)重影響了人們的日常生化，PM2. 5成為每日必須檢測的項目。
[0003] 同時，室內(nèi)空氣充斥著顆粒物、甲醛、總揮發(fā)性有機物（TVOC)、細(xì)菌、病毒、過敏源、 異味氣體、放射源等各種污染物，被列入對公眾健康影響最大的五個環(huán)境因素之一?？諝?污染對人類健康危害已成為全世界共同面臨的難題，為了更加有效地凈化空氣，還人們一 個潔凈環(huán)保的生活居住環(huán)境，空氣凈化技術(shù)得到了人們的高度關(guān)注。
[0004] 空氣過濾用品例如口罩、空氣過濾器、防毒面具等在維護(hù)人類的綠色生活和身 體健康中逐步占領(lǐng)重要地位。空氣過濾膜必須具有將空氣中的固體有害物質(zhì)截留或是 與之發(fā)生吸附反應(yīng)等作用，才能達(dá)到凈化空氣，保證人類健康之目的。目前，市場上的日 用、醫(yī)用空氣過濾膜，例如口罩、空氣過濾器、防毒面具等，多數(shù)采用靜電紡絲方法制備。 比如，CN103480285A公開了一種增強聚砜納米纖維空氣過濾膜及其靜電紡絲制備方法， CN104368245A同樣公開了一種靜電紡絲空氣過濾膜及其制備方法。但是，靜電紡絲制備得 到的空氣過濾膜，使用過程中很容易損傷，且長期使用的抗形變能力及耐熱性較差。
[0005] 本發(fā)明通過研究發(fā)現(xiàn)，采用熱致相分離法制備的聚烯烴空氣過濾膜，對于PM2. 5 過濾效果更為顯著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于室內(nèi)空氣過濾系統(tǒng)、能夠有效過濾PM2. 5的聚烯 烴空氣過濾膜及其制備方法。
[0007] -種聚烯烴空氣過濾膜，其特征在于，采用熱致相分離法制備得到，其厚度為 80 μm~300 μm，孔隙率為50%~80%，空氣透過率為5~200lV(m2 · s)。
[0008] 國內(nèi)外目前均無采用熱致相分離法制備空氣過濾膜的報導(dǎo)，本發(fā)明首次采用此方 法具有工藝簡單，更適合連續(xù)地大規(guī)模生產(chǎn)，其中制備所得的空氣過濾膜對于PM2. 5過濾 效果更為顯著等特點，其PM2. 5過濾效率高達(dá)90%以上，尤其本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案過濾 效率尚達(dá)95 %，遠(yuǎn)遠(yuǎn)尚于現(xiàn)有技術(shù)80 %左右的過濾效率，具有本領(lǐng)域技術(shù)人員意想不到的 技術(shù)效果。
[0009] 本發(fā)明的上述技術(shù)目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0010] a、聚烯烴粉末溶脹溶解：將聚烯烴樹脂粉末和稀釋劑充分?jǐn)嚢杌旌希渲芯巯N 樹脂與稀釋劑的比例為1:1~1:10,在氮氣保護(hù)下，升溫至80~150°C保溫溶脹，得到溶脹 聚烯烴；
[0011] b、鑄片：將上一步驟所得的混合物通過擠出機塑化形成聚烯烴熔體，然后從模頭 擠出，得到片狀聚烯烴流延膜，擠出機工作溫度在100~400°C ;
[0012] c、一次拉伸：上述聚烯烴流延膜經(jīng)過雙向拉伸，然后在室溫下利用萃取劑對膜片 萃取除油并干燥，其雙向拉伸的拉伸倍率為3X3~12X12倍；
[0013] d、二次拉伸及熱定型：將萃取后的膜片在熱拉伸箱中再進(jìn)行二次橫向單向拉伸和 熱定型處理，其橫向單向拉伸倍率為1~3倍；熱定型溫度在聚烯烴熔點以下5°C~40°C， 熱定型時間為3min~20min。最終得到纖維化的聚稀經(jīng)微孔膜。
[0014] 所述聚烯烴樹脂的平均分子量為I X IO4~I X 10 7;優(yōu)選I X 10 4~5 X 10 6;作為更 優(yōu)選，聚烯烴的分子量為5 X IO5~5 X 10 6。
[0015] 所述稀釋劑為石蠟油、固體石蠟、大豆油、花生油、橄欖油、鄰苯二甲酸酯、鄰苯二 甲酸二辛脂、鄰苯二甲酸二丁酯和甘油酯中的一種或兩種以上的混合物；作為優(yōu)選，稀釋劑 為低分子量的石蠟油或固體石蠟。
[0016] 所述萃取劑為戊烷、己烷、庚烷、二氯甲烷、四氯化碳、二氧五環(huán)、二乙醚、二惡烷和 甲基乙基甲酮中的一種或兩種以上的混合物。
[0017] 所述聚稀經(jīng)粉末的粒徑范圍為0· 01 μ m~5 μ m。優(yōu)選0· 1 μ m~2 μ m。
[0018] 本發(fā)明不但能夠高效連續(xù)地大規(guī)模生產(chǎn)，而且還能夠通過調(diào)節(jié)稀釋劑與樹脂的比 例以及兩次拉伸的倍率，靈活地控制孔隙率和孔徑大??；同時，經(jīng)過雙向拉伸制備的空氣過 濾膜的穿刺強度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于通過熔紡、靜電紡絲等方法制備的納米纖維膜。
[0019] 本發(fā)明制備的聚烯烴空氣過濾膜，厚度為20 μ m~300 μ m，孔隙率為50 %~80 %， 空氣透過率為5~200lV(m2 · s)。
[0020] 為了得到更均勻孔隙率的微孔膜，其中，所述步驟a樹脂與稀釋劑的比例優(yōu)選在 1:3~1:6 ;所述c步驟中，雙向拉伸的拉伸倍率優(yōu)選為5X5~IOX 10倍；步驟d中為橫向 單向拉伸倍率為優(yōu)選為1. 2~2倍。所制備的聚烯烴空氣過濾膜，孔隙率為60%~75%。
[0021] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0022] (1)熱致相分離法制備得到的聚烯烴空氣過濾膜，生產(chǎn)過程中能夠通過調(diào)節(jié)稀釋 劑的含量、雙向拉伸倍率來精確控制空氣過濾膜的厚度、孔徑分布及空氣透過率，其制備的 空氣過濾膜對于PM2. 5過濾效果尤其顯著，其PM2. 5過濾效率高達(dá)90%以上，尤其本發(fā)明 優(yōu)選的技術(shù)方案過濾效率尚達(dá)95 %，遠(yuǎn)遠(yuǎn)尚于現(xiàn)有技術(shù)80 %左右的過濾效率，具有本領(lǐng)域 技術(shù)人員意想不到的技術(shù)效果。而且，經(jīng)過雙向拉伸制備的空氣過濾膜的拉伸強度和穿刺 強度也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于通過熔紡、靜電紡絲等方法制備的納米纖維膜。
[0023] (2)熱致相分離法制備方法與其它現(xiàn)有工藝相比，工藝簡單，產(chǎn)量高，適合大規(guī)模 連續(xù)生產(chǎn)，高效的生產(chǎn)效率降低了生產(chǎn)成本；并且本發(fā)明采用的是聚烯烴，原料價格便宜， 最終空氣過濾膜成本將大大降低。
【附圖說明】
[0024] 圖1實施例7掃描電鏡圖
[0025] 圖2實施例7孔徑分布圖
[0026] 圖3對比例7孔徑分布圖
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0028] 實施例1
[0029] 制備聚烯烴空氣過濾膜步驟如下：
[0030] a、聚烯烴粉末溶脹溶解：將聚烯烴樹脂粉末和稀釋劑石蠟油充分?jǐn)嚢杌旌?，其?聚烯烴樹脂與稀釋劑的比例為1:1，在氮氣保護(hù)下，升溫至80~150°C保溫溶脹，得到溶脹 聚烯烴；
[0031] b、鑄片：將上一步驟所得的混合物通過擠出機塑化形成聚烯烴熔體，然后從模頭 擠出，得到片狀聚烯烴流延膜，擠出機工作溫度在100~400°C ;
[0032] c、一次拉伸：上述聚烯烴流延膜經(jīng)過雙向拉伸，然后在室溫下利用萃取劑對膜片 萃取除油并干燥，其雙向拉伸的拉伸倍率為3X3倍；
[0033] d、二次拉伸及熱定型：將萃取后的膜片在熱拉伸箱中再進(jìn)行二次橫向單向拉伸和 熱定型處理，其橫向單向拉伸倍率為1倍；熱定型溫度在聚稀經(jīng)恪點以下5°C~40°C，熱定 型時間為3min~20min。最終得到纖維化的聚烯烴微孔膜。
[0034] 實施例2
[0035] 制備聚烯烴空氣過濾膜步驟如下：
[0036] a、聚烯烴粉末溶脹溶解：將聚烯烴樹脂粉末和稀釋劑橄欖油充分?jǐn)嚢杌旌?，其?聚烯烴樹脂與稀釋劑的比例為1:10,在氮氣保護(hù)下，升溫至80~150°C保溫溶脹，得到溶脹 聚烯烴；
[0037] b、鑄片：將上一步驟所得的混合物通過擠出機塑化形成聚烯烴熔體，然后從模頭 擠出，得到片狀聚烯烴流延膜，擠出機工作溫度在100~400°C ;
[0038] c、一次拉伸：上述聚烯烴流延膜經(jīng)過雙向拉伸，然后在室溫下利用萃取劑對膜片 萃取除油并干燥，其雙向拉伸的拉伸倍率為12 X 12倍；
[0039] d、二次拉伸及熱定型：將萃取后的膜片在熱拉伸箱中再進(jìn)行二次橫向單向拉伸和 熱定型處理，其橫向單向拉伸倍率為3倍；熱定型溫度在聚稀經(jīng)恪點以下5°C~40°C，熱定 型時間為3min~20min。最終得到纖維化的聚烯烴微孔膜。
[0040] 實施例3
[0041] 制備聚烯烴空氣過濾膜步驟如下：
[0042] a、聚烯烴粉末溶脹溶解：將聚烯烴樹脂粉末和稀釋劑鄰苯二甲酸酯充分?jǐn)嚢杌?合，其中聚烯烴樹脂與稀釋劑的比例為1:3,在氮氣保護(hù)下，升溫至80~150°C保溫溶脹，得 到溶脹聚烯烴；
[0043