[发明专利]一种负载纳米TiO2涤纶针刺滤料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种负载纳米TiO₂涤纶针刺滤料的制备方法，属于环保技术领域。

背景技术

针刺非织造工艺制备形成纤维随机排列、多层立体网状结构、孔隙小而孔隙率大的非织造材料，比用机织物制成的二维结构滤料具有更加优越的过滤性能，且能遏制粉尘粒子向深层的渗透，因此广泛地应用于过滤领域。但是由于环境污染问题日益严峻，必然要求在改善针刺过滤材料的结构，提高对小粒径颗粒的过滤效率的同时，更需要开发与应用功能性过滤材料，以满足对空气质量控制、环境保护的要求。

纳米TiO₂具备较高的化学稳定性、光催化特性、热稳定性、无毒等性能，在可见光或紫外线的照射下，诱发光化学反应，将有机物分解。尤其是20世纪90年代以来，TiO₂光催化技术在催化降解水或气相的有机、无机污染物的环保领域获得较大的发展。TiO₂的催化作用不仅可以有效降解汽车尾气、工业废气、装修生活环境产生的甲醛、乙酸、一氧化碳、厨房烟雾等污染物，还能氧化臭氧中难以氧化的有机物如三氯甲烷、四氯化碳、六氯苯等。TiO₂应用于针刺非织造过滤材料，使普通的过滤材料具备有效的光催化性能，在空气净化、污水处理、防污抗菌等多领域得到广泛应用，成为一种具有重要应用前景的环境治理方法。

针刺滤料的过滤效率、成本、使用寿命，及其功能性的开发与应用，是目前针刺滤料的主要发展方向。功能性后整理的方式被广泛的应用于改善非织造过滤材料的性能。采用浸渍法赋予针刺滤料功能性，将纳米光催化材料负载于针刺滤料，为具在水相、气相过滤等方面的应用带来新的契机。但是仍然有一些限制因素如整理剂配方的研制与应用，阻碍了光催化过滤材料实现工业化生产。通过制备纳米TiO₂分散液，结合PTFE乳液及粘合剂的使用，应用于针刺滤料来改善滤料性能、赋予光催化功能的报导很少。一方面纳米TiO₂在粘合剂的作用下牢固地负载于针刺滤料上，充分发挥功能性，使光催化技术在空气过滤、污水处理等环保领域发挥优势；另一方面PTFE乳液具有良好自清洁性，改善滤料清灰性能，延长清洁周期，提高使用效率。负载纳米TiO₂针刺滤料的研制及其工业化生产在过滤、环保等多领域具有极大的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简便、光催化性能优越的负载纳米TiO₂涤纶针刺滤料的制备方法。

本发明的技术方案为配置纳米TiO₂/PTFE复合整甲液，利用浸渍法将纳米TiO₂负载于涤纶针刺滤料上，得到一种具备光催化功能的针刺滤料。步骤如下：

(1)按重量分数计，取100份水，加入1～2份TiO₂纳米粉体，并加入0.1～0.3份硅烷偶联剂于其中进行搅拌、改性，而后取0.5～1份六偏磷酸钠(SHMP)和0.1～0.5份十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入到溶液中，先于磁力搅拌器上搅拌20～50min，再置于超声清洗器中超声分散30～60min，得到分散均匀的纳米TiO₂水分散液。

(2)取步骤(1)所得纳米TiO₂水分散液200～800份，加入30～50份PTFE乳液、80～100份的粘合剂和80～1000份去离子水，超声分散均匀，得到纳米TiO₂/PTFE复合整理液。

(3)取涤纶针刺滤料浸渍在含10～30g/L的NaOH及1～10g/L渗透剂混合溶液中，按浴比10～20∶1，在水浴温度80～100℃下碱煮30～60min后，取出清洗并烘干待用。

(4)将步骤(3)处理后的涤纶针刺滤料完全浸渍于步骤(2)配置的纳米TiO₂/PTFE复合整理液，使其完全浸渍充分吸附，取出后在轧车上轧液，定型烘干机中烘焙，得到所述光催化功能针刺滤料。其中浴比为10～20∶1，轧余率为70％～80％，烘焙温度为150～180℃，烘焙时间为2～5min，制得负载纳米TiO₂涤纶针刺滤料。

剪裁5cm×10cm负载纳米TiO₂涤纶针刺滤料和5cm×10cm对照试样分别放置在10mg/L亚甲基蓝溶液中，在光催化系统中进行一定时间的紫外照射。每隔20min取出光照后的业甲基蓝溶液，波长664nm处的吸光度，以水为参比测量其吸光度。对比光照前后的吸光度变化，计算得到亚甲基蓝的降解率。