[发明专利]一种耐高温抗静电空气过滤膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐高温抗静电空气过滤膜及其制备方法，包括以下步骤：（1）改性碳纳米管的制备，（2）静电纺丝溶液的制备，（3）静电纺丝。本发明制备的空气膜材料添加有改性碳纳米管和耐高温的纳米金属氧化物和纳米硅复合物，碳纳米管经改性后其分散性在体系中得到了显著的提高，其对以环氧树脂为基体材料制备的空气过滤膜的抗静电性能具有重要的作用，改善了环氧树脂抗静电性差的问题。纳米金属氧化物和纳米硅复合物具有耐高温性能，这两类材料的添加对材料的力学性能起到了重要的作用。本发明表面电阻达到10²Ω，因此本发明制备的空气过滤膜具有优良的耐高温、力学性能和抗静电性能。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种耐高温抗静电空气过滤膜及其制备方法。

背景技术

随着城镇化和工业化的加速推进，近几十年来我国乃至全世界范围内的空气污染日益严重。空气污染对人体健康的危害尤为严重，根据世界卫生组织报道，城市中每年超过200万人因为室内或室外的空气污染而死亡，尤其是在发展中国家死亡人数最多。根据美国环境保护署公布的信息，尺寸小于2.5μm的悬浮颗粒是对人体呼吸道及肺外器官造成危害的主要诱因，并且是空气污染的最主要来源之一。因此为了给人类营造良好的生存环境，治理空气污染刻不容缓。在从根源上断绝污染物排放的同时，采用过滤的方式对污染空气中有害颗粒尤其是小尺寸颗粒进行拦截吸附也是治理空气污染的有效手段之一。其中，对工业烟气的吸附处理是降低空气污染的关键。然而在烟气处理过程中由于烟气温度较高，并且烟气中带有静电，容易对吸附材料造成吸附堵塞，影响吸附材料的吸附效果。

静电纺丝是制备纳米或亚微米级纤维的有效手段之一，通过在聚合物溶液／熔体上施加高压静电形成泰勒锥后，喷出射流到接收装置上形成纳米级或亚微米级的纤维膜。由于静电纺丝过程中，通过对溶液浓度、施加电场等因素的控制可以直接调整纤维膜的结构和组成，所以能够形成独特的网状和高孔隙率的结构，而且生产工艺简单、设备低廉且成本较低。其在制备纳米或亚微米纤维空气过滤器中具有广泛的应用前景。

静电纺丝用原料的来源较多，如纤维素、玻璃、塑料、陶瓷或金属，其中使用塑料作为静电纺丝用原料的应用最为广泛。环氧树脂是应用最广泛的热固性高分子材料之一，具有优良的粘结性、热稳定性、电绝缘性、耐化学药品性能及强度高、收缩率小、价格低廉等特点，广泛应用于复合材料制备的各个领域。但由于环氧树脂固化物脆性大、抗冲击强度低、易开裂、抗静电性差等缺点，限制了其在纳米纤维领域的进一步应用。因此，有必要在对以环氧树脂为基础原料的静电纺丝液进行进一步改进，从而实现使用其制备的纳米纤维具有良好的抗静电、耐高温、高韧性综合性能的目的。

发明内容

为了解决以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种耐高温抗静电空气过滤膜及其制备方法，从而提高空气过滤膜的抗静电性能和耐高温性能。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种耐高温抗静电空气过滤膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）改性碳纳米管的制备

（2）静电纺丝溶液的制备

用超声波将纳米金属氧化物10-20份、纳米硅复合物8-15份在硅烷偶联剂的无水乙醇溶液中均匀分散，超声分散时间为20-40min，超声分散温度为20-30℃，然后对其进行离心分离，用无水乙醇清洗后烘干得改性粉体；将环氧树脂30-50份和酚羟基聚醚砜50-80份加入含6-10份羟乙基脂肪胺和5-8份十八烷基磷酸酯的DMF溶液中，在搅拌的状态下加入改性粉体，在50-70℃的温度下进行超声和搅拌继续反应6-12h，通过超滤收集沉淀物；

将沉淀物重悬在质量百分比为10-30wt%的高分子聚合物溶液中，然后加入步骤（1）制备的改性碳纳米管12-18份，在超声仪上超声15-30min，即得静电纺丝溶液；

（3）静电纺丝