本发明涉及一种空气过滤材料，具体涉及一种耐高温驻极体过滤材料的制备方法及其产品。
背景技术：
随着经济的快速发展，人类在工业生产和自然活动过程中产生了大量的粉尘颗粒、化学物质、有害微生物等，严重危害着环境质量和人们身体健康，2020年新型冠状病毒肺炎的出现与传播更是引起了人们对空气过滤领域的极度关注，有效控制空气中的有害物质是急需解决的重大问题。
驻极体空气过滤材料具有高效、低阻、节能、抗菌、使用寿命长等优点，是非常具有应用前景的一类空气过滤材料。常见的驻极纤维的原料大多采用聚丙烯或者聚丙烯共聚物，专利cn106362487a公开了一种硅纳米线/聚丙烯杂化驻极体空气过滤材料及其制备方法，提高了驻极体过滤材料的过滤性能。然而，聚丙烯存在低温时变脆，不耐磨，高温变软、刚性不足，易燃烧、易老化等缺点，使其在实际应用尤其是工业生产中受到了极大的限制。
聚砜酰胺(psa)是我国具有自主知识产权并已实现产业化生产的芳香族聚酰胺有机耐高温纤维，具有阻燃性、耐热性、热稳定性、抗辐射性、化学稳定性等特点，在高性能材料领域发挥着重要的作用。
技术实现要素：
本发明目的在于：提出一种耐高温驻极体过滤材料的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供上述方法获得的耐高温驻极体过滤材料。
本发明目的通过下述技术方案实现：一种耐高温驻极体过滤材料的制备方法，将纳米sio2颗粒分散在驻极体过滤材料中，将纳米sio2颗粒作为驻极粒子引入聚砜酰胺纺丝溶液中，得到sio2/聚砜酰胺纳米驻极体过滤材料，包括下述制备步骤：
1）将纳米sio2颗粒分散在n,n-二甲基甲酰胺溶剂中，并超声20～60min，得到纳米sio2颗粒的溶剂分散液；
2）将质量分数为10～17%wt的聚砜酰胺纺丝溶液加入上述分散液中，使纳米sio2颗粒在聚砜酰胺纺丝溶液中的质量分数为0.2～8％，并连续搅拌30～120min后，再进行超声共混和脱泡，形成纳米sio2/聚砜酰胺纳米复合材料纺丝液，其中，超声时间为20～120min；
3）将步骤2)制得的sio2/聚砜酰胺纳米复合材料纺丝液倒入纺丝料筒，抽真空静置脱泡30～240min后，经弯管和过滤网进入单孔喷丝头，进行湿法纺丝，纳米sio2/聚砜酰胺纳米复合材料纺丝细流在氮气加压下从单孔喷丝头的喷丝孔压出进入以水为凝固浴的水槽中，在凝固浴中析出固化形成初生纤维；所得初生纤维进行水洗和退绕，并在100～120℃下进行拉伸定型，去除初生纤维内残留的溶剂，制得sio2/聚砜酰胺纳米复合纤维；
4）将步骤3)制得的sio2/聚砜酰胺纳米复合纤维通过电晕放电装置的电极，电极放电使复合纤维材料驻极，得到一种耐高温sio2/聚砜酰胺驻极体纳米复合过滤材料。
本发明将无机驻极体sio2引入聚砜酰胺纺丝溶液中，制备出一种耐高温的聚砜酰胺驻极体复合过滤材料，通过添加的sio2驻极粒子来提高纤维材料的表面电势，以增加静电吸附效应，可以有效提高材料的过滤性能。
具体的，步骤1）中，称取0.28g～0.70g的纳米sio2颗粒分散在5ml的n,n-二甲基甲酰胺溶剂中，超声30min，形成具有良好分散性的纳米sio2溶剂分散液。
进一步的，步骤1）中，所述纳米级sio2颗粒的粒径为10～50nm。
步骤2)中，所述的聚合物溶液为质量分数为10～17%wt的聚砜酰胺纺丝原液，溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。
步骤3)中，所述的湿法纺丝参数为纺丝压强0.2～2mpa，计量泵转速为5～10g/min，卷绕速度为10～30m/min。
进一步的，步骤3)中，单孔喷丝头所述的单孔喷丝头的孔径为0.10～1.0mm。
步骤4)中，驻极电压选择5～50kv，驻极距离为1～5cm，驻极时间为1～10min。
较优的，步骤4)中，驻极电压选择20～25kv，驻极距离为2cm，驻极时间为2min。
本发明还提供一种耐高温驻极体过滤材料，根据上述的制备方法得到的，其以聚砜酰胺为纤维基体复合材料，纳米级sio2颗粒占所述复合材料的质量分数为0.5～8％，该复合材料通过电晕放电进行驻极处理以提高表面电势，从而提高过滤性能。
本发明一种耐高温sio2/聚砜酰胺驻极体复合过滤材料的作用机理为：纳米sio2颗粒作为驻极粒子负载到聚砜酰胺纤维内，在外加电压的作用下会有空间电荷的注入以及极化电荷的产生，纤维表面电势增强，静电吸附作用增强。因此，材料在实际空气过滤过程中，除原有的机械阻挡作用外，能够依靠库仑力直接吸附空气中带电微粒并将其捕获，或诱导中性微粒产生极性再将其捕获，从而更有效地过滤空气中的亚微粒子，提高了过滤效率，而空气阻力并不会增加。且驻极材料所存储的电荷为负电荷，同时还能起到抑制和杀灭病菌的作用。
本发明工艺简单方便，可操作性强，利用超声共混技术，使sio2颗粒以纳米尺度均匀分散于聚砜酰胺基体中，通过电晕放电技术对复合纤维材料进行驻极处理，得到的驻极体空气过滤材料具有过滤效率高、空气阻力小、耐高温、使用寿命长的特点。
具体实施方式
实施例1
一种sio2/聚砜酰胺复合纳米纤维驻极体空气过滤材料，按下述步骤制备：
1)称取0.28g的纳米sio2颗粒分散在5ml的n,n-二甲基甲酰胺溶剂中，超声30min，形成具有良好分散性的纳米sio2溶剂分散液，其中，所述纳米级sio2颗粒的粒径为10～50nm；
2)称取100g质量分数为14%的聚砜酰胺纺丝液，加入上述纳米sio2溶剂分散液混合，用高剪切乳化分散机以20000r/min的速度对混合溶液搅拌30min，然后将混合溶液放入超声浴中脱泡60min，形成混合均匀的纳米sio2/聚砜酰胺复合材料纺丝液；
3)采用单孔直径为0.15mm的小型湿法纺丝装置进行湿法纺丝，将步骤2)制得的纳米sio2/聚砜酰胺纳米复合纺丝液倒入纺丝料筒，然后经弯管和过滤网进入单孔喷丝头，控制氮气的输出压强在0.4mpa，计量泵转速为6g/min，卷绕速度为20m/min；纺丝液在氮气加压下从喷丝孔压出进入以水为凝固浴的水槽中，在凝固浴中析出固化形成初生纤维纤维；所得初生纤维进行水洗和退绕，并在100～120℃下进行拉伸定型，去除初生纤维内残留的溶剂，制得纳米sio2/聚砜酰胺复合纤维；
4)将步骤3)制得的sio2/聚砜酰胺复合纤维通过电晕放电装置的电极，电极放电使纤维材料驻极，即得一种耐高温sio2/聚砜酰胺驻极体复合过滤材料，其中，驻极电压选择20kv，驻极距离为2cm，驻极时间为2min。
本实施例驻极体复合材料纤维网性能测试结果：过滤效率为99.92%，过滤阻力为71.55pa，极限氧指数loi值为32。
实施例2
一种sio2/聚砜酰胺复合纳米纤维驻极体空气过滤材料，与实施例1近似，只是sio2在聚砜酰胺纺丝液中占比不同，按下述步骤制备：
1)称取0.70g的纳米sio2颗粒分散在5ml的n,n-二甲基甲酰胺溶剂中，超声30min，形成具有良好分散性的纳米sio2溶剂分散液；
2)称取100g质量分数为14%的聚砜酰胺纺丝液，加入上述纳米sio2溶剂分散液混合，用高剪切乳化分散机以20000r/min的速度对混合溶液搅拌30min，然后将混合溶液放入超声浴中脱泡60min，形成混合均匀的纳米sio2/聚砜酰胺复合材料纺丝液；
3)采用单孔直径为0.15mm的小型湿法纺丝装置进行湿法纺丝，将步骤2)制得的纳米sio2/聚砜酰胺复合纺丝液倒入纺丝料筒，然后经弯管和过滤网进入单孔喷丝头，控制氮气的输出压强在0.4mpa，计量泵转速为6g/min，卷绕速度为20m/min。纺丝液在氮气加压下从喷丝孔压出进入以水为凝固浴的水槽中，在凝固浴中析出固化形成初生纤维纤维；所得初生纤维进行水洗和退绕，并在100～120℃下进行拉伸定型，去除初生纤维内残留的溶剂，制得纳米sio2/聚砜酰胺复合纤维；
4)将步骤3)制得的纳米sio2/聚砜酰胺复合纤维通过电晕放电处理，电极放电使该复合纤维材料驻极，即得一种耐高温sio2/聚砜酰胺驻极体复合过滤材料，其中，驻极电压选择20kv，驻极距离为2cm，驻极时间为2min。
本实施例驻极体复合材料纤维网性能测试结果：过滤效率为99.96%，过滤阻力为76.76pa，极限氧指数loi值为32。
实施例3
一种sio2/聚砜酰胺复合纳米纤维驻极体空气过滤材料，与实施例1或2近似，按以下步骤制备：
1)称取0.70g的纳米sio2颗粒分散在5ml的n,n-二甲基甲酰胺溶剂中，超声30min，形成具有良好分散性的纳米sio2溶剂分散液；
2)称取100g质量分数为14%的聚砜酰胺纺丝液，加入上述纳米sio2溶剂分散液混合，用高剪切乳化分散机以20000r/min的速度对混合溶液搅拌30min，然后将混合溶液放入超声浴中脱泡60min，形成混合均匀的纳米sio2/聚砜酰胺复合材料纺丝液；
3)采用单孔直径为0.15mm的小型湿法纺丝装置进行湿法纺丝，将步骤2)制得的纳米sio2/聚砜酰胺复合纺丝液倒入纺丝料筒，然后经弯管和过滤网进入单孔喷丝头，控制氮气的输出压强在0.4mpa，计量泵转速为6g/min，卷绕速度为20m/min；纺丝液在氮气加压下从喷丝孔压出进入以水为凝固浴的水槽中，在凝固浴中析出固化形成初生纤维；所得初生纤维进行水洗和退绕，并在100～120℃下进行拉伸定型，去除初生纤维内残留的溶剂，制得纳米sio2/聚砜酰胺复合纤维；
4)将步骤3)制得的sio2/聚砜酰胺复合纤维通过电晕放电装置的电极，电极放电使纤维材料驻极，即得一种耐高温sio2/聚砜酰胺驻极体复合过滤材料，其中，驻极电压选择25kv，驻极距离为2cm，驻极时间为10min。
本实施例驻极体复合材料纤维网性能测试结果：过滤效率为99.99%，过滤阻力为78.64pa，极限氧指数loi值为32。
1.一种耐高温驻极体过滤材料的制备方法，将纳米sio2颗粒分散在驻极体过滤材料中，其特征在于：将纳米sio2颗粒作为驻极粒子引入聚砜酰胺纺丝溶液中，得到sio2/聚砜酰胺纳米驻极体过滤材料，包括下述制备步骤：
1)将纳米sio2颗粒分散在n,n-二甲基甲酰胺溶剂中，并超声20～60min，得到纳米sio2颗粒的溶剂分散液；
2)将质量分数为10～17%wt的聚砜酰胺纺丝溶液加入上述分散液中，使纳米sio2颗粒在聚砜酰胺纺丝溶液中的质量分数为0.2～8％，并连续搅拌30～120min后，再进行超声共混和脱泡，形成纳米sio2/聚砜酰胺纳米复合材料纺丝液，其中，超声时间为20～120min；
3)将步骤2)制得的sio2/聚砜酰胺纳米复合材料纺丝液倒入纺丝料筒，抽真空静置脱泡30～240min后，经弯管和过滤网进入单孔喷丝头，进行湿法纺丝，纳米sio2/聚砜酰胺纳米复合材料纺丝细流在氮气加压下从单孔喷丝头的喷丝孔压出进入以水为凝固浴的水槽中，在凝固浴中析出固化形成初生纤维；所得初生纤维进行水洗和退绕，并在100～120℃下进行拉伸定型，去除初生纤维内残留的溶剂，制得sio2/聚砜酰胺纳米复合纤维；
4)将步骤3)制得的sio2/聚砜酰胺纳米复合纤维通过电晕放电装置的电极，电极放电使复合纤维材料驻极，得到一种耐高温sio2/聚砜酰胺驻极体纳米复合过滤材料。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温驻极体过滤材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，称取0.28g～0.70g的纳米sio2颗粒分散在5ml的n,n-二甲基甲酰胺溶剂中，超声30min，形成具有良好分散性的纳米sio2溶剂分散液。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐高温驻极体过滤材料的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述纳米级sio2颗粒的粒径为10～50nm。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温驻极体过滤材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述的聚砜酰胺纺丝溶液中所用溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温驻极体过滤材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述的湿法纺丝参数为纺丝压强0.2～2mpa，计量泵转速为5～10g/min，卷绕速度为10～30m/min。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温驻极体过滤材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，单孔喷丝头所述的单孔喷丝头的孔径为0.10～1.0mm。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温驻极体过滤材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，驻极电压选择5～50kv，驻极距离为1～5cm，驻极时间为1～10min。
8.根据权利要求7所述的一种耐高温驻极体过滤材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，驻极电压选择20～25kv，驻极距离为2cm，驻极时间为2min。
9.一种耐高温驻极体过滤材料，根据权利要求1至8任一项所述的制备方法得到的。
技术总结