防塵口罩熔噴濾料外置式駐極處理對其性能影響

1、-作者xxxx-日期xxxx防塵口罩熔噴濾料外置式駐極處理對其性能影響【精品文檔】防塵口罩熔噴濾料外置式駐極處理對其性能影響隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們對環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高。但經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展加劇了環(huán)境的污染，空氣中的粉塵、化學(xué)物質(zhì)、有害微生物等對人們的健康產(chǎn)生了不良影響。因此，有效控制空氣中的有害物質(zhì)是有待解決的重大問題。普通空氣過濾材料對于細(xì)小微粒的去除不夠徹底，而且過濾材料上容易孳生有害微生物，存在二次污染的可能。駐極體空氣過濾材料為解決這一難題提供了可能，駐極體空氣過濾材料具有高效、低阻、節(jié)能、抗菌等優(yōu)點(diǎn)，是一類非常有應(yīng)用前景的新型空氣過濾材料。而駐極體通過駐極處理可在不增加熔噴濾料呼吸阻力

2、條件下，大幅度提高過濾效率，因此對熔噴濾料駐極性能的研究顯得尤為重要。本文以未駐極的超細(xì)纖維熔噴聚丙烯過濾材料為原料，對其進(jìn)行外置式電暈駐極處理。通過改變駐極電壓，駐極時(shí)間和正反面駐極，來分析討論不同的駐極工藝參數(shù)對濾料透氣性能和過濾性能的影響。同時(shí)還將駐極濾料分別用密封袋密封，存放在室溫條件（溫度1623°C，濕度60%87%）480小時(shí)和960小時(shí)，比較分析儲(chǔ)存時(shí)間對熔噴材料電荷穩(wěn)定性的影響。1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)置式駐極處理時(shí)，濾料不易被電擊穿，但是電場強(qiáng)度分布不勻4，因此本實(shí)驗(yàn)采用外置式駐極處理。將0.25m寬，2m長的的未駐極熔噴濾料卷繞在滾筒上，打開高壓靜電發(fā)生器，產(chǎn)生的電壓通過極板

3、針尖放電，使針尖附近形成很強(qiáng)的電場，針尖附近的空氣分子被電離成正負(fù)離子，這些正負(fù)離子會(huì)頻繁的發(fā)生復(fù)合，電極尖端就會(huì)輻射出淡紫色的電暈光輝，此時(shí)針尖下的物體就會(huì)受到電場的作用，產(chǎn)生駐極效果，如圖1所示。實(shí)驗(yàn)中熔噴濾料在滾筒上一方面隨著滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，一方面隨著橫板橫移，以均勻地接受駐極處理，整個(gè)駐極處理過程呈螺旋形。2 結(jié)果與討論將未經(jīng)駐極處理的濾料，通過改變駐極電壓，駐極時(shí)間及正面和正反面駐極等實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行電暈駐極處理。采用的參數(shù)分別是駐極電壓20kv、25kv、30kv、45kv、60kv；駐極時(shí)間11s、22s、33s、66s；正面、正反面駐極；并且將駐極后的濾料在室溫（溫度1623°

4、C，濕度60%87%）條件下儲(chǔ)存480小時(shí)和960小時(shí)。通過測試不同駐極條件下熔噴濾料的透氣量和過濾效率，分析不同工藝參數(shù)下駐極處理對熔噴濾料過濾性能的影響。2.1 駐極電壓對濾料性能的影響有關(guān)研究顯示，駐極前后濾料的透氣性能不發(fā)生改變。但本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)未駐極濾料與駐極濾料相比，透氣量發(fā)生了變化，如圖2所示。從駐極原理角度出發(fā)：通過正壓駐極，材料的表面和近表面積聚了大量的正電荷，由于同種電荷相互排斥，導(dǎo)致了纖維之間的移動(dòng)，使濾料形成開放型結(jié)構(gòu)，增大了濾料的透氣量。但是隨著駐極電壓的增加，透氣量呈現(xiàn)下降的趨勢，主要原因是通過高強(qiáng)度的駐極處理，增大了濾料表面電荷面密度，使纖維表面的短纖維、細(xì)纖維等

5、豎立傾斜，阻擋了氣流的正常穿透，使濾料的透氣性能下降。未駐極的濾料主要依靠機(jī)械作用來達(dá)到阻隔的目的。本實(shí)驗(yàn)使用的未駐極熔噴濾料的過濾效率只有30.16%，僅稍高于傳統(tǒng)紗布平面口罩。而經(jīng)駐極處理后濾料的過濾效率發(fā)生了跳躍性變化，從30.15%增到80%左右，通過駐極處理使濾料帶上了持久的靜電荷，能大量吸附極化粒子，使過濾效率急劇增加。并且隨著駐極電壓的上升，過濾效率呈現(xiàn)上升的趨勢，原因是駐極過程中，在相同的時(shí)間內(nèi)濾料表面積聚的電荷數(shù)量增加，表面電位提高，使濾料形成更開闊的開放型結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了對粉塵的捕捉效果；并且濾料表面的電荷密度增大，對顆粒的吸附極化作用增強(qiáng)，所以過濾效率隨著駐極電壓的增大而上升

6、。圖1 電暈駐極原理示意圖圖2 駐極電壓與透氣量的關(guān)系曲線圖3 駐極電壓與過濾效率的關(guān)系曲線2.2 駐極時(shí)間對濾料性能的影響本實(shí)驗(yàn)采用無柵電暈駐極，駐極開始時(shí)，表面電荷面密度不均勻，電荷密度較大的地方，電荷的排斥作用強(qiáng)烈，濾料表面形成較大的開放型結(jié)構(gòu)，其孔隙變大，因此透氣性能增大；當(dāng)駐極時(shí)間延長，沉積的電荷密度比較均勻，各個(gè)微小孔隙內(nèi)電荷的排斥作用相差不大，因此纖維又慢慢回復(fù)到原來的位置，其孔隙變小，透氣性能下降，甚至低于未駐極濾料的透氣性能，如圖4曲線所示。原因在于長時(shí)間駐極使濾料表面的短小纖維豎立傾斜，阻擋了氣流的正常通過，并且有可能長時(shí)間的駐極處理，對濾料造成了一定程度的損傷。駐極時(shí)間和

7、駐極電壓是影響駐極效果的兩個(gè)重要在線工藝參數(shù)，但是與上組中駐極電壓的影響效果不同：駐極開始時(shí)，隨著駐極時(shí)間的增加，沉積的等效面電荷密度增大，駐極體表面的電勢升高，使駐極體的吸附和極化作用增強(qiáng)，但隨著駐極時(shí)間再增加，濾料表面電位足夠高時(shí)，針尖下方的電荷將被排斥向其他電荷密度較小的地方移動(dòng)2。當(dāng)駐極結(jié)束時(shí)，其電荷面密度達(dá)到飽和狀態(tài)，因此駐極時(shí)間再增長時(shí)，濾料的過濾效率無明顯變化。圖4 駐極時(shí)間與透氣量的關(guān)系曲線圖5 駐極時(shí)間與過濾效率的關(guān)系曲線2.3 放置時(shí)間對濾料過濾性能的影響 在放置過程中，濾料的表面結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生變化，濾料的透氣性能的變化不大，但是濾料的過濾效率卻發(fā)生了變化，如圖6所示。通過電暈駐極處理，聚丙烯濾料含有2種電荷：1）空間電荷：介質(zhì)外面經(jīng)施加的電場通過排斥作用，空間電荷被束縛在聚丙烯相鄰原子基團(tuán)和結(jié)晶與非結(jié)晶區(qū)域；2）極化電荷：駐極過程中，聚丙烯晶粒的2個(gè)端面產(chǎn)生Maxwell-Wagner效應(yīng)，積聚相反的電荷，形成極化3。但是這兩種電荷不能長期穩(wěn)定存儲(chǔ)在濾料中，聚丙烯材料有一定的導(dǎo)電性，并且在存儲(chǔ)過程中表現(xiàn)出受外界濕度影響，這不利于空間電荷的存儲(chǔ)，因此，存儲(chǔ)過程中空間電荷會(huì)逐漸減少，而極化電荷將一直存儲(chǔ)在濾料中，從嚴(yán)格意義而言，濾料的過濾效率會(huì)呈現(xiàn)下降的趨勢。圖6 放置時(shí)間與過濾效率的關(guān)系曲線3 結(jié)論超細(xì)纖維熔噴過濾材料