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正反面驻极 Tech-II Station 2 Tech-I Station 121 过滤效
作者:AG8    发布日期:2020-05-17 22:40


  驻极体 过滤_材料科学_工程科技_专业资料。驻极体滤料 在空气过滤上的应用总结 驻极体应用 ? 高分子聚合物驻极体的发现和使用,是电声换能材料一 次巨大变革,利用它可以制成质量很高、具有很多优点 的电声器件 ? 还可制成电机、高压发生器、引

  驻极体滤料 在空气过滤上的应用总结 驻极体应用 ? 高分子聚合物驻极体的发现和使用,是电声换能材料一 次巨大变革,利用它可以制成质量很高、具有很多优点 的电声器件 ? 还可制成电机、高压发生器、引爆装置、空气过滤器, 以及电话拨号盘、逻辑电路中的寻址选择开关、声全息 照相用换能器等。 ? 随着对驻极体研究的深入和新材料的连续发现,它会像 永磁体一样,被广泛应用。 驻极材料 ? 有机差一点:以氟碳聚合物为代表的高绝缘性氟聚合物,如聚四氟乙烯 (PTFE )、氟化乙丙烯共聚物(PFA)、聚全氟乙丙烯(Te flon-FEP)、可溶性 聚乙烯(PFA) 、聚偏氟乙烯(PVDF)等都是性能优良的有机驻极体材料 ? 二氧化硅是国内外研究比较多的无机驻极体材料,特别是它经过化学 表面处理,可以制备高稳定性驻极体。天然矿物中电气石是永久极性 自发电极性最强的极化矢量不会受到外部电场的影响。能制成驻极体 的有生物天然蜡、树脂、松香、磁化物、某些陶瓷、有机玻璃及许多 高分子聚合物(例如K-1聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酯)等。 ? 无机:钛酸钡(BaTiO3)、锆钛酸铅(PZT)、氧化锌(ZnO)、氧化钽(Ta2O5)、 氧化铝(A12O3 )和氧化钛(TiO2 )等氧化物,以及氮化硅(Si3N4 ) 。 极化方法 ? 根据驻极化时所采用的物理方法, ? 热驻极体、 ? 光驻极体、 ? 电驻极体 ? 磁驻极体 驻极体 ? 电介质可以在电场中极化 ? 大多同电场同时存在同时消失 ? 有部分极化后不随电场去除而消失 ? 极化电荷存在介质表面和体内 ? 强外电场下的永电体 ? 也有随时间和温度衰减 驻极体 ? 20世纪30年代 ? 日本物理学家 ? 江口元太郎发现 ? 驻极体中存在着大量微观的电偶极子,它们通常混乱取向而显不出宏观的极化。 ? 在高温及外电场作用下取向, ? 冷却后再去掉电场,取向被冻结下来而保留某个方向上占优势的宏观极化。 ? 驻极体的极化强度远小于其中所有偶极子都排列一致时所产生的饱和强度。 ? 但是在一些驻极体中还能得到大约10-2μC/m2的极化强度。 驻极体 ? 因极化的“冻结”而产生的极化电荷,陷阱捕获电荷 ? 陷入表面或体内“陷阱”中的正负电荷。 ? 静电荷利用静电力吸引过滤粒子可以提高过滤效率。 ? 但要使材料带有稳定的电荷,从而在其周围产生稳定的电 场,需要在高聚物中赋予大量的固定电荷形成驻极体。 ? 极化束缚电荷:取向偶极子、界面极化。 驻极体 ? 驻极体是指那些能够长期储存空间电荷和偶极电荷的电 介质材料,即从时间跨度上来看,它们的电荷衰减时间 常数比驻极体形成的周期长得多。 ? 驻极体的电荷可以是真实电荷(或称空间电荷),也可 以是偶极电荷,或者两种电荷兼有。 驻极机理 ? 第一种是表面电荷。在聚合物表面,总是存在杂质、氧 化物、被切断的分子链以及吸附的其它分聚合物子。 ? 这些缺陷都会使聚合物形成表面陷阱,可捕获正电荷或 负电荷。被表面陷阱捕获的电荷称为“表面电荷”。 驻极机理 ? 第二种是极化电荷。在未极化时,聚合物分子(偶极子)主链或侧 链上的极性基团的排列是杂乱的,它们在各自的平衡位置附近作 无规则的热摆动,偶极子的每一个平衡位置对应着位能的一个极 小值,即一个位阱。 ? 如果偶极子获得了附加的能量(例如热运动加剧),或者由于电场 的作用使位阱偏斜,就有可能跳出原有的位阱,并沿电场方向整 齐排列。 ? 冷却后,偶极子就被“冻结”在电场方向附近的陷阱中,形成介质 的永久极化,使介质表面或体内出现极化电荷。 ? 这种电荷的极性与相邻极化电极的极性相反,称为“异号电荷”。 驻极机理 ? 第三种是体电荷(空问电荷),聚合物内部往往有杂质离 子以及各种缺陷,例如多晶中的空隙,晶体和无定形区 域的界面,长分子链的折转、扭曲或切断等,从而形成 电子或空穴的陷阱。 ? 在外电场作用下,正、负离子将向两极分离,并可能被 陷阱捕获,外界的电荷也有可能进入介质体内的陷阱中, 造成介质体内永久性荷电,称为“体电荷”。 ? 在高聚物纺丝或在纺丝后的牵伸过程中,加一直流高压 电场,通过直流电晕放电对其进行驻极化处理。在熔喷 式非织造布的生产过程中,施加静电场,从而得到驻极 化的非织造布过滤材料,提高过滤能力。 ? 利用直流电晕放电,使共聚物膜驻极化。将膜驻极体经 裂纤化,制成膜裂纤维,再将纤维梳理、铺网、粘合或 针刺,制成非织造布。 ? 对于驻极体材料,实际上并不十分关心空间电荷的具体 位置,特别关心的是电荷陷阱的深度和密度。 ? 聚合物经料斗喂入挤压机,在挤压下,聚合物熔融并向前 移动,从喷孔中喷出。 ? 喷出的纤维由两股亚音速的热空气流拉伸,当纤维落在收 集器上时,即形成纤维网。 ? 熔喷布的微纤维结构,使其具有较大的表面积,能有效地 捕集微细粒子。 ? 静电法熔喷非织造布即是在熔喷成网过程中,利用静电技 术将电荷注入纤维内,借助静电力吸弓l过滤粒子,从而获 得更高的过滤效率。 ? 驻极化处理的方法有多种,采用静电技术,利用直流电 晕放电,可以向高聚物中直接注入电荷并将其固定在材 料中。 静电充电 ? A,安装一根导线,在空气通道上的两个平行板之间加偏压,使 导线周围的空气被电离,当聚合物喷出时,借助于空气的动力作 用,将电荷注入靠近模头顶端的、处于熔融状态的纤维中; ? 也可以喷丝板和空气通道的上、下两边,即位置B和c,分别安装 两排电晕针,在电场力或空气动力作用下,将电荷注入熔融纤维 中; ? D将一根或几根导线,一排或者几排针安装在接地的圆筒上方, 在针尖或导线与接地的圆筒之问形成电场,在电场力的作用下, 将电荷注入纤维中; ? E将两根导线或两排针平行排列,在导线或针上产生电荷,使电荷 注入到熔喷纤维之中。 ? 静电技术除了在纺织加工过程中对静电的预防及对产品 进行抗静电处理之外 ? 还在静电纺纱、静电植绒、静电法非织造生产及静电驻 极产品开发等方面得到了广泛应用。 ? 合理利用静电技术,可以设计出新的纺织加工方法,开 发功能性纺织产品。 电晕驻极体 ? 为了改善充电的均匀性,可以在电晕针和样品之间附加一个平行于样品表面 的金属栅网, ? 并在栅网与下电极之间提供一个与电晕电压极性相同的电压,形成栅控恒压 电晕充电。 ? 这样既可以使样品捕获电荷的横向分布均匀,同时可以有效地控制样品的注 入电荷密度。 ? 充电工艺参数:充电电压、充电方式、充电时间、处理温度、极间距离。材 料特性参数:材料表面结构,材料分子结构、材料厚度、填料。 ? 设备在两块有机玻璃墙板间,装上滚筒,电极及防护装置构成,电压应从低 到高逐步提升,不能产生火花放电现象,现场要保持空气流动,降低臭氧或 离子的浓度。从电源到电极间的接线要使用耐高压电缆。 ? 两面静电驻极设备示意图,钢导辊直径约150mm,辊面 离电极距离约在30~50mm之间(可调),同名电极并 联,两台高压电源串联后的电压为±60kV。 摩擦驻极体 ? 熔喷无纺布的过滤效率在50%-70%,经过静电驻极的熔 喷布滤效可以达到95%-99.9%,电晕驻极和水刺驻极各 有特点,电晕驻极稳定性和综合效益明显胜出,水刺驻 极后饱满的带电量是其特点,但是衰减快,老化快,成 本高是其局限。 ? 加入驻极母粒1%的熔喷布通过高压水泵将制备好的纯水 输送到扇形喷嘴,扇形喷嘴对熔布一面喷进行水刺喷射, 通过纯水和熔喷布摩擦产生电荷,完成水摩擦驻极。 电荷密度(电荷贮存、动态性能) ? 介电PP材料厚度:充电参数一定,厚度降低电荷密度上升, 但稳定性降低。生产速度快电压要高。 ? 纤维比表面积:纤维越细 ? PP填充剂:电气石改善驻极抗菌,但不利力学。 ? PP等规度:等规度高,掺杂改性工艺控制多些微晶结构 ? 界面复合:不同介电常数和电导率材料的复合叠加 ? 密度:界面大,结构复杂晶区缺陷比例合适 ? 温度和放电栅,热处理,充电电压,极间距离,时间, ? P=4CdVsf[V0-(Cd+Cg/Cd)Vs] ? Cd——介电体电容,F; Cg——放电间隙电容,F; V0——驱 动电压(峰值),V; Vs——间隙发火电压(峰值),V; f——驱 动电压频率,Hz。 ? 电晕强度=P/W.V ? P——电晕装置放电功率,W; W——膜宽,m; V——膜速, m/min; ? 高压电源借用“泄漏试验器”, ? 型号TDM—2,60kV,2.Ma,交流单相电源,变比60kV/200V ? 京海特种变压 增强电荷稳定性的方法---热处理 ? 热处理会导致驻极体材料物性的变迁和电荷重心的内迁 移,即对大多数聚合物驻极体材料能明显地提高其深阱 捕获电荷对浅阱捕获电荷的比例。 ? 电晕充电注入的电荷层位于材料的表面或近表面,利用 热处理工艺来改善驻极体的电荷寿命、提高驻极体器件 的稳定性是必不可少的工艺措施 ? 充电温度会影响电荷的储存能力。特定驻极体材料存在 着一个“最佳充电温度” 温度对深浅阱电荷的影响 ? 在最佳充电温度T0不但可获得较高的深/浅阱捕获电荷 的比例而且在深阱中捕获了较高的电荷密度。 ? 倘若充电温度TcT0捕获在浅阱中载流子占有较大的比 例,电荷稳定性不能达到充分的改善 ? 如果TcT0,则更多的深阱捕获电荷被外界提供的较高 热能激发脱阱,引起深阱内储存电荷密度的下降影响充 电效率。 多点,正反面驻极 Tech-II Station 2 Tech-I Station 1 Tech-I Station 2 Tech-II Station 1 过滤效果的影响 ? 一般滤材利用机械力对空气的杂质进行过滤,影响过滤 效率的因素主要是纤维的细度及空隙率等。 ? 驻极产品除了机械力之外,还可以利用静电吸附力对杂 质进行吸附过滤。 静电纺丝 ? 一种制备超细纤维的纺丝方法,将高压静电加在喷头上,接收网 接地,喷头与接收网之问形成一个电场,它将聚合物溶液或熔体 带上几千至几万V的高压静电,带电的聚合物液滴在电场力作用 下被拉伸。 ? 当电场力足够大时,聚合物液滴可克服表面张力形成喷射细流。 ? 细流在喷射过程中,溶剂蒸发或固化,最终落在接收装置上,形 成了类似非织造布的纤维毡。 ? 静电纺丝法静电压力30~60 kV,喷头孑L径为0.6~0.8 mm, 接收距离为l5~25 cm。 ? 制得的纤维比用传统纺丝方法得到的纤维细得多,直径一般在数 十至数百nm。 静电植绒 ? 静电植绒利用静电现象进行物体表面植绒的加工工艺 ? 具有生产效率高、成本低、品种多、适应面宽等特点 ? 其产品被广泛地用于服装、家具、汽车制造等多个行业。 静电植绒 ? 绒毛在电场中发生极化,形成电极翻转运动,极化性运动 ? 当绒毛接触负电极,绒毛表面带上负电荷,其电荷分布并不均匀,接近负高压 端处的负电荷密度小,另一端负电荷密度大 ? 绒毛向正极(接地基材)方向加速运动,使绒毛栽植于粘合剂涂层中;没有触及到 粘合剂的绒毛,由于其接触到接地基材表面的负电荷被中和掉,靠静电力的作 用又会向上运动,碰到金属丝网(负极端)后又重复上述运动 ? 正电极对绒毛的负极端有吸引作用,同时对绒毛的正极端又有排斥作用,而绒 毛的正极端又受到负电极的吸引和正电极的排斥, ? 因此原来紊乱的绒毛绕电场方向转动,并最终平行于电力线方向,从而保证绒 毛以垂直立于工件表面方向栽植于表面的粘合剂中,形成良好的外观特征。 ? 基材连续不断地向前运动时,就完成了连续的静电植绒工艺 植绒应用 ? 纺织品 服装面料、沙发面料、地毯、毛毯、植绒纱线等。 ? 植绒纸张 可以做成壁纸、油画用纸、办公用纸、商标、画册封面等 ? 塑料、橡胶表面植绒 可用在汽车密封条、汽车天窗过滤装置、纺纱机上的清洁辊等处。 ? 金属制品表面植绒 在金属板材、卷材表面植绒,可以做成通风管道、内外装饰板等。 ? 陶制品、玻璃制品表面植绒 可以做成风格各异的工艺品。

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