最近幾年，由于人們認(rèn)識(shí)到納米纖維可以顯著提高各種濾材的過(guò)濾性能，納米纖維的研發(fā)取得了巨大的進(jìn)步。納米纖維（直徑小于1微米的超細(xì)纖維）技術(shù)已經(jīng)問(wèn)世了許多年。目前最常用的納米纖維生產(chǎn)工藝是靜電紡絲。

本文介紹了靜電紡絲工藝相對(duì)于納米涂層技術(shù)的缺點(diǎn)，還進(jìn)一步討論了納米涂層在提高深度過(guò)濾性能和脈沖清灰能力方面的優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)的納米纖維技術(shù)

靜電紡絲是最常用的納米纖維生產(chǎn)工藝。該工藝要用到注射器、噴嘴、毛細(xì)管或活動(dòng)發(fā)射器。這些設(shè)備提供的聚合物液體在高壓靜電場(chǎng)作用下被吸引到一個(gè)收集區(qū)內(nèi)。當(dāng)聚合物溶液從發(fā)射器拉出時(shí)，經(jīng)過(guò)靜電區(qū)加速，最后通過(guò)溶劑揮發(fā)形成纖維。雖然靜電紡絲工藝在生產(chǎn)納米纖維時(shí)效率不低，但存在著缺點(diǎn)。

最初，對(duì)于工業(yè)化生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，靜電紡絲的生產(chǎn)效率非常低，增加了納米纖維的生產(chǎn)成本。靜電紡絲還會(huì)生產(chǎn)出大量的二維平面結(jié)構(gòu)纖維，缺乏深度或者說(shuō)是沒(méi)有Z方向性。這種結(jié)構(gòu)適用于表面過(guò)濾，但不適用于深度過(guò)濾。靜電紡絲納米纖維通常比較脆弱，容易斷裂或從基材表面脫落。因此需要一種改進(jìn)的納米纖維，克服目前的靜電紡絲納米纖維所存在的缺點(diǎn)。

新型納米纖維技術(shù)

相對(duì)于傳統(tǒng)的電紡工藝，一種新開(kāi)發(fā)的無(wú)溶劑納米纖維涂層技術(shù)具有更大的靈活性、可控性和耐久性。

這種新的納米涂層通常由直徑為0.3-0.5微米的纖維制成，但有時(shí)纖維尺寸最高可達(dá)1微米。纖維的直徑分布和涂層厚度可以根據(jù)應(yīng)用需求的不同而靈活改變。這種納米纖維技術(shù)可以顯著改善濾材的過(guò)濾性能。

新的納米纖維層厚度在15-30微米之間，可以直接涂覆在過(guò)濾基材上。這種納米纖維涂層可以涂覆在各種無(wú)紡布基材上，例如玻纖、木漿紙或合成纖維，而電紡纖維需要依靠樹(shù)脂來(lái)粘結(jié)。納米纖維技術(shù)可以在基材上制備單層或雙層納米涂層，第二層可以采用相同或不同的聚合物制成。

過(guò)濾基材的成分由濾材的特定應(yīng)用決定，可以通過(guò)使用不同結(jié)構(gòu)的基材，達(dá)到所需的結(jié)構(gòu)性能，例如硬度、強(qiáng)度、打褶性和耐高溫性。

如前所述，支撐基材或底層材料可以根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用場(chǎng)合而改變。對(duì)于中型空濾、燃?xì)廨啓C(jī)、汽車空氣過(guò)濾和脈沖清灰應(yīng)用，大多選用木漿紙或合成纖維-木漿紙混合基材。在HVAC、液體過(guò)濾、汽車座艙空氣過(guò)濾和HEPA過(guò)濾中，支撐基材可以選用木漿紙、玻纖、合成纖維、紡粘和熔噴無(wú)紡布。

不同的納米纖維層可以根據(jù)應(yīng)用的需求涂布于濾材的不同位置上。例如，在汽輪機(jī)或重型空濾應(yīng)用中，納米纖維層可以放置在過(guò)濾基材的迎風(fēng)面，以提高表面過(guò)濾性能。納米纖維層也可以放置在過(guò)濾基材的出風(fēng)面，以提高深度過(guò)濾性能，捕獲介質(zhì)內(nèi)部的微粒。

納米纖維涂層濾材的應(yīng)用

納米纖維可以提高濾材的過(guò)濾性能。這種性能的改進(jìn)可以在汽車進(jìn)氣過(guò)濾、計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)器的通風(fēng)口過(guò)濾和高效過(guò)濾應(yīng)用中體現(xiàn)出來(lái)。對(duì)于汽車座艙空氣過(guò)濾器，微粒的去除關(guān)系著乘客的舒適性和健康。納米纖維在活動(dòng)式和固定式發(fā)動(dòng)機(jī)以及工業(yè)過(guò)濾應(yīng)用中可以改進(jìn)過(guò)濾性能。

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和燃燒爐，去除空氣流中的顆粒是非常重要的，因?yàn)檫@些顆粒會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部部件的重大損壞。另外，在其他場(chǎng)合，如氣體生產(chǎn)或汽車尾氣和工業(yè)廢氣中可能含有破壞性的顆粒物質(zhì)，去除這些顆?？梢员Ｗo(hù)下游的設(shè)備，將廢棄物對(duì)環(huán)境的污染降至最低。

這種新型的耐久性納米涂層也可用于自潔式或脈沖清灰過(guò)濾器。在濾材迎風(fēng)面形成的灰餅可以利用反脈沖氣流除去，從而使濾材再生。

當(dāng)脈沖回沖使濾材表面受到強(qiáng)力沖擊時(shí)，振動(dòng)波從過(guò)濾器內(nèi)部穿過(guò)基材到達(dá)納米纖維層后，與基材粘結(jié)不強(qiáng)的納米纖維可能會(huì)因此剝離。新型納米纖維濾材與基材有很好的粘合性，且納米纖維涂層本身具有持久的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、更高的過(guò)濾效率和較低的壓降，使其在脈沖清灰應(yīng)用中具有較長(zhǎng)的使用壽命和較高的效率。