靜電駐極空氣過濾材料

近年來，高分子化學(xué)纖維生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展使得用駐極體纖維能生產(chǎn)出HEPA及ULPA過濾器;用作駐極體空氣過濾器的材料需要優(yōu)異的介電性能，如高體電阻和表面電阻，高介電擊穿強(qiáng)度，低吸濕性和透氣率等。這類材料主要以高聚物為主的有機(jī)駐極體材料，如非極性材料:聚丙烯、聚四氟乙烯、六氟乙烯/聚四氟乙烯共聚物等;極性材料或弱極性材料:聚三氟乙烯、聚丙烯(共混)及聚酯等。

超細(xì)纖維和卷曲(羊毛狀)纖維作為新結(jié)構(gòu)的駐極體濾材能大大地改善集塵效率，其平均效率比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的駐極體纖維從93%上升至99%(精細(xì)纖維)，和從93%上升至99.4%(卷曲纖維);與此同時(shí)，卷曲纖維的使用還大大地改善了濾材的容塵能力，即從0.48g粉塵/g過濾器到0.83g粉塵/g過濾器(卷曲纖維)和從0.48到0.51(精細(xì)纖維)。這些改善可能源于纖維間空間電荷隨機(jī)分布率的上升，導(dǎo)致容塵場所和過濾機(jī)構(gòu)更加完善;另外，精細(xì)駐極體纖維所形成的新結(jié)構(gòu)空氣過濾器性能的改善是因?yàn)闉V材空間結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出較大的容塵空間和較強(qiáng)的電場散度。改性的聚丙烯和聚碳酸酯PC纖維的研制成功為高效長壽命和低成本駐極體過濾器的商品化提供了較完善的駐極體儲(chǔ)電結(jié)構(gòu)。

自從20世紀(jì)70年代以來，各種荷電技術(shù)以及通過混合不同纖維的帶電技術(shù)等各具特色的帶靜電過濾器得到了開發(fā)和利用。其直接的結(jié)果是導(dǎo)致了現(xiàn)在的靜電駐極方法(工藝)。

目前的駐極方法主要有靜電紡絲法、電暈放電法、摩擦起電法、熱極化法、低能電子束轟擊法等。

由于材料的靜電駐極方法(工藝)不同，所形成的駐極體的性質(zhì)亦大不相同。 駐極體空氣過濾材料要求材料的儲(chǔ)存電荷密度大，其電荷密度的儲(chǔ)存壽命長及儲(chǔ)存電荷穩(wěn)定性強(qiáng)等等。而儲(chǔ)存電荷的穩(wěn)定性主要取決于材料性質(zhì)、充電方法、電荷分布狀態(tài)、儲(chǔ)存的環(huán)境條件等。根據(jù)上述要求，就靜電駐極體的性質(zhì)而言，電暈放電法是目前最佳的靜電駐極方法;熱極化法在環(huán)境相對穩(wěn)定時(shí)也是一種較好的靜電駐極方法;摩擦起電法要在試驗(yàn)中進(jìn)一步完善;靜電紡絲法需要科技的進(jìn)一步發(fā)展;低能電子束轟擊法需要改進(jìn)和簡化靜電駐極的工藝。

駐極體靜電合成纖維過濾材料是對聚丙烯纖維在熔噴制造過程中進(jìn)行靜電充電，使其成為靜電型駐極體熔噴非織造布(濾紙)，纖維直徑為2~5μm。這種過濾材料除了利用傳統(tǒng)空氣過濾材料的過濾機(jī)理外，同時(shí)利用荷電纖維的庫侖力去實(shí)現(xiàn)對微粒的捕獲，因此效率增加，阻力下降。目前國際上有預(yù)防病毒功能(包括SARS病毒)的3M手術(shù)口罩(N95、N97、N99)中就采用了這種過濾材料，美國2003年4月推出的抗SARS空氣過濾器中也采用了這種材料。

由于這種濾料，效率高、阻力低、價(jià)格便宜，因此，將這種材料用于一般空調(diào)通風(fēng)用空氣過濾器中，當(dāng)迎風(fēng)面風(fēng)速為0.5m/s時(shí)，對0.5μm的灰塵過濾效率可以達(dá)到95%以上，空氣阻力只有40Pa，是傳統(tǒng)的柜式空調(diào)機(jī)組空氣過濾器(一般為尼龍網(wǎng))無法相比的。這種空氣過濾器已經(jīng)在大型商場、超級市場、醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用近10年，并已應(yīng)用到家庭中,如菲爾萃空氣凈化器取得了很好的空氣凈化效果。

對生產(chǎn)工藝加以全面改進(jìn)，目前已能生產(chǎn)鈉焰法效率達(dá)到99.9999%的駐極體靜電過濾材料，同時(shí)也解決了這種過濾材料存在的均布性較差和強(qiáng)度不高的缺點(diǎn)，為高效空氣過濾器提供了一種理想的過濾材料。駐極體靜電合成纖維過濾材料的產(chǎn)品化很大程度上解決了空氣過濾器效率與阻力的矛盾。

靜電駐極體:簡稱駐極體，是指那些能夠長期儲(chǔ)存空間電荷和偶極電荷的電介質(zhì)材料，即從時(shí)間跨度上來看，它們的電荷衰減時(shí)間常數(shù)比駐極體形成的周期長得多。駐極體的電荷可以是真實(shí)電荷(或稱空間電荷)，也可以是偶極電荷，或者兩者都有之。駐極體空氣過濾材料就是利用電荷的靜電力作用捕集塵粒。