驻极体空气过滤材料静电驻极方法初探

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1、驻极体空气过滤材料静电驻极方法初探摘要：驻极体空气过滤材料是利用静电力作用捕集尘粒，具有过滤效率高、阻力小和抗菌等优点。因此，近二、三十年来在生命科学和临床医学及环境净化工程等方面得到广泛应用。与此同时，静电驻极方法及工艺也获得了长足的进展。目前的驻极方法主要有静电纺丝法、电晕放电法、摩擦起电法、热极化法、低能电子束轰击法等。本文在对现有的驻极方法（工艺）进行全面对比的基础上，提出了既能很好地满足空气过滤的要求又符合我国目前经济技术条件的驻极方法，同时也对驻极体空气过滤材料的选择作了一些探讨。最后指出了驻极体空气过滤材料的静电驻极方法及其材料

2、选择的发展方向。关键词：驻极体空气过滤材料静电作用静电驻极方法过滤性能0前言目前，全球的环境日益恶化，与人类息息相关的空气环境更是如此，已经严重地危及到人类的健康。与此同时。现代高科技的某些关键部分对环境的净化要求极高。因此，现代社会需要具有高效、低阻等优点的空气过滤器。传统的空气过滤材料不是过滤性能不理想，就是价格（成本）太贵。而驻极体空气过滤材料具有众多优点，其发展十分迅速，在20世纪90年代己实现了产业化。但是，由于目前驻极体理论相对于应用滞后，这就使得驻极体空气过滤材料的发展还很不成熟，现在的驻极体空气过滤材料的静电驻极方法（工艺）各

3、有优缺点，有必要进一步探讨。1空气过滤材料静电驻极机理的对比与分析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，或者两者都有之［1］。驻极体空气过滤材料就是利用电荷的静电力作用捕集尘粒。驻极体空气过滤材料的静电驻极机理对比自从20世纪70年代以来，各种荷电技术以及通过混合不同纤维的带电技术等各具特色的带静电过滤器得到了开发和利用［2］。其直接的结果是导致了现在的静电驻极方法（工艺）。这些方法（工艺

4、）的静电驻极机理等内容见表1。由表1可见，驻极体空气过滤材料的静电驻极方法中，就其静电驻极机理及特性而言，电晕放电法和摩擦起电法由自身的特性仍然是当前研究的重点；而热极化法易受温湿度影响，故它限制了其广泛应用；静电纺丝法和低能电子束轰击法由于它们的静电驻极机理较复杂，就目前的技术而言，要达到广泛应用困难还很大，如果它们的静电驻极机理十分清楚和技术成熟的话，它们可能比电晕放电法和摩擦起电法更有生命力。驻极方法驻极机理特性电荷类型静电纺丝带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形，再经溶剂蒸发或熔体冷却而固化。机理复杂，技术不成不成熟。尚不清楚

5、电晕放电利用非均匀电场引起空气的局部击穿的电晕放电产生的离子束轰击电介质并使它带电。工业驻极体生产中应用最广泛。空间电荷摩擦起电两物体摩擦接触距离足够小时，产生热激发作用，这种作用使对电子吸引力不同的物体的电子发生相互间转移而使物体带电。起电简单，只适合纺织中的梳理工序。尚不清楚热极化高温电场下，电介质材料热活化的分子偶极子沿电场方向取向，低温相同电场下冻结取向的偶极子。温湿度的影响较大，最早制造的驻极体。偶极电荷低能电子束轰击利用低能电子束轰击电介质，被电介质捕获并储存而带电。机理较复杂，不易实现工艺化。S间电荷2空气过滤材料静电驻极体性质

6、的对比与分析由于材料的静电驻极方法（工艺）不同，所形成的驻极体的性质亦大不相同。具体情况见表2。驻极体空气过滤材料要求材料的储存电荷密度大，其电荷密度的储存寿命长及储存电荷稳定性强等等。而储存电荷的稳定性主要取决于材料性质、充电方法、电荷分布状态、储存的环境条件等。根据上述要求，就静电驻极体的性质而言，从表2中可得，电晕放电法是目前最佳的静电驻极方法；热极化法在环境相对稳定时也是一种较好的静电驻极方法；摩擦起电法要在试验中进一步完善；静电纺丝法需要科技的进一步发展；低能电子束轰击法需要改进和简化静电驻极的工艺。近年来，报道了直流增加频率的低脉

7、冲电晕充电比直流电晕充电或仅有脉冲电晕充电能获得更大的表面电荷密度［9］。这也许就意味着这种电晕充电的空气过滤材料的过滤效率更高，但是相关理论和实践有待于进一■步完善。3驻极体空气过滤材料的性能对比与分析驻极体用作过滤材料，最初在1976年由于J-VanTurnhout等人将切割成小条状的聚丙烯薄膜制成，将这种带电小条加工折皱状态形成驻极体纤维。随后，各种荷电技术以及通过混合不同纤维带电技术等各具特色的带静电过滤器得到了开发和利用［5］。与此同时，驻极体空气过滤材料也获得了进一步的发展。尤其是XX年美国“9•11”事件以后，采用集中空调系统的

8、建筑物不断面临安全性的考验，其中包括恐怖主义分子的生化武器袭击；XX年的“非典”疫情给全世界造成巨大损失和影响。引起“非典”的sARS冠状病毒的主要传播途径之一就是