芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡及其制备方法

摘要

本发明公开了一种芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡及其制备方法，所述芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡的制备方法，包括下述步骤：（1）将经纱芳砜纶纱线和纬纱芳砜纶纱线相互垂直交织，制成基布；（2）将芳砜纶纤维经气流成网工艺或机械成网工艺制成芳砜纶纤维层；（3）基布上、下面铺网叠放芳砜纶纤维层，初步预针刺；（4）主针刺。本发明制备的芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡，具有耐高温、耐化学性和阻燃的特性，并且粉尘剥离率和100小时加热后强度保持率较高，运行阻力低于700Pa。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温过滤毡及其制备方法，尤其涉及一种芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡及其制备方法。

背景技术

在中国，电力、钢铁、化学、水泥、垃圾焚烧等“高消耗、高排放、高污染”工业的飞速发展，在给人们创造了更加富裕、方便、快捷的生活的同时，也对我国的天然资源、能源、环境的可持续发展造成了严重的威胁。这些社会工业排放的大气污染物中，主要包括高温烟气、粉尘、SOX、NOX等。如果不经过治理而直接排入大气中，会直接或间接影响到人们的呼吸系统、心血管系统、中枢神经系统、免疫系统等，并进而威胁到人体的生命安全。

工业除尘技术的主要目标是控制污染源烟气颗粒物排放、减少大气污染。目前针对工业高温烟气的处理，主要采取的有湿法除尘、电除尘、袋式除尘三种方法，其中袋式除尘器在除尘效率、一次性及长期投资费用、设备要求和性能等方面均优于湿法除尘和电除尘，将逐渐取代后两者而占据主流工业除尘器市场。袋式除尘器的核心是耐高温滤料，耐高温滤料的性能优劣将直接关系到除尘器的高效、稳定可靠、长时间运行。

随着国内外环保法规的日趋严格，世界各国对过滤器材的开发与应用越来越重视。国内、外收尘装置有惯性除尘器、旋风除尘器、湿式除尘器、袋式过滤器、静电除尘器等多种，除特殊用途外，多采用袋式过滤器（以下简称袋滤器）与静电过滤器，其中袋滤器占80%左右。袋滤器的关键部件是过滤材料。过滤材料有棉、毛、合成纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维等多种，应用最广的是玻璃纤维和合成纤维。玻璃纤维由于耐温性高、耐腐蚀、表面光滑、粉尘剥离性和尺寸稳定性好，作为过滤材料使用已有半个世纪。

目前，高温滤料行业不得不接受挑战，将注意力从“增量”转移到“提质”上来，具体包括提升滤料的过滤性能、减小过滤阻力、提高耐高温耐腐蚀性能、增加使用寿命。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡的制备方法。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡的制备方法，包括下述步骤：

（1）将经纱芳砜纶纱线和纬纱芳砜纶纱线相互垂直交织，制成基布；

（2）将芳砜纶纤维经气流成网工艺或机械成网工艺制成芳砜纶纤维层；

（3）基布上、下面铺网叠放上述芳砜纶纤维层，初步预针刺；

（4）主针刺，制成所述芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡。

进一步地，还可以包括：

（5）浸渍处理：

（6）预烘、烘干和高温定型。

步骤（5）的浸渍处理具体为：

将步骤（4）制成的所述芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡，在浸渍乳液中浸渍；

工艺参数：浸渍温度70-90℃，浸渍时间5-20分钟，控制带液率（即轧余率）50-150%；

所述浸渍乳液，由下述重量百分比原料组成：10-14%聚四氟乙烯乳液、1-3%硅油、0.2-0.6%偶联剂、余量为水。常温常压下将各原料搅拌混合均匀，即可制得所述浸渍乳液。

所述聚四氟乙烯乳液中聚四氟乙烯含量为55-65wt%。聚四氟乙烯乳液，可以选用美国杜邦公司牌号TE3859的聚四氟乙烯乳液。TE3859聚四氟乙烯乳液为乳白色液体，系四氟乙烯聚合后在非离子型表面活性剂存在下的分散浓缩液，聚四氟乙烯固体含量60wt%。经分散浓缩液处理后的制品，具有卓越的化学稳定性和卓越的耐化学腐蚀能力，如耐强酸、强碱、强氧化剂等，有突出的耐热、耐寒及耐摩性，长期使用温度范围为-200～250℃。还有优异的电绝缘性，且不受温度与频率的影响。

所述硅油可以为：长链烷基封端硅油DK-285、长链烷基苯SE2203硅油或道康宁公司PMX-200硅油。

所述偶联剂为硅烷偶联剂。优选地，所述偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷和/或3-巯丙基三乙氧基硅烷。最优地，所述偶联剂由10-30重量份N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷和10-30重量份3-巯丙基三乙氧基硅烷组成。

N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷，CAS：1760-24-3。别名：硅烷偶联剂KH-900，国外相应牌号：A-1122(GE)；Z-6020(道康宁)；KBM-603(日本信越)。

3-巯丙基三乙氧基硅烷，CAS：14814-09-6。别名：硅烷偶联剂580，国外相应牌号：A-1891(美国GE/OSi公司)和KBM-803(日本信越化学工业株式会社)。

步骤（6）中，所述预烘温度为100-120℃；烘干温度为130-150℃；高温定型温度为210-250℃。

步骤（6）中，所述预烘、烘干和高温定型通过拉幅定型机完成。

步骤（2）中所述气流成网工艺，为本领域现有技术，具体可以为：

①纤维开包；②纤维开松-采用空气流输送纤维，以形成纤维杂乱排列的均匀纤网；③纤维混合；④纤维除杂；⑤纤维混合后喂入高速回转的锡林；⑥纤维脱落；⑦气流输送纤维凝聚成纤维网；⑧输出纤维网-由气流均匀输送凝聚在网帘上，形成三维分布，纵横向强力差异小的纤维网。

步骤（2）中所述机械成网工艺，为本领域现有技术，具体可以为：

①开松：通过开松机对芳砜纶纤维进行开松，使其达到蓬松状态；

②梳理：送入梳理机梳理成纤网；

③铺网：使用铺网机进行铺网。

在本发明中，所述的芳砜纶纤维，属于对位芳纶系列，学名为聚苯砜对苯二甲酰胺纤维，系由4,4二氨基二苯砜，3,3二氨基二苯砜和对苯二甲酰氯的缩聚物制成的纤维。纤维强度为3.0-4.5g/d；伸长率20-25％；初始模量为760kg/mm2；比重为1.416g/cm3。由于芳砜纶既有对位又有间位的结构，大分子链上又有砜基存在，所以具有突出的耐热、耐燃性能，在300℃热空气中加热100小时强力损失小于5％。此外，还有较好的电绝缘性和抗辐射性能。

本发明还提供了一种芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡，采用上述方法制备而成。

采用本发明制备的芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡，具有耐高温、耐化学性和阻燃的特性，并且粉尘剥离率和100小时加热后强度保持率较高，运行阻力低于700Pa。

具体实施方式

实施例1

芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡的制备方法，包括下述步骤：

（1）将经纱芳砜纶纱线和纬纱芳砜纶纱线在喷气织机相互垂直交织，制成基布；控制，经纱密度:纬纱密度=1:1，基布克重400g/m2。

（2）将芳砜纶纤维经机械成网工艺，制成芳砜纶纤维层；

①开松：通过开松机对芳砜纶纤维进行开松，使其达到蓬松状态；②梳理：送入梳理机梳理成纤网；③铺网：使用铺网机进行铺网。

（3）基布上、下面铺网叠放上述芳砜纶纤维层，初步预针刺；

（4）主针刺，制成所述芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡。

最终制得的芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡，为三层层状结构，第一层为芳砜纶纤维层；第二层为芳砜纶基布；第三层为芳砜纶纤维层。

表1：芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡材料克重表

克重芳砜纶纤维层（第一层）180g/m²芳砜纶基布（第二层）400g/m²芳砜纶纤维层（第三层）180g/m²

实施例2

在实施例1制备的芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡基础上，进一步地，增加下述步骤：

（5）浸渍处理：

按表2对应实施例2称取各原料，常温常压下将各原料搅拌混合均匀，即可制得所述浸渍乳液。

将步骤（4）制成的所述芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡，在上述浸渍乳液中进行浸渍处理，工艺参数：浸渍温度80℃，浸渍时间10分钟，控制带液率（即轧余率）100%。

（6）在拉幅定型机中预烘、烘干和高温定型，控制预烘温度为110℃；烘干温度为140℃；高温定型温度为230℃。

表2浸渍乳液配方表  单位：公斤

实施例3

实施例3与实施例2基本相同，唯一区别在于：浸渍乳液配方不同。

按表2对应实施例3称取各原料，常温常压下将各原料搅拌混合均匀，即可制得浸渍乳液。

实施例4

实施例4与实施例2基本相同，唯一区别在于：浸渍乳液配方不同。

按表2对应实施例4称取各原料，常温常压下将各原料搅拌混合均匀，即可制得浸渍乳液。

实施例5

实施例5与实施例2基本相同，唯一区别在于：浸渍乳液配方不同。

按表2对应实施例5称取各原料，常温常压下将各原料搅拌混合均匀，即可制得浸渍乳液。

测试例

依据HJ/T324-2006环境保护产品技术要求袋式除尘器用滤料，进行粉尘剥离率和100小时加热后强度保持率测试，具体数据见下表。

表3：测试数据表

实施例2实施例3实施例4实施例5粉尘剥离率，%88848374100小时加热后强度保持率，%97959587

实施例2-4与实施例5相比较，增加浸渍处理，粉尘剥离率和100小时加热后强度保持率均得到了大幅提高。

特别的，实施例2与实施例3-4相比较，浸渍处理的浸渍乳液中偶联剂N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷和3-巯丙基三乙氧基硅烷复配使用，协同增效，粉尘剥离率和100小时加热后强度保持率均得到了大幅提高。