CN100488610C - 高温烟气和粉尘处理用的聚四氟乙烯微孔薄膜制备方法 - Google Patents
高温烟气和粉尘处理用的聚四氟乙烯微孔薄膜制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高温烟气和粉尘处理用的聚四氟乙烯微孔薄膜制备方法。将聚四氟乙烯树脂粉末和催化剂废气催化剂粉体混和，在混和液体润滑剂，经过挤出、压延、纵向拉伸、横向拉伸和热定型等工艺加工而成。本发明制备的高温烟气/粉尘一体化处理用聚四氟乙烯微孔薄膜材料，工艺简单、成本低。利用本发明制备的高温烟气和粉尘一体化处理用聚四氟乙烯微孔薄膜材料，薄膜微孔孔径为0.5～5微米，在200℃对二恶英的去除率高达95～98%。该薄膜可广泛用于垃圾焚烧处理厂、垃圾焚烧电厂、燃煤电厂、水泥等行业的高温尾气的处理上，具有显著的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及过滤材料的技术领域，具体地说涉及提供一种高温烟气和粉尘处理用的聚四氟乙烯微孔薄膜制备方法。
背景技术
目前大气污染己成为一个日益严重的全球性问题，二恶英、呋喃、氮氧化物、硫化物等废气的排放和控制得到世界各国的重视。活性碳吸附法是目前国内外常见的处理，虽具有不错的去除效率，然而长时间使用活性碳会失活。对于二恶英气体而言，只是将气相二恶英转移至固相，二恶英仍存在飞灰中，若处置不当，极有可能发生二次污染的问题。
近年来催化剂分解技术逐渐受到重视，它在一定的温度下(180-250℃)可将二恶英分解为二氧化碳、水和微量的盐酸气体等。美国GORE公司公开了该纤维的加工方法(美国专利5620669)：采用催化剂浆料和聚四氟乙烯分散液混和，然后加入阳离子表面活性剂，然后凝结干燥。挤出6英寸宽(15.24厘米)×0.08英寸厚(0.2032厘米)的片材，然后压延成0.002英寸厚(0.00508厘米)，后在270℃下拉伸1-2倍即可(实施例1)。该方法该方法是在专门的切削设备上完成的，该设备精度要求极高，生产效率较低。
申请人在申请的发明专利“申请号：200610154943.5”中，将催化剂直接加入到膨体聚四氟乙烯树脂中(而不是美国专利5620669所公开的加入到聚四氟乙烯分散液)，并采用注塞挤出方法加工出含有废气催化剂粉体的膨体聚四氟乙烯纤维。后(申请号：200610155052.1)采用针刺无纺布加工设备加工成耐高温支撑材料，最后采用热复合技术将乃高温支撑材料与聚四氟乙烯微孔薄膜贴合，加工成高温烟尘/粉尘一体化处理用覆膜过滤材料。这种方法加工起来略显复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温烟气和粉尘处理用的聚四氟乙烯微孔薄膜制备方法，制备出可高温除尘同时又可分解废气的聚四氟乙烯微孔薄膜，以扩展聚四氟乙烯薄膜的应用领域。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，包括如下步骤：
(1)混料：将聚四氟乙烯树脂粉末和催化剂粉体按重量百分比1：0.01～0.06均匀混和，再加入液体润滑剂混和均匀，聚四氟乙烯树脂粉末对液体润滑剂的重量比为1：0.2～0.28，在20～40℃的温度下静置96～144小时，然后在40～80℃的温度下静置10～16小时，使树脂粉末、液体润滑剂、催化剂分散三者充分混合，形成聚四氟乙烯物料；
(2)压坯与压延：将所述的聚四氟乙烯物料在20～30℃下，在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在40～60℃的温度下挤出棒状物，然后经压延机在40～60℃下压延成聚四氟乙烯基带；
(3)纵向拉伸：将所述聚四氟乙烯基带在180～300℃的烘箱中进行纵向拉伸，获得脱脂基带；
(4)横向拉伸和热定型：将所述脱脂基带在80～170℃下横向拉伸，然后在250～380℃烧结定型，烧结时间20～80秒，即获得用于空气除菌的聚四氟乙烯薄膜材料。
所述的聚四氟乙烯树脂粉末的结晶度为98～99.9％、分子量为200万～1000万。采用市售产品，如日本大金公司F106、日本旭硝子公司CD123的产品。
所述的液体润滑剂为液体石蜡、石油醚或煤油。
所述的薄膜微孔孔径为0.5微米～5微米。
所述的催化剂粉体为二恶英分解催化剂粉体，直径从纳米级到微米级，为20纳米～5微米(西北化工研究院提供)。
本发明与背景技术相比具有的有益效果是：
(1)本发明是将催化剂粉体加入到聚四氟乙烯原料中，制备含有催化剂粉体的聚四氟乙烯微孔薄膜，具有除尘和废气分解双重功效。而不是像“申请号：200610154943.5”中所描述的先加工成纤维，再针刺成无纺布支撑材料，再覆聚四氟乙烯微孔薄膜(申请号：200610155052.1)。因此本发明具有工序简便、大大地降低生产成本等优点。该薄膜可直接广泛用于垃圾焚烧处理厂、垃圾焚烧电厂、燃煤电厂、水泥等行业的高温尾气的处理上，具有显著的经济效益和社会效益。
(2)本发明先将催化剂粉体与聚四氟乙烯树脂粉末混和，再将液体润滑剂混入，采用该方法可将三者混和均匀，这样就可以确保催化剂粉体在最终的聚四氟乙烯薄膜材料中分布均匀，保证薄膜的废气分解效率均一。
(3)本发明的上述方法制备的高温烟气/粉尘一体化处理用聚四氟乙烯微孔薄膜材料，薄膜微孔孔径为0.5微米～5微米，在200℃对二恶英的去除率高达95-98％。
具体实施方式
实施例1：
1、混料：将聚四氟乙烯树脂粉末(日本大金公司F106)、催化剂粉体按重量百分比1：0.01均匀混和，再加入液体石蜡(聚四氟乙烯树脂粉末对液体石蜡的重量比为1：0.2)混和均匀，在20℃的温度下静置144小时，然后在40℃的温度下静置10小时，使树脂粉末与液体润滑剂充分混合，形成聚四氟乙烯物料；
2、压坯与压延：将所述的聚四氟乙烯物料在20℃下在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在40℃的温度下挤出棒状物，然后经压延机在40℃下压延成聚四氟乙烯基带；
3、纵向拉伸：将所述的聚四氟乙烯基带在180℃烘箱中纵向拉伸，获得脱脂基带；
4、横向拉伸和热定型：将所述脱脂基带在80℃下横向拉伸，然后在380℃烧结定型，烧结时间20秒，即获得用于高温烟气/粉尘一体化处理用聚四氟乙烯微孔薄膜材料。
通过上述方法得到的高温烟气/粉尘一体化处理用聚四氟乙烯微孔薄膜材料，薄膜微孔孔径为0.5微米，在200℃对二恶英的去除率为95％。
实施例2：
1、混料：将聚四氟乙烯树脂粉末(日本大金公司F106)和催化剂粉体按重量百分比1：0.06均匀混和，再加入石油醚(聚四氟乙烯树脂粉末对石油醚的重量比为1：0.25)混和均匀，在30℃的温度下静置121小时，然后在60℃的温度下静置12小时，使树脂粉末与液体润滑剂充分混合，形成聚四氟乙烯物料；
2、压坯与压延：将所述的聚四氟乙烯物料在25℃下在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在50℃的温度下挤出棒状物，然后经压延机在50℃下压延成聚四氟乙烯基带；
3、纵向拉伸：将所述的聚四氟乙烯基带在250℃烘箱中纵向拉伸，获得脱脂基带；
4、横向拉伸和热定型：将所述脱脂基带在120℃下横向拉伸，然后在305℃烧结定型，烧结时间40秒，即获得用于高温烟气/粉尘一体化处理用聚四氟乙烯微孔薄膜材料。
通过上述方法得到的高温烟气/粉尘一体化处理用聚四氟乙烯微孔薄膜材料，薄膜微孔孔径为3微米，在200℃对二恶英的去除率为98％。
实施例3：
1、混料：将聚四氟乙烯树脂粉末(日本旭硝子公司CD123)和催化剂粉体按重量百分比1：0.04均匀混和，再加入煤油(聚四氟乙烯树脂粉末对煤油的重量比为1：0.28)混和均匀，在40℃的温度下静置144小时，然后在80℃的温度下静置16小时，使树脂粉末与液体润滑剂充分混合，形成聚四氟乙烯物料；
2、压坯与压延：将所述的聚四氟乙烯物料在30℃下在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在60℃的温度下挤出棒状物，然后经压延机在60℃下压延成聚四氟乙烯基带；
3、纵向拉伸：将所述的聚四氟乙烯基带在300℃烘箱中纵向拉伸，获得脱脂基带；
4、横向拉伸和热定型：将所述脱脂基带在170℃下横向拉伸，然后在250℃烧结定型，烧结时间80秒，即获得用于高温烟气/粉尘一体化处理用聚四氟乙烯微孔薄膜材料。
通过上述方法得到的高温烟气/粉尘一体化处理用聚四氟乙烯微孔薄膜材料，薄膜微孔孔径为5微米，在200℃对二恶英的去除率为96％。
Claims (5)
1、高温烟气和粉尘处理用的聚四氟乙烯微孔薄膜制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)混料：将聚四氟乙烯树脂粉末和催化剂粉体按重量百分比1：0.01～0.06均匀混和，再加入液体润滑剂混和均匀，聚四氟乙烯树脂粉末对液体润滑剂的重量比为1：0.2～0.28，在20～40℃的温度下静置96～144小时，然后在40～80℃的温度下静置10～16小时，使树脂粉末、液体润滑剂、催化剂分散三者充分混合，形成聚四氟乙烯物料；
(2)压坯与压延：将所述的聚四氟乙烯物料在20～30℃下，在压坯机上压制成圆柱形毛坯，将毛坯通过推压机在40～60℃的温度下挤出棒状物，然后经压延机在40～60℃下压延成聚四氟乙烯基带；
(3)纵向拉伸：将所述聚四氟乙烯基带在180～300℃的烘箱中进行纵向拉伸，获得脱脂基带；
(4)横向拉伸和热定型：将所述脱脂基带在80～170℃下横向拉伸，然后在250～380℃烧结定型，烧结时间20～80秒，即获得用于空气除菌的聚四氟乙烯薄膜材料。
2、根据权利要求1所述的高温烟气和粉尘处理用的聚四氟乙烯微孔薄膜制备方法，其特征在于：所述的聚四氟乙烯树脂粉末的结晶度为98～99.9％、分子量为200万～1000万。
3、根据权利要求1所述的高温烟气和粉尘处理用的聚四氟乙烯微孔薄膜制备方法，其特征在于：所述的液体润滑剂为液体石蜡、石油醚或煤油。
4、根据权利要求1所述的高温烟气和粉尘处理用的聚四氟乙烯微孔薄膜制备方法，其特征在于：所述的薄膜微孔孔径为0.5微米～5微米。
5、根据权利要求1所述的高温烟气和粉尘处理用的聚四氟乙烯微孔薄膜制备方法，其特征在于：所述的催化剂粉体为二恶英分解催化剂粉体。
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