CN101596384B

CN101596384B - 一种复合滤料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN101596384B
Application number: CN2009101121290A
Authority: CN
Inventors: 邱新标
Original assignee: Xiamen Meiyuda Environmental Protection Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Xiamen Meiyuda Environmental Protection Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2029-07-03
Also published as: CN101596384A

Abstract

一种复合滤料及其制备方法和应用，涉及一种过滤材料。提供一种具有良好的耐折性、耐腐蚀性及耐磨性，可作为高温环境过滤材料的复合滤料及其制备方法和应用。所述复合滤料的组份及其按质量百分比的含量为玄武岩纤维为1％～99％，聚四氟乙烯纤维为1％～99％。制备时，将玄武岩纤维与聚四氟乙烯纤维混合，得混合纤维；将混合纤维中加入抗静电剂进行和毛，得复合滤料。按质量百分比，抗静电剂的加入量为混合纤维的0.1％～20％。所述复合滤料可用于直接制备单层结构的复合滤布或多层结构的复合滤布，所制备的单层结构的复合滤布或多层结构的复合滤布可用于制备过滤装置。

Description

一种复合滤料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种过滤材料，尤其是涉及一种复合滤料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，用于工业烟气净化等高温环境的过滤材料中，有采用纯玄武岩纤维制造的。玄武岩是无机纤维，具有不燃性、耐温性好(-269～700℃)、无有毒气体排出、绝热性好、无熔融或滴落、强度高、无热收缩现象等优点。但由于玄武岩纤维性脆较易折断，耐折性、耐磨性能较差，对一些化学物质的耐蚀性也较差，因此，使用单纯的玄武岩纤维制成的过滤材料存在上述缺陷，尤其是用于高温环境时，其使用寿命较短，造成在应用方面受到很大的限制。

公告号为CN201026420的实用新型专利提供一种玄武岩纤维过滤布。包括基布层和至少一毡布层，所述基布层与毡布层经主针刺处理后结合为一体。该玄武岩纤维过滤布耐高温性能好，可以在-260～700℃下正常工作，能适应各种复杂的工作环境和工况条件，可用于炭黑、耐火材料、高炉烟气的收尘，特别适用于脉冲喷吹等强清灰方式的过滤带中。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好的耐折性、耐腐蚀性及耐磨性，可作为高温环境过滤材料的复合滤料及其制备方法和应用。

本发明所述复合滤料的组份及其按质量百分比的含量为玄武岩纤维为1％～99％，聚四氟乙烯纤维为1％～99％。

本发明所述复合滤料的制备方法包括以下步骤：

1)将玄武岩纤维与聚四氟乙烯纤维混合，得混合纤维；

2)将混合纤维中加入抗静电剂进行和毛，得复合滤料。按质量百分比，抗静电剂的加入量为步骤1)所得混合纤维的0.1％～20％。

所述加入抗静电剂进行和毛可采用在和毛开始前先将抗静电剂加入混合纤维中，再进行和毛；或者边进行和毛，边加入抗静电剂；所述加入抗静电剂进行和毛最好在和毛机或开松机中进行和毛。

所述抗静电剂可选用聚氧乙烯醚、烷基苯酚、油酸脂酸聚合物、脂肪酸酯混合物、脂肪酸聚氧乙烯醚等中的至少一种。

本发明所述复合滤料可用于直接制备单层结构的复合滤布或多层结构的复合滤布，所制备的单层结构的复合滤布或多层结构的复合滤布可用于制备过滤装置。单层结构的复合滤布及多层结构的复合滤布的制作方法可为常规工艺，可通过针刺或织造方式得到针刺毡布或机织布。如制备针刺毡布可包括以下工艺流程：

单层结构的复合滤布的工艺流程；复合滤料(原料)-开松-梳理-铺网-纤网层-针刺-定型-烧毛-压光-成品。

多层结构的复合滤布的工艺流程：复合滤料(原料)-开松-梳理-铺网-纤网层-合刺-复刺-定型-烧毛-压光-成品。

通过上述制作方法所制成的针刺毡布，具有高强度、一定密度和弹性的特点，呈无定向三维立体结构，无定向三维立体结构可为单层结构或多层结构。其纤维层内部呈曲折路径，孔隙尺寸小，而空隙率可达70％以上，阻力小，透气性能好，除尘效率超过织物滤料，可达99.99％。过滤速度比普通织物滤料高一倍左右。由于所制成的针刺毡布经过定型、烧毛、压光等后处理和表面处理后，其表面平整光滑，不易被粉尘所堵塞，化学稳定性强，可实现更优的物理化学性能。所制成的针刺毡布可适用于垃圾焚烧炉、炭黑化工、钢铁、冶金、燃煤锅炉、耐火材料以及水泥等工业的高温烟气过滤等领域，是一种十分理想的高温复合过滤材料。这是由于聚四氟乙烯(PTFE)纤维具有良好的耐折性、耐腐蚀性及耐磨性等性能，玄武岩具有不燃性、耐温性，将聚四氟乙烯纤维与玄武岩纤维两种材料复合后作为高温过滤材料具有更好的物理化学性能，能将玄武岩纤维和聚四氟乙烯纤维优点融合。

此外，也可将单层结构的复合滤布或多层结构的复合滤布再与现有的其它滤布(如纯玄武岩纤维滤布、纯聚四氟乙烯纤维滤布、玻璃纤维滤布等)进行叠层复合，得到至少二层的叠层复合滤布，再将所得的叠层复合滤布用于制备过滤装置。叠层复合的连接方式可采用针刺或粘合。所得的叠层复合滤布同样具有上述优点。

与现有技术比较，本发明能有效地提高过滤材料的使用寿命，耐酸碱程度高，过滤速度快，污染治理效果好，满足了烟气高温过滤行业的需要，适用于高温、高湿、高粘性粉尘行业或带有酸碱性、腐蚀性化学气体的工业烟尘净化以及其它工况恶劣的场合。如用于垃圾焚烧炉、化工、钢铁冶炼厂高炉煤气、焦化炉等行业进行高温、高粘性粉尘、腐蚀性气体等的烟气净化；用于火电厂、碳黑、冶金、水泥等行业的高温、高粘性粉尘造成的糊袋，克服了设备运行阻力高，滤料早期脆化破损等长期未能解决的难题。玄武岩纤维是绿色环保的高性能纤维，不仅其耐温(-269～700℃)、耐化学腐蚀、耐水、耐酸与抗蒸汽稳定等性能均优于玻璃纤维，而且具有弹性模量与强度高以及密度大等特性。而聚四氟乙烯纤维不仅耐高温，其纤维熔点为327℃，而且具有耐高湿、耐腐蚀、耐水解等优点，同时可承受各种强氧化物的氧化腐蚀，又具有耐磨损等优点。因此玄武岩纤维与聚四氟乙烯纤维两种材料复合具有良好的增强效应。而高温烟气的主要成分是烟尘、SO₂、NOx、CO、HCL、氟化物等，玄武岩纤维与PTFE纤维复合针刺毡作为高温烟气过滤材料，比芳纶、玻璃纤维、聚苯硫醚、聚酰亚胺、涤纶、丙纶、KERMEL等滤料具有明显的优势，复合针刺毡过滤材料在高温烟气除尘设备中运用具有很好的效果。玄武岩纤维和PTFE纤维复合高温滤料，不论是它的耐腐蚀性、耐磨性及耐疲劳性，还是它的抗拉强度都优于普通滤料及单纯的玄武岩纤维制成的滤料。该种复合高温滤料的耐高温性主要是玄武岩和PTFE本身的耐温性能决定的，它的长期使用温度为260℃，短期及瞬间可达280℃；它具有良好的耐酸碱性能，对于酸碱性及大部分的有机物都具有非常好的抵抗性；热尺寸稳定性好(280℃，热收缩小于1％)，这一特性决定了它在高温下使用的安全性；而且玄武岩和PTFE纤维具有良好的低磨擦性，易清灰，决定了它具有很好的耐摩擦性及耐疲劳性；这些特性决定了它具有较高的过滤风速，良好的过滤效果，使用寿命长等。

附图说明

图1为本发明实施例1应用产品的结构示意图之一(单层结构的复合滤布)。

图2为本发明实施例1应用产品的结构示意图之二(二层结构的复合滤布)。

图3为本发明实施例1应用产品的结构示意图之三(三层结构的复合滤布)。

具体实施方式

实施例1

将玄武岩纤维与聚四氟乙烯纤维混合，得混合纤维，按质量百分比，玄武岩纤维为50％，聚四氟乙烯纤维为50％。在混合纤维中加入抗静电剂进行和毛，即得复合滤料。按质量百分比，抗静电剂的加入量为混合纤维的10％。抗静电剂选用氧乙烯醚。所述加入抗静电剂进行和毛是在和毛开始前先将抗静电剂加入混合纤维中，再进行和毛，和毛是在和毛机中进行。

如图1所示，单层结构的复合滤布1为针刺毡布。复合滤布1是将本实施例所得的复合滤料通过常规的针刺工艺进行成型加工后所得。应用时，可将单层结构的复合滤布1直接用于制备过滤装置。

单层结构的复合滤布1也可为机织布，机织布是将本实施例所得的复合滤料通过常规的织造工艺进行成型加工所得。

如图2所示，二层结构的复合滤布由二层滤布2和3经针刺连接构成。其中一层滤布2与图1所示的单层结构的复合滤布1相同，另一层滤布3为现有的纯玄武岩纤维滤布。二层滤布2和3也可经粘合连接构成。应用时，可将二层结构的复合滤布直接用于制备过滤装置。

另一层滤布3也可为玄武岩纤维与聚四氟乙烯纤维混合的复合滤布，滤布3可与滤布2一样为针刺毡布，也可以与滤布2不一样而为机织布。

另一层滤布3也可采用其它现有滤布，如纯玄武岩纤维滤布、纯聚四氟乙烯纤维滤布或玻璃纤维滤布等。

如图3所示，三层结构的复合滤布由三层滤布4、5和6经针刺构成。其中滤布4和6与图1所示的单层结构的复合滤布1相同，中间层采用现有的纯聚四氟乙烯纤维滤布。滤布4和6为针刺毡布，滤布5为机织布。应用时，可将三层结构的复合滤布直接用于制备过滤装置。

三层滤布4、5和6也可经粘合构成。三层滤布4、5和6可以是均为针刺毡布或机织布，也可以是其中至少一层为针刺毡布，其它层为机织布。

三层滤布4、5和6可以是均采用图1所示的单层结构的复合滤布。也可以是其中至少一层采用图1所示的单层结构的复合滤布，其它层采用现有的滤布，如纯玄武岩纤维滤布、纯聚四氟乙烯纤维滤布或玻璃纤维滤布等。

此外，还可制备三层以上的复合滤布用于制备过滤装置。

由本实施例1可见，应用本发明制备的复合滤料可制成单层结构的复合滤布或多层结构的复合滤布，所制成的单层结构的复合滤布或多层结构的复合滤布可有多种类型，如针刺毡布、机织布或针刺毡布与机织布结合等类型。还可在上述结构基础上再与其它现有的滤布进行叠层复合，只要其中有一层采用了本发明所述的玄武岩纤维与聚四氟乙烯纤维混合的复合滤布，则应为本发明的保护范围。

实施例2

与实施例1类似，区别在于，按质量百分比，在所得混合纤维中，玄武岩纤维为99％，聚四氟乙烯纤维1％。抗静电剂的加入量为混合纤维的10％。抗静电剂选用烷基苯酚与油酸脂酸聚合物的混合物，按质量百分比，烷基苯酚与油酸脂酸聚合物各为50％。边进行和毛，边加入抗静电剂，和毛在开松机中进行。

实施例3

与实施例1类似，区别在于，按质量百分比，在所得混合纤维中，玄武岩纤维为35％，聚四氟乙烯纤维65％。抗静电剂的加入量为混合纤维的20％。抗静电剂选用聚氧乙烯醚、脂肪酸酯混合物和脂肪酸聚氧乙烯醚的混合物，按质量比，各占1/3。

实施例4

与实施例1类似，区别在于，按质量百分比，在所得混合纤维中，玄武岩纤维为50％，聚四氟乙烯纤维50％。抗静电剂的加入量为混合纤维的0.1％。抗静电剂选用脂肪酸聚氧乙烯醚与聚氧乙烯醚的混合物，抗静电剂按质量百分比，脂肪酸聚氧乙烯醚20％，聚氧乙烯醚80％。

实施例5

与实施例1类似，区别在于，按质量百分比，在所得混合纤维中，玄武岩纤维为25％，聚四氟乙烯纤维75％。抗静电剂的加入量为混合纤维的1％。抗静电剂选用聚氧乙烯醚、烷基苯酚、油酸脂酸聚合物和脂肪酸酯混合物的混合物。抗静电剂按质量百分比，各占25％。

实施例6

与实施例1类似，区别在于，按质量百分比，在所得混合纤维中，玄武岩纤维为75％，聚四氟乙烯纤维25％，抗静电剂的加入量为混合纤维的15％。抗静电剂选用聚氧乙烯醚、烷基苯酚、油酸脂酸聚合物、脂肪酸酯混合物和脂肪酸聚氧乙烯醚的混合物。抗静电剂按质量百分比，各占20％。

实施例7

与实施例1类似，区别在于，按质量百分比，在所得混合纤维中，玄武岩纤维为15％，聚四氟乙烯纤维85％，抗静电剂的加入量为混合纤维的5％。抗静电剂选用聚氧乙烯醚、烷基苯酚和脂肪酸聚氧乙烯醚的混合物，抗静电剂按质量百分比，聚氧乙烯醚30％，烷基苯酚40％，脂肪酸聚氧乙烯醚30％。

实施例8

与实施例1类似，区别在于，按质量百分比，在所得混合纤维中，玄武岩纤维为90％，聚四氟乙烯纤维10％，抗静电剂的加入量为混合纤维的15％。抗静电剂选用烷基苯酚和脂肪酸聚氧乙烯醚的混合物，抗静电剂按质量百分比，烷基苯酚40％，脂肪酸聚氧乙烯醚60％。

实施例9

与实施例1类似，区别在于，按质量百分比，在所得混合纤维中，玄武岩纤维为1％，聚四氟乙烯纤维99％。抗静电剂的加入量为混合纤维的8％。抗静电剂选用聚氧乙烯醚和油酸脂酸聚合物的混合物，按质量百分比，烷基苯酚与油酸脂酸聚合物各为50％。边进行和毛，边加入抗静电剂，和毛在开松机中进行。

Claims

1.一种复合滤料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将玄武岩纤维与聚四氟乙烯纤维混合，得混合纤维；所述玄武岩纤维与聚四氟乙烯纤维按质量百分比的含量为玄武岩纤维为1％～99％，聚四氟乙烯纤维为1％～99％；

2)在混合纤维中加入抗静电剂进行和毛，即得复合滤料；所述抗静电剂选用聚氧乙烯醚、烷基苯酚、油酸脂酸聚合物、脂肪酸酯混合物、脂肪酸聚氧乙烯醚中的至少一种，按质量百分比，抗静电剂的加入量为步骤1)所得混合纤维的0.1％～20％；所述加入抗静电剂进行和毛是在和毛开始前先将抗静电剂加入混合纤维中，再进行和毛；或者边进行和毛，边加入抗静电剂。

2.如权利要求1所述一种复合滤料的制备方法，其特征在于步骤2)所述和毛采用的设备为和毛机或开松机。