一种PBO复合超高温过滤材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种过滤材料,具体地说是一种用于超高温烟气治理的PBO复合超高温过滤材料的制备方法。
背景技术
目前,对于500℃以上的超高温烟气治理领域中所应用的过滤材料,有采用玄武岩纤维制造的。玄武岩纤维是无机纤维,具有不燃性,耐温性好(-269-700℃),强度高,无收缩等优点。但是玄武岩纤维性脆、耐磨耐折性能差,对一些化学物质的耐腐蚀性也较差,单纯的玄武岩纤维制成的滤料存在上述的缺陷。现有技术中也有将玄武岩纤维和其它高性能纤维混纺的滤料,在一定程度上提高耐磨耐折性能,但是都是采用针刺法加工而成,由于针刺法主要依靠刚性刺针的勾连将纤维缠结加固在一起,刺针对纤维的损伤较大,尤其是对无机纤维玄武岩纤维的损伤大,导致滤料强力下降,透气率不匀,影响使用寿命,限制了其在高温烟气治理领域的应用。
发明内容
为了克服现有技术中超高温过滤材料存在的问题,本发明目的是提供一种PBO复合超高温过滤材料的制备方法,该制备方法能有效减少纤维的损伤,提高了过滤材料的强力,满足了超高温烟气治理的需要。
本发明目的是通过以下技术方案来实现的:
一种PBO复合超高温过滤材料的制备方法,其特征在于该制备方法通过针刺和水刺复合工艺形成素毡,再经过化学溶剂浸渍处理,制成超高温过滤材料,得到的过滤材料中迎尘面采用PBO纤维和玄武岩纤维混纺,其中PBO纤维重量比例为10-15%;基布采用PBO长丝和玄武岩长丝混织而成;底层采用100%玄武岩纤维;具体步骤如下:
1)首先将PBO纤维和玄武岩纤维进行预开松,再进行初开松;
2)然后将开松后的复合纤维梳理后进行交叉铺网,形成迎尘面;迎尘面中PBO纤维重量比例为10-15%;
3)再按照上述同样的流程,形成底层,底层为100%玄武岩纤网;
4)在迎尘面和底层两层纤网之间加入由PBO长丝和玄武岩长丝组成的混织基布,经过预针刺机后进入水刺设备,纤网进行勾连加固,经过烘干、化学溶剂浸渍处理,得到PBO复合超高温过滤材料。
本发明步骤4)中的化学溶剂由聚四氟乙烯(PTFE)乳液、水组成,其中PTFE乳液含固量为60%,在化学溶剂中PTFE重量百分比为10-15%。
本发明中基布采用PBO长丝和玄武岩长丝混织,克重为120-150g/m2。。
本发明采用针刺和水刺复合工艺,即迎尘面、基布和底层一同经过一道预针刺后打卷,再将经过预针刺的纤维网,经过水刺加固,利用高速水流的冲击作用,将纤维缠结,形成素毡,再经过化学溶剂浸渍处理,进一步提高其耐腐蚀、耐化学性能。从而制成高强、高透气、高过滤精度的超高温过滤材料。
本发明在迎尘面层中加入了10-15%的聚苯撑苯并二恶唑(PBO)纤维,在基布中加入了PBO长丝,由于PBO纤维的强力比玄武岩的强力高,有效提高了整体的强力。加工工艺采用预针刺和水刺的复合工艺,其融合了针刺和水刺各自的优点,又克服了两种工艺各自的缺点。如普通针刺过滤材料由于刺针对过滤材料中基布损伤较大,针刺对纤维的损伤一般达到25%,导致滤料的经向强力明显比纬向强力低;而单纯水刺工艺对于厚重的产品存在含水量太高,不易烘干,加工难度大。采用针刺水刺复合工艺即先采用针刺预针刺,后经水刺加工,可以起到不损伤基布的目的,水刺对纤维的损伤一般为5%,提高经纬向强力,使两者的强力接近。另外经过水刺工艺对滤料表面进行整理,提高表面的而平整性,实现更低的微孔直径,从而使滤料具有透气性均匀和过滤效率高的特点。
与现有技术相比,本发明制成的超高温复合过滤材料,具有高强、高透气、高过滤精度性能。应用于500℃以上的超高温烟气治理的袋式除尘器中,可以有效提高过滤材料的过滤精度,提高抗风速能力,提高过滤精度和降低设备运行阻力,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明制得的超高温过滤材料结构示意图;
图2是本发明的制备工艺流程图。
具体实施方式
一种本发明所述的PBO复合超高温过滤材料的制备方法,见图2,该制备方法通过针刺和水刺复合工艺形成素毡,再经过化学溶剂浸渍处理,制成超高温过滤材料,得到的过滤材料中迎尘面采用PBO纤维和玄武岩纤维混纺,其中PBO纤维重量比例为10-15%;基布采用PBO长丝和玄武岩长丝混织而成;底层采用100%玄武岩纤维;具体步骤如下:
1)首先将PBO纤维和玄武岩纤维进行预开松,再进行初开松;
2)然后将开松后的复合纤维梳理后进行交叉铺网,形成迎尘面;迎尘面中PBO纤维重量比例为10-15%;
3)再按照上述同样的流程,形成底层,底层为100%玄武岩纤网;
4)在迎尘面和底层两层纤网之间加入由PBO长丝和玄武岩长丝组成的混织基布,经过预针刺机后进入水刺设备,纤网进行勾连加固,经过烘干、化学溶剂浸渍处理,得到PBO复合超高温过滤材料。其中,基布采用PBO长丝和玄武岩长丝混织,克重为120-150g/m2。。化学溶剂由PTFE乳液、水组成,其中PTFE乳液含固量为60%,在化学溶剂中PTFE重量百分比为10-15%。
图1是本发明制得的超高温过滤材料结构示意图,包括基布1、迎尘面2,底层3,基布1放置于迎尘面2和底层3之间。
实施例1
迎尘面采用2.2dtexPBO纤维和7μ玄武岩纤维混合,得到复合纤维,其中PBO纤维的比例为10%;基布为2.2dtex PBO长丝和7μ玄武岩长丝混织,其中克重为120g/m2;底层为100%7μ玄武岩纤维。按照上述图2的加工工艺加工而成,制成PBO复合超高温过滤材料。
其中化学溶剂采用PTFE乳液和水配制而成,PTFE乳液含固量为60%,在该溶剂中PTFE重量百分比为10%。
本发明所制备的PBO复合超高温滤料的经纬向抗拉强力都超过6000N/5*20cm,比单纯的玄武岩纤维针刺毡提高了将近2倍,其过滤精度达到99.999%,运行阻力在800Pa左右。可以有效提高使用寿命,降低设备运行阻力,节约能耗。
实施例2
迎尘面采用2.2dtexPBO纤维和7μ玄武岩纤维混合,得到复合纤维,其中PBO纤维的比例为15%;基布为2.2dtex PBO长丝和7μ玄武岩长丝混织,其中克重为150g/m2;底层为100%7μ玄武岩纤维。按照上述图2的加工工艺加工而成,制成PBO复合超高温过滤材料。
其中化学溶剂采用PTFE乳液和水配制而成,PTFE乳液含固量为60%,在该溶剂中PTFE重量百分比为15%。
本发明所制备的PBO复合超高温滤料的经纬向抗拉强力都超过7000N/5*20cm,比单纯的玄武岩纤维针刺毡提高了2倍多,其过滤精度达到99.999%,运行阻力在800Pa左右。可以有效提高使用寿命,降低设备运行阻力,节约能耗。
表1是几种高性能纤维参数表,通过表1可以看出,同无机纤维相比,PBO纤维具有更小的密度,优异的拉伸强度,稳定的耐化学性和耐水性等特点,具有质轻柔软,良好的纺织性能;同有机纤维相比,PBO纤维具有拉伸强度大,突出的耐高温性能。再加上PBO纤维所特有的超高模量、耐冲击性、耐磨性和阻燃性等,使其在作为高温烟气过滤材料方面有着无可比拟的优势。
表1
纤维品种 |
密度/g·cm-3 |
拉伸强度/GPa |
耐温性/℃ |
耐化学性能 |
PBO纤维 |
1.56 |
3.94 |
600 |
好 |
玄武岩纤维 |
2.6-3.0 |
2.3-3.2 |
700 |
好 |
E玻璃纤维 |
2.5-2.6 |
1.5-2.7 |
260 |
耐碱一般 |
PTFE纤维 |
2.1-2.3 |
0.015-0.034 |
260 |
好 |
本发明制成的超高温复合过滤材料,应用于500℃以上的超高温烟气治理的袋式除尘器中,可以有效提高过滤材料的过滤精度,提高抗风速能力,提高过滤精度和降低设备运行阻力,具有广阔的应用前景。