CN101829453A - 一种高过滤效率的耐高温滤料制备方法 - Google Patents

一种高过滤效率的耐高温滤料制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高过滤效率的耐高温滤料制备方法。将耐高温纤维进行开松、混和、梳理、铺网、并网后加入基布进行针刺，得到素毡；再进行浸渍处理；轧光处理；泡沫涂层处理后得到涂层素毡；再将涂层素毡进入烘箱烘燥，制备出高过滤效率的耐高温滤料。通过该方法，泡沫涂层中的微孔平均孔径0.5～12微米，滤料除尘效率99.0％～99.999％，粉尘剥离率90％～95％。该方法工艺简单易行，加工成本低，对设备要求较低。

Description

一种高过滤效率的耐高温滤料制备方法
技术领域
本发明涉及过滤材料的制备方法，具体涉及一种高过滤效率的耐高温滤料制备方法。
背景技术
当前我国经济已进入高速发展阶段，包括燃煤发电、钢铁、水泥、垃圾焚烧等在内的工业过程中，释放出大量的粉尘，大气污染已成为一个日益严重的全球性问题。静电除尘器曾是我国燃煤电厂和水泥厂的主要的除尘设备，但它对微细粉尘的去除率较低。袋式除尘器结构较简单、投资较少，操作简单可靠，且具有收集粉尘粒径范围广、过滤效率高的特点，正逐步替代其他除尘方式。袋式除尘器相当大的一部分采用针刺毡材料，属于深层过滤，依靠截留在过滤材料上的微尘颗粒层进行分离，一般存在着寿命低、过滤精度差、清灰困难等问题。为克服以上缺陷，最新的方式是采用覆膜滤料，它属表面过滤，过滤精度高，其原理是依赖表面的粘合的薄膜截留粉尘，缺点是使用过程中阻力大、能耗高。
为克服针刺毡和覆膜滤料的缺陷，申请专利(申请号200810071470.1)公开了一种表面涂层的方法，表面涂层剂由聚四氟乙烯分散液、增稠剂、发泡剂、水等组成，并输入压缩空气，在剪切作用下发泡。涂层后在滤料表面形成一层带微孔的薄膜，从而提高滤料的清灰性能和过滤精度。该涂层剂中未使用粘合剂，完全依赖高温处理(如实施例中采用250℃)使聚四氟乙烯熔融，粘附在纤维表面。高温处理滤料，加工过程中能耗较高。
申请专利(申请号200910033647.3)公开了一种高精度、低阻力特种滤料的制备方法。该制备方法是将滤料浸渍、烘燥、与表面涂层工艺一体化，即通过浸渍处理达到对滤料内部纤维的保护，又表面涂层的目的。该涂层剂中使用聚丙烯酸酯乳液、硅烷偶联剂(如151)中的一种或混合作为粘合剂，因此滤料的烘燥温度降低至190-220℃。申请专利(申请号03150873.1)公开了一种泡沫涂层装饰织物的涂层材料及其涂布工艺，也是采用泡沫涂层方法，并使用聚丙烯酸酯乳液作为粘合剂。聚丙烯酸酯乳液粘合剂存在不耐高温、涂层较硬的问题，不适合用于高温尾气(如电厂)的处理上；硅烷偶联剂涂层后，滤料发脆，容易成片脱落。
发明内容
为了克服现有技术中所存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高过滤效率的耐高温滤料制备方法，采用素毡浸渍、轧光、泡沫涂层、烘燥等工序加工高过滤效率的耐高温滤料。
本发明采用的技术方案包括以下步骤：
a、素毡的制备：将耐高温纤维进行开松、混和、梳理、铺网、并网后加入基布进行针刺，得到素毡；
b、浸渍处理：将所述素毡浸入预先配好的处理剂中，通过调整压辊间距调整处理剂与素毡的重量比为3∶1～1∶1，然后进入烘箱烘燥，温度为220～260℃，时间为5～20分钟，制备浸渍素毡；
c、轧光处理：将所述浸渍素毡轧光，温度为220～260℃，车速为1-6米/分钟，得到轧光浸渍素毡；
d、泡沫涂层：采用泡沫涂层剂，将所述轧光浸渍素毡进行表面泡沫涂层，得到涂层素毡；
e、将所述涂层素毡进入烘箱烘燥，温度为220～260℃，时间为5～20分钟，泡沫涂层的克重为3-25克/平方米，制备出高过滤效率的耐高温滤料。
所述步骤a中，耐高温纤维包括聚四氟乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种或几种混和；所述基布所用的原料包括聚四氟乙烯纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种，基布克重100-300克/平方米；所述素毡总重400-900克/平方米。
所述步骤b中，处理剂由聚四氟乙烯浓缩分散乳液、聚全氟乙丙烯浓缩分散液和水组成，重量百分比为1∶0.1-3∶0.5-5，混和均匀后，配制成浆液，向浆液中输入压缩空气，进行剪切发泡，通过刮刀将泡沫涂到轧光浸渍素毡上。
所述步骤d中，泡沫涂层剂由聚四氟乙烯浓缩分散乳液、聚全氟乙丙烯浓缩分散液、增稠剂、发泡剂和水组成，重量百分比为1∶0.1-3∶0.005-0.03∶0.001-0.01∶0.5-5。
所述增稠剂为淀粉、甲基纤维素或羧甲基纤维素。
所述发泡剂为苯扎氯铵、苯扎溴铵或十二烷基苯磺酸钠。
在上述步骤b中，浸渍素毡所用的处理剂由聚四氟乙烯浓缩分散乳液、聚全氟乙丙烯浓缩分散液和水组成；聚四氟乙烯浓缩分散乳液是在分散乳液中聚合制备得到聚四氟乙烯分散乳液，或将四氟乙烯聚合后分散在分散液中，浓缩该分散液至重量百分比浓度为50％-70％，聚四氟乙烯粒径为0.05-0.2微米，乳液的运动粘度为6-15平方毫米/秒(25℃)，酸碱性pH≥8，密度为1.50-1.55克/平方厘米(20℃)，所述聚四氟乙烯浓缩分散乳液采用市售产品，如上海锦郁氟化工科技发展有限公司的FR301G、FR301B、FR303A，中昊晨光化工研究院的SFN-1、SFN-3、SFN-A、SFN-5A中的一种或上述产品的混合物；聚全氟乙丙烯浓缩分散液由四氟乙烯与六氟丙烯共聚而成，以非离子表面活性剂稳定的水相分散液，酸碱性pH8-9，固含量50±2％，所述聚全氟乙丙烯浓缩分散液采用市售产品，如浙江巨化股份有限公司氟聚厂的FEP乳液。
通过上述方法得到的一种高过滤效率的耐高温滤料，泡沫涂层中的微孔平均孔径为0.5微米-12微米，滤料除尘效率为99.0％-99.999％，粉尘剥离率为90％-95％。
本发明与已有技术相比，具有的有益效果是：
(1)与申请号200810071470.1公开的方法比较，由于本发明中选择聚全氟乙丙烯浓缩分散液作为粘合剂，其熔点为260℃，远远低于聚四氟乙烯浓缩分散乳液的熔点(327℃)，因此在加工过程中能耗低，粘结牢固，不会因为使用过程中因滤料运动，出现聚四氟乙烯脱落的情况。
(2)与申请号200910033647.3公开的方法比较，由于本发明选择了聚全氟乙丙烯浓缩分散液作为粘合剂，而不是聚丙烯酸酯乳液，因此最终滤料的耐高温性能好。
(3)与申请号200810071470.1、200910033647.3公开的方法比较，由于本发明加入了轧光处理工序，素毡表面变得平整，有利于泡沫涂层过程中微孔薄膜的形成。
本发明工艺简单易行，加工成本低，对设备要求较低。
具体实施方式
实施例1：
a、素毡的制备：
将聚四氟乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维以重量比40∶10∶30的比例进行配料，然后进行开松、混和、梳理、铺网、并网后加入克重为100克/平方米聚四氟乙烯纤维基布进行针刺，得到总克重为400克/平方米的素毡；
b、浸渍处理，将所述素毡浸入预先配好的处理剂(见表1)中，调整压辊间距调整处理剂与素毡的重量比为3∶1，然后进入烘箱烘燥，温度为220℃，时间20分钟，制备浸渍素毡；
表1
 材料组成   重量百分比
 聚四氟乙烯浓缩分散乳液(FR301G和SFN-1混和使用，重量比为1∶1)   1
 聚全氟乙丙烯浓缩分散液(FEP乳液)   0.1
 水   0.5
c、轧光处理：将所述浸渍素毡轧光，温度220℃，车速1米/分钟，得到轧光浸渍素毡；
d、泡沫涂层：泡沫涂层剂配制见表2，混和均匀后，配制成浆液，向浆液中输入压缩空气，进行剪切发泡，通过刮刀将泡沫涂到轧光浸渍素毡上，得到涂层素毡；
表2
 材料组成   重量百分比
 聚四氟乙烯浓缩分散乳液(FR301B和SFN-5A混和使用，重量比为2∶1)   1
 材料组成   重量百分比
 聚全氟乙丙烯浓缩分散液(FEP乳液)   0.1
 淀粉   0.005
 苯扎氯铵   0.001
 水   0.5
e、高过滤效率的耐高温滤料的制备：将所述涂层素毡进入烘箱烘燥，烘箱烘燥温度220℃，时间20分钟，控制泡沫形成微孔薄膜的克重3克/平方米，制备高过滤效率的耐高温滤料。
通过上述方法得到的一种高过滤效率的耐高温滤料，泡沫涂层中的微孔平均孔径为12微米，滤料除尘效率99.0％，粉尘剥离率90％。
实施例2：
a、素毡的制备：
将玻璃纤维进行开松、混和、梳理、铺网、并网后加入克重为300克/平方米芳纶纤维基布进行针刺，得到总克重为900克/平方米的素毡；
b、浸渍处理，将所述素毡浸入预先配好的处理剂(见表3)中，调整压辊间距调整处理剂与素毡的重量比为1∶1，然后进入烘箱烘燥，温度为260℃，时间5分钟，制备浸渍素毡；
表3
 材料组成   重量百分比
 聚四氟乙烯浓缩分散乳液(FR301G和SFN-1混和使用，重量比为1∶1)   1
 聚全氟乙丙烯浓缩分散液(FEP乳液)   3
 水   5
c、轧光处理：将所述浸渍素毡轧光，温度260℃，车速6米/分钟，得到轧光浸渍素毡；
d、泡沫涂层：泡沫涂层剂配制见表4，混和均匀后，配制成浆液，向浆液中输入压缩空气，进行剪切发泡，通过刮刀将泡沫涂到轧光浸渍素毡上，得到涂层素毡；
表4
 材料组成   重量百分比
 聚四氟乙烯浓缩分散乳液(SFN-3和SFN-A混和使用，重量比为1∶1)   1
 聚全氟乙丙烯浓缩分散液(FEP乳液)   3
 甲基纤维素   0.03
 苯扎溴铵   0.01
 水   5
e、高过滤效率的耐高温滤料的制备：将所述涂层素毡进入烘箱烘燥，烘箱烘燥温度260℃，时间5分钟，控制泡沫形成微孔薄膜的克重25克/平方米，制备高过滤效率的耐高温滤料。
通过上述方法得到的一种高过滤效率的耐高温滤料，泡沫涂层中的微孔平均孔径为0.5微米，滤料除尘效率99.999％，粉尘剥离率95％。
实施例3：
a、素毡的制备：
将芳纶纤维、聚苯硫醚纤维以重量比30∶20的比例进行配料，然后进行开松、混和、梳理、铺网、并网后加入克重为200克/平方米玻璃纤维基布进行针刺，得到总克重为600克/平方米的素毡；
b、浸渍处理，将所述素毡浸入预先配好的处理剂(见表5)中，调整压辊间距调整处理剂与素毡的重量比为2∶1，然后进入烘箱烘燥，温度为250℃，时间10分钟，制备浸渍素毡；
表5
 材料组成   重量百分比
 聚四氟乙烯浓缩分散乳液(FR303A和SFN-5A混和使用，重量比为2∶1)   1
 聚全氟乙丙烯浓缩分散液(FEP乳液)   1
 水   2
c、轧光处理：将所述浸渍素毡轧光，温度250℃，车速3米/分钟，得到轧光浸渍素毡；
d、泡沫涂层：泡沫涂层剂配制见表6，混和均匀后，配制成浆液，向浆液中输入压缩空气，进行剪切发泡，通过刮刀将泡沫涂到轧光浸渍素毡上，得到涂层素毡；
表6
 材料组成   重量百分比
 聚四氟乙烯浓缩分散乳液(SFN-3)   1
 聚全氟乙丙烯浓缩分散液(FEP乳液)   1
 羧甲基纤维素   0.01
 十二烷基苯磺酸钠   0.006
 水   3
e、高过滤效率的耐高温滤料的制备：将所述涂层素毡进入烘箱烘燥，烘箱烘燥温度250℃，时间10分钟，控制泡沫形成微孔薄膜的克重12克/平方米，制备高过滤效率的耐高温滤料的制备。
通过上述方法得到的一种高过滤效率的耐高温滤料的制备，泡沫涂层中的微孔平均孔径为4微米，滤料除尘效率99.9％，粉尘剥离率92％。

Claims (6)

1.一种高过滤效率的耐高温滤料制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
a、素毡的制备：将耐高温纤维进行开松、混和、梳理、铺网、并网后加入基布进行针刺，得到素毡；
b、浸渍处理：将所述素毡浸入预先配好的处理剂中，通过调整压辊间距调整处理剂与素毡的重量比为3∶1～1∶1，然后进入烘箱烘燥，温度为220～260℃，时间为5～20分钟，制备浸渍素毡；
c、轧光处理：将所述浸渍素毡轧光，温度为220～260℃，车速为1-6米/分钟，得到轧光浸渍素毡；
d、泡沫涂层：采用泡沫涂层剂，将所述轧光浸渍素毡进行表面泡沫涂层，得到涂层素毡；
e、将所述涂层素毡进入烘箱烘燥，温度为220～260℃，时间为5～20分钟，泡沫涂层的克重为3-25克/平方米，制备出高过滤效率的耐高温滤料。
2.根据权利要求1所述的一种高过滤效率的耐高温滤料制备方法，其特征在于：所述步骤a中，耐高温纤维包括聚四氟乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种或几种混和；所述基布所用的原料包括聚四氟乙烯纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种，基布克重100-300克/平方米；所述素毡总重400-900克/平方米。
3.根据权利要求1所述的一种高过滤效率的耐高温滤料制备方法，其特征在于：所述步骤b中，处理剂由聚四氟乙烯浓缩分散乳液、聚全氟乙丙烯浓缩分散液和水组成，重量百分比为1∶0.1-3∶0.5-5，混和均匀后，配制成浆液，向浆液中输入压缩空气，进行剪切发泡，通过刮刀将泡沫涂到轧光浸渍素毡上。
4.根据权利要求1所述的一种高过滤效率的耐高温滤料制备方法，其特征在于：所述步骤d中，泡沫涂层剂由聚四氟乙烯浓缩分散乳液、聚全氟乙丙烯浓缩分散液、增稠剂、发泡剂和水组成，重量百分比为1∶0.1-3∶0.005-0.03∶0.001-0.01∶0.5-5。
5.根据权利要求4所述的一种高过滤效率的耐高温滤料制备方法，其特征在于：所述增稠剂为淀粉、甲基纤维素或羧甲基纤维素。
6.根据权利要求4所述的一种高过滤效率的耐高温滤料制备方法，其特征在于：所述发泡剂为苯扎氯铵、苯扎溴铵或十二烷基苯磺酸钠。
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