CN102107124A - 一种不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜及其制备方法，它采用不锈钢网作为基材，经过聚四氟乙烯乳液浸渍和烧结，在不锈钢网表面形成多孔聚四氟乙烯膜，多孔聚四氟乙烯膜孔径为0.5～2μm。多孔聚四氟乙烯膜采用多种致乳剂利用化学反应机理使孔径在控制范围内形成有效孔隙率达96％以上，与基材的结合强度坚固，不易剥离，使用寿命长且能无数次重复清洗使用，价格低廉，应用范围广。

Description

一种不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种高温除尘、油水分离网膜，尤其涉及一种用于电力变压器、大型液压设备、发电厂机组及钢铁行业压机中油水分离和各种工业窑炉烟气除尘的不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜及制备方法。

背景技术：

发电厂机组透平油、变压器油、钢铁行业压机油、大型液压设备的液压油以及各种机械的润滑油等。使用一段时间后，油中水分增加，油逐渐乳化变质，一是加速了机器零部件、管件腐蚀，二是使油的性能变差，失去原有的功能，当今各厂家相继推出的各种各样的脱水装置：1)聚结分离式净油机，采用进口纸质滤材，进行表面破乳、聚结、分离，实现油水分离，该机一是结构复杂，寿命短，不能再生使用，价格贵，维修费用高；二是此材料耐温性能差，不能处理高粘度油品；三是对一些原始油中含水量很大，处理后油中含水量要求不高(≥100ppm)的工况下使用很有效，但对处理后菲燃料油中含水量要求不＜40ppm的指标很难达到，特别是对变压器油，互感器油等中含水要求≤10ppm的油品那就更困难了，即使是美国PALL公司聚结分离式净油机，对透平油处理后，油中含水量为≤50ppm(游离水)，而且价格昂贵。2)真空净油机，多级真空净油机，乃至超级油净化装置等，机构复杂庞大，价格很高，运行费用大，操作复杂，要达到≤10ppm，甚至≤4ppm那也是相当困难的。

另外，各种高温烟气、废气的排放或利用，都需要过滤净化。旋风除尘和电除尘后的气体不能达到国家排放标准。而袋式除尘器使用温度≤260℃，一些高炉烟气，工业窑炉烟气的处理，有些还需要加前置冷却器以适应滤袋的耐温要求，浪费能源，增加成本，并有二次污染，虽然不锈钢纤维烧结毡滤材能耐高温(≤600℃)，也能达到排放要求，但价格高，使用寿命短，运行维修费昂贵，使用领域受到限制。目前，国内油水分离工艺中全部采用进口纸质表面破孔、聚结、分离的原理，长期使用的经验证明耐温性能差、使用寿命短，不能再生使用、价格高等问题而确定的研究课题。

发明内容：

本发明为了解决电力变压器油的分离，大型液压设备的油水分离，发电厂机组的透平油回收使用及钢铁行业压机油的油水分离的难题；本发明的目的是提供一种长期有效的油水分离材料，该油水分离材料有效孔径高，且孔径稳定，与基材的结合强度坚固，不易剥离，耐温性能高、使用寿命长、价格低、并能反复冲洗使用的不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜及其制备方法；本发明的另一目的是提供一种制备工艺简单、制作成本低廉的不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜制备方法。

本发明的技术方案是以下述方式实现的：一种不锈钢网多孔聚四氟乙烯膜，它采用不锈钢网作为基材，经过聚四氟乙烯乳液浸渍、烧结，在不锈钢网表面形成多孔聚四氟乙烯膜，其特征在于多孔聚四氟乙烯膜孔径为0.5～2μm。所述的多孔聚四氟乙烯膜孔径为0.5～0.7μm，每平方厘米多孔聚四氟乙烯膜至少7000万个孔。所述多孔聚四氟乙烯膜孔径为1～2μm，每平方厘米多孔聚四氟乙烯膜至少3500万个孔。所述聚四氟乙烯分子量至少为230万，聚四氟乙烯颗粒直径平均1.5～3μm。

一种不锈钢网多孔聚四氟乙烯膜制备方法，它采用不锈钢网作为基材，经过聚四氟乙烯乳液浸渍、烧结，在不锈钢网表面形成多孔聚四氟乙烯膜，其操作步骤为：

一、配制浸渍液：

(1)用聚四氟乙烯乳液加水稀释到含固量22～25％

(2)聚乙烯醇分子量200加水稀释至8～10％

(3)二甲基乙酰胺分子量87.12加水稀释至3～5％

(4)步骤(1)(2)(3)完成后，按重量比为(1)∶(2)∶(3)∶＝1∶0.1∶0.05加入容器内进行搅拌，网过滤后待用；

二、将不锈钢网放入稀盐酸中进行酸洗，然后放入稀碱液中进行中和，反应后

放入清水中漂洗至水溶液呈中性；

三、将不锈钢网送入烘箱流水线内进行干燥；

四、将干燥后的不锈钢网全浸渍在液体内，然后进行第一次烧结，烧结温度第一温区50～80摄氏度；第二温区100～120摄氏度；第三温区170～200摄氏度，全程烧结时间10～20分钟；

五、将第一次烧结过的网膜进行第二次同样烧结；

六、将第二次烧结过的网膜进行第三次同样烧结，烧结后的网膜孔径为0.5～1μm。

上述的在第二次烧结前，在浸渍液中加入33％的硫脲水溶液，加入量为浸渍液总量的0.005～0.4％，将第一次烧结过的网膜浸渍后进行同样的第二次、第三次和第四次烧结，烧结后的网膜孔径为1～2μm。

所述烧结后网膜每平方厘米至少7000万个孔。

所述烧结后网膜每平方厘米至少3500万个孔。

所述稀盐酸水溶液是用98％盐酸兑水稀释到PH值2.5，稀碱水溶液时用96％碱兑水稀释到PH值11～12。

该网膜的烧结滤膜具有超强憎水性和亲油性，根据油品的不同及对处理后油品的要求，可以制成不同孔径的膜，可以快速实现脱杂质和油水分离，也可以用于其雾水分离。

本发明采用多种致孔剂，根据化学反应机理，使膜的孔径在控制范围内形成有效孔隙率达96％以上。与国外发明的拉伸膜相比，具有孔径大小稳定，与基材的结合牢固、不易剥离、使用寿命长、可反复冲洗使用，解决了高粘度油品，需要在高温下实现油水分离及对油品含水量要求很低的难题。如我们将不锈钢网烧结膜滤材折叠加工成圆筒形过滤器，安装在静态测试台上，初始阻力≤500Pa，滤除≥0.5μm颗粒，过滤效率99.92％，过滤介质为含水30％的柴油，经此过滤器一次分离后油中含水量≤12ppm，完全符合国家GJB689标准规定，如经过二次分离，油中含水量≤4ppm.如若用于喷气燃料油水分离，因为其粘度小，油水分离比柴油更容易，油中含水量会更少(目前我国喷气燃料油水分离后油中含水量≤15ppm)。

本发明采用多种致孔剂利用化学反应机理使孔径在控制范围内形成有效孔隙率达96％以上，与国外发明的拉伸膜相比具有孔径大小稳定，与基材的结合强度坚固、不易剥离、使用寿命长并能反复冲洗使用，长期使用和温度≤300摄氏度，解决了高温油品的油水分离问题且价格低廉。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步说明

实施例一：

一、配制浸渍液：

(1)用聚四氟乙烯乳液(日本进口)加水稀释到含固量22～25％

(2)聚乙烯醇分子量200加水稀释至8～10％

(3)二甲基乙酰胺分子量87.12加水稀释至3～5％

(4)步骤(1)(2)(3)完成后，按重量比为(1)∶(2)∶(3)：＝1∶0.1∶0.05加入容器内进行搅拌，网过滤后待用；

二、将不锈钢网放入稀盐酸中进行酸洗，然后放入稀碱液中进行中和，反应后

放入清水中漂洗至水溶液呈中性；

三、将不锈钢网送入烘箱流水线内进行干燥；

四、将干燥后的不锈钢网全浸渍在液体内，然后进行第一次烧结，烧结温度第一温区50～80摄氏度；第二温区100～120摄氏度；第三温区170～200摄氏度，全程烧结时间10～20分钟；

五、将第一次烧结过的网膜进行第二次同样烧结；

六、将第二次烧结过的网膜进行第三次同样烧结，烧结后的网膜孔径为0.5～1μm。聚四氟乙烯网膜结晶度40％；烧结后网膜每平方厘米至少7000万个孔。

实施例二：

制备工艺同实施例一，不同之处在于：

在第二次烧结前，在浸渍液中加入33％的硫脲水溶液，加入量为浸渍液总量的0.005～0.4％，将第一次烧结过的网膜浸渍后进行同样的第二次、第三次和第四次烧结，烧结后的网膜孔经为1～2μm；烧结后的网膜每平方厘米至少3500万个孔。

根据网膜孔径要求，可调节烧结次数获得不同孔径。

测试结果：

将不锈钢网烧结膜滤料折叠加工成圆筒，安装在静态测试台上。初始阻力≤500Pa，相对过滤精度≥0.5μm的颗粒过滤效率99.2％，柴油中含水量≥30％，经分离后油中含水量≤12ppm(一次分离)符合国家GJB689文件规定，满足运行工况要求。

本发明实践证明，能快速将0.4μm水包油的颗粒破乳、聚结、分离成2000～5000μm的水颗粒，经二次分离后油中含水量≤4ppm。

烧结滤膜孔径1～2μm的不锈钢网滤材制作的过滤器，能将粘度≥30厘托的液压油、透平油中的水，经二次分离后油中含水量≤8ppm。利用此膜耐高温的性能，可以提高油温降低粘度，处理高粘度油品的油水分离问题。

烧结滤膜孔径50～80μm的不锈钢网滤材制作的过滤器，能将气雾水分离出来，其中主要功能是将饱和状的雾水聚结成≥2000μm的水珠自动分离落入积水槽中。

该网膜与国外纸质材料相比，使用寿命大幅度提高、油水分离功效明显上升、设备运行速度提高2倍以上、分离效果在不同孔径条件下符合油水分离国家标准、堵塞系数降低、降低运行维修成本。

使用该烧结滤膜制造的油净化装置，实现对油的杂质滤除、油水分离、气雾水分离功能，其结构简单、体积小、价格低、寿命长、可靠耐用、应用范围广。

使用本发明技术生产的膜滤材，可在≤300℃情况下长期工作，处理后的气体符合国家排放标准。

另外，本烧结膜滤材耐高温、粉尘易剥离、可再生、寿命长、除尘效果好、体积小、价格便宜、运行维修费用低，也为企业提高了可观的经济效益。

该网膜还可用于各种工业窑炉的高温除尘及有益粉尘回收，经实践证明：该网膜可折叠加工成圆筒形滤袋，取代各种纤维布袋、针刺毡滤袋，其特点：可在≤300℃情况下长期使用，表面光滑、易清灰、反吹压差小、除尘效率≥99.96％，基材与膜结合牢固、相同的风量和过滤面积情况下体积小、综合评价比其它滤袋经济性好的多。该滤材特别适用于电厂、金属冶炼厂、化工厂、水泥厂、焦化厂、碳素厂等高温烟气除尘，排放标准符合国家环保要求。同时，也可以把烟气中的金属粉尘、水泥粉尘、碳粉、有机化工粉尘等回收利用，增加效益。

根据国内行业使用状况调研，大面积推广后，使我国的各种机械设备使用寿命的延长能的延长能起到一定作用，同时对特种行业需求的高温油水分离及气雾水分离，电厂、石化厂、金属冶炼厂、焦化厂、水泥厂、炭化厂高温除尘、防尘回收废品，脱硫等提供有效的滤材，其前景广阔。

Claims (9)

1.一种不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜，它采用不锈钢网作为基材，经过聚四氟乙烯乳液浸渍、烧结，在不锈钢网表面形成多孔聚四氟乙烯膜，其特征在于：多孔聚四氟乙烯膜孔径为0.5～2μm。

2.根据权利要求1所述的不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜，其特征在于：多孔聚四氟乙烯膜孔径为0.5～0.7μm，每平方厘米多孔聚四氟乙烯膜至少7000万个。

3.根据权利要求1所述的不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜，其特征在于：多孔聚四氟乙烯膜孔径1～2μm，每平方厘米多孔聚四氟乙烯膜至少3000万个。

4.根据权利要求2或3所述的任一不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜，其特征在于：聚四氟乙烯分子量至少为230万，聚四氟乙烯颗粒直径平均1.5～3μm。

5.一种不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜制备方法，它采用不锈钢网作为基材，经过聚四氟乙烯乳液浸渍、烧结，在不锈钢网表面形成多孔聚四氟乙烯膜，其操作步骤为：

一、配制浸渍液：

(1)用聚四氟乙烯乳液加水稀释到含固量22～25％

(2)聚乙烯醇分子量200加水稀释至8～10％

(3)二甲基乙酰胺分子量87.12加水稀释至3～5％

(4)步骤(1)(2)(3)完成后，按重量比为(1)∶(2)∶(3)∶＝1∶0.1∶0.05加入容器内进行搅拌，网过滤后待用；

二、将不锈钢网放入稀盐酸中进行酸洗，然后放入稀碱液中进行中和，反应后

放入清水中漂洗至水溶液呈中性；

三、将不锈钢网送入烘箱流水线内进行干燥；

四、将干燥后的不锈钢网全浸渍在液体内，然后进行第一次烧结，烧结温度第一温区50～80摄氏度；第二温区100～120摄氏度；第三温区170～200摄氏度，全程烧结时间10～20分钟；

五、将第一次烧结过的网膜进行第二次同样烧结；

六、将第二次烧结过的网膜进行第三次同样烧结，烧结后的网膜孔径为0.5～1μm。

6.根据权利要求5所述的不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜制备方法，其特征在于在第二次烧结前，在浸渍液中加入33％的硫脲水溶液，加入量为浸渍液总量的0.005～0.4％，将第一次烧结过的网膜浸渍后进行同样的第二次、第三次和第四次烧结，烧结后的网膜孔径为1～2μm。

7.根据权利要求5所述的不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜制备方法，其特征在于烧结后网膜每平方厘米至少7000万个孔。

8.根据权利要求6所述的不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜制备方法，其特征在于烧结后网膜每平方厘米至少3500万个孔。

9.根据权利要求8所述的不锈钢网烧结聚四氟乙烯膜制备方法，其特征在于稀盐酸水溶液是用98％盐酸兑水稀释到PH值2.5，稀碱水溶液时用96％碱兑水稀释到PH值11～12。