CN102179106A - 一种玻纤滤料后处理用整理剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玻纤滤料后处理用整理剂，1L所述整理剂中包括如下组分：聚四氟乙烯分散乳液、耐高温含氟聚丙烯酸酯类柔软剂、有机硅类拒水剂、硅氧烷偶联剂、乳化剂、无机盐类催化剂，阴离子型发泡剂、渗透剂、稳定剂、水，所述整理剂的粘度在35-100mPa·s。本发明的优点是使整理剂在滤料中分布较为均匀，减少了泳移现象，滤料带液率低，而且节约了大量的水资源、电能和热能；经处理的滤料柔软性明显提高，其柔韧性增强，耐折性变好，其玻纤寿命可延长到15个月左右；玻纤滤料成本略低，工艺简单，并能在保证使用性能的情况下寿命延长三个月左右。
Description
技术领域
本发明所涉及的是一种高温烟气除尘领域的玻纤过滤材料后处理工艺，具体说一种玻纤滤料后处理用整理剂。
背景技术
钢铁工业、冶金工业和水泥工业所产生的烟尘不仅温度高、浓度大，而且成分十分复杂，严重污染空气环境。随着经济快速发展和人们环保意识不断增强，国家对环保问题日益重视，特别在烟尘重污染领域，制定了严格的行业排放标准，其很多行业的烟尘颗粒排放要求低于50mg/m3。
玻璃纤维由于具有耐高温、高强力、优异的尺寸稳定性和良好的耐酸碱腐蚀性，越来越受到环保行业的青睐。玻璃纤维过滤材料能够在260℃高温下长期稳定使用，强力往往可达到2000N以上，尺寸稳定性大于99％，耐酸碱性良好，其制成的滤袋被广泛应用于钢铁行业等高温气体除尘领域。但玻璃纤维性脆，耐折性能差，制成的玻纤滤袋耐磨性能较差，易破袋而无法使用，平均寿命在1年左右，远低于化纤滤袋的3年。
为了改善玻纤滤料的耐磨性，提高滤袋的使用寿命，大多数厂家除了选用超细玻纤作为加工原料之外，还对玻纤滤料进行后处理。目前市场上的各家公司大都采用“浸渍-压轧-预烘-焙烘”方式对滤料表面进行后整理。专利CN 201578934U介绍了一种针对玻纤膨体机织涂层过滤毡，它采用常规表面涂层的整理方式，对玻璃纤维机织布的上下层表面进行聚四氟乙烯薄膜涂层；专利CN 101564620A公布了一种用于陶瓷业烟尘过滤的玻纤滤料，它是采用聚四氟乙烯乳液、聚丙烯酸酯、防水剂等组分，采用浸-轧方式对玻纤滤料进行后处理，使用寿命提高到10个月以上；专利CN 2825066Y述及了一种覆膜和后处理相结合的玻纤滤料，它具体是在玻纤过滤布表面上覆盖有一层膨化微孔聚四氟乙烯薄膜，并且玻璃纤维过滤布与聚四氟乙烯薄膜之间设有一层耐高温氟聚物后处理层，采用浸轧方法施加氟聚物后处理层，其除尘效率可达到99％以上，使用寿命可延长2-3倍。
玻纤滤料现有后处理技术中大都采用浸轧整理，上胶率约占滤料布克重的12-25％，这种整理方式不但在生产中浪费大量水资源、烘燥能量和电能，要求烘箱长度较长，生产速度较慢，产量低，并且还会发生聚四氟乙烯等有效成分的泳移，造成滤料上胶不匀，从而导致滤料的剥离强力不匀；现有后处理配方中的聚四氟乙烯等有效成分浓度较低，不利于均匀包覆在玻璃纤维上；现有玻纤滤料经后处理后，滤料较硬挺，柔软性能很差，耐折性很差，直接影响滤料的最终使用寿命；采用聚四氟乙烯薄膜覆膜的方式虽能延长玻纤滤料使用寿命，但成本过于高昂，不利于市场推广。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能缓解目前因浸轧处理而导致玻纤滤料存在柔软性和耐折性能较差、使用寿命降低问题的玻纤滤料后处理用整理剂。
技术方案：为了解决上述技术方案，本发明所采用的技术方案为：一种玻纤滤料后处理用整理剂，所述整理剂1L中包括如下组分：聚四氟乙烯分散乳液320-650ml/L、耐高温含氟聚丙烯酸酯类柔软剂100-480ml/L、有机硅类拒水剂80-180ml/L、硅氧烷偶联剂2-10ml/L、乳化剂0.3-2ml/L、催化剂0.05-1.55g/L，阴离子型发泡剂1-20g/L、渗透剂0.5-40g/L、稳定剂5-20g/L，所述整理剂的粘度控制在在35-100mPa·s。
由于在上述整理剂配方中加入耐高温型含氟聚丙烯酸酯类柔软剂、硅氧烷基类偶联剂，解决了聚四氟乙烯粒子与玻璃纤维连接性不好的缺点；有机硅类拒水剂的加入提高了玻纤滤料的拒水拒油效果，水接触角达到120°；发泡剂采用阴离子型表面活性剂，为了提高泡沫稳定性，在整理剂中加入稳定剂以提高泡沫壁厚度和粘度，增强泡沫韧度，加入适量渗透剂是为了提高整理剂的渗透能力，使泡沫更好地进入滤料内部。
所述整理剂中的各组分的优选方案如下：
所述聚四氟乙烯分散乳液的固含量为40-75％，PH值在7-8。
所述耐高温含氟聚丙烯酸酯类柔软剂是丙烯酸酯类单体与氟共聚接枝而成的，其有效成分在45-70％，分子量在5000-50000。
所述乳化剂是O/W型阴离子型乳化剂、O/W型非离子型乳化剂；其中，所述O/W阴离子型乳化剂包括三乙醇胺脂肪酸盐、聚氧乙烯烷基酚醚硫酸盐、烷基磺酸盐；所述O/W型非离子型乳化剂包括聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、脂肪酸聚氧乙烯酯磷酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯苄基联苯酚醚。
所述催化剂是包括无机盐类如锌、铅、钡等金属的醋酸盐、和金属皂类如脂肪酸盐中的一种。
所述渗透剂阴离子型和非离子型渗透剂；其中，所述阴离子型渗透剂包括丁二酸二异辛酯磺酸钠、苄基萘磺酸钠、烷基萘磺酸钠、蓖麻油丁二酸醋磺酸钠、脂肪酰胺N-甲基牛磺酸钠盐；所述非离子型渗透剂包括聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯。
所述稳定剂为纤维素类或合成高分子类，具体包括硬酯酸铵、十二醇、N-十八烷基琥珀酰胺磺酸盐、羟乙基纤维素、海藻酸钠、聚丙烯酸钠。
有益效果：与现有技术相比，本发明对玻纤滤料进行泡沫涂层整理，并提高整理剂的浓度。这不但使整理剂在滤料中分布较为均匀，减少了泳移现象，而且节约了大量的水资源、电能和热能；玻纤滤料经整理后，滤材上胶量由浸渍整理时的12-25％下降到7-15％，上胶量均匀分布，柔软性良好，质量稳定，耐化学腐蚀性、拒水拒油性能好、易清灰、容易进行工业化生产，能够替代目前使用的严重耗水耗能的浸轧整理，而且耐折性变好，其玻纤寿命可延长到15个月左右。
附图说明
图1为本发明制备的玻纤滤料单面涂层结构；
图2为本发明制备的玻纤滤料双面涂层结构。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进一步说明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
利用本发明中所述的整理剂以及采用该整理剂进行处理的方法制得的玻纤滤料经双面涂层整理剂整理后，提高了毡材的耐磨性，延长了使用寿命。对于同种玻纤滤料，分别采用市场上通用的浸轧方式和本发明所采用的泡沫涂层方式对玻纤滤料进行整理，经检测，其主要性能指标如表1所示。
表1与现有玻纤滤料性能指标对比
注：弯曲长度可直观地评价柔软性，弯曲长度大则越硬挺，反之则柔软，测试时采用5cm宽；耐折性直接影响玻纤滤料的寿命。
在产业化生产时，采用本发明整理剂处理玻纤类滤料与浸轧法相比，每生产1万m2滤料可节约5-10吨水、3000-6000度电和1000-1300m3天然气。
从上述指标中能够看出，利用本发明所涉及的制备方法制成的玻纤滤料，具有较好的剥离强力、拉伸强力，柔软性能与手感有一定的改善，其中耐折性比浸轧处理后的提高18.9％，其使用寿命也延长了三个月，完全可以满足实际要求。而且在生产过程中节约了水、电和油气资源，降低了成本。
下面通过实施例具体阐述本发明。
实施例1：
(1)滤料生产：使用细度为5.5μm、长度51mm玻璃纤维制备滤料，两层为无纺层，中间一层机织布复合而成，克重708g/m2，厚度2.0mm。
(2)配制整理剂：聚四氟乙烯分散乳液350ml/L、耐高温含氟聚丙烯酸酯类柔软剂455ml/L、有机硅类拒水剂85ml/L、硅氧烷偶联剂4.2ml/L、乳化剂0.6ml/L、催化剂0.10g/L，阴离子型发泡剂3.0g/L、渗透剂2.8g/L、稳定剂12.2g/L、将配方中的各原料经搅拌均匀后加水配至1升，经机械搅拌使整理液均匀，整理液粘度为68mPa s。
其中，聚四氟乙烯分散乳液的固含量40％，PH值为7；乳化剂是三乙醇胺脂肪酸盐；所述无机盐类催化剂是醋酸锌；渗透剂是丁二酸二异辛酯磺酸钠；稳定剂羟乙基纤维素；耐高温含氟聚丙烯酸酯类柔软剂是丙烯酸酯类单体与氟共聚接枝而成，其有效成分在45-70％，分子量在5000-50000。
(3)泡沫生成：泡沫生成器设备中的转子速度为2000rpm，发泡比为4倍。
(4)涂层工艺：对滤料双面进行刮刀泡沫涂层，在泡沫管道处施加0.15KPa气压，单面的涂层厚度约为0.9mm，上胶率为14.2％，车速在5m/min。
(5)烘燥工艺：经涂层后需对材料进行预烘和焙烘，预烘温度在120℃，焙烘温度为185℃，烘燥时间为3min。
所制成的玻纤滤料如图2所示，中间一层机织布2，在中间层的上面和下面为无纺层1，在每个无纺层1的内部和外部均有泡沫涂层3。
该结构的玻纤滤料经性能检测结果为：
克重为808.54g/m2，厚度2.1mm，剥离强力38.62N，经向拉伸强力3215N，纬向拉伸强力3178N，透气量17.8L/m2.s，水接触角123°，弯曲长度为25.4cm，耐折次数为2675次/15mm·1.5kg。
实施例2：
(1)滤料生产：使用细度为4.5μm、长度60mm玻璃纤维制备滤料，两层为无纺层，中间一层机织布复合而成，克重685g/m2，厚度1.9mm。
(2)配制整理剂：聚四氟乙烯分散乳液400ml/L、耐高温含氟聚丙烯酸酯类柔软剂400ml/L、有机硅类拒水剂110ml/L、硅氧烷偶联剂4.7ml/L、乳化剂0.69ml/L、催化剂0.22g/L，阴离子型发泡剂9.8g/L、渗透剂16.6g/L、稳定剂18.5g/L、将配方中的各原料经搅拌均匀后加水配至1升，经机械搅拌使整理液均匀，整理液粘度为82mPa s。
其中，聚四氟乙烯分散乳液的固含量75％，PH值为8；乳化剂是聚氧乙烯烷基酚醚硫酸盐；无机盐类催化剂是醋酸铅；渗透剂是苄基萘磺酸钠；所述稳定剂为十二醇；
(3)泡沫生成：泡沫生成器设备中的转子速度为4200rpm，发泡比为10倍。
(4)涂层工艺：对滤料双面进行刮刀泡沫涂层，在泡沫管道处施加0.10KPa气压，单面的涂层厚度约为0.8mm，上胶比8.2％，车速在7m/min。
(5)烘燥工艺：经涂层后需对材料进行预烘和焙烘，预烘温度在120℃，焙烘温度为185℃，烘燥时间为2.5min。
所制成的玻纤滤料经性能检测结果为：
克重为741.2g/m2，厚度1.9mm，剥离强力29.21N，经向拉伸强力3375N，纬向拉伸强力3394N，透气量25.8L/m2.s，水接触角115°，弯曲长度为19.4cm，耐折次数为3148次/15mm·1.5kg。
实施例3：
(1)滤料生产：使用细度为5.5μm、长度51mm玻璃纤维制备滤料，两层为无纺层，中间一层机织布复合而成，克重740g/m2，厚度1.8mm。
(2)配制整理剂：聚四氟乙烯分散乳液620ml/L、耐高温含氟聚丙烯酸酯类柔软剂100ml/L、有机硅类拒水剂170ml/L、硅氧烷偶联剂8.7ml/L、乳化剂1.92ml/L、无机盐类催化剂1.55g/L，阴离子型发泡剂20g/L、渗透剂38g/L、稳定剂20g/L，将配方中的各原料经搅拌均匀后加水配至1升，经机械搅拌使整理液均匀，整理液粘度为82mPa·s。
其中，聚四氟乙烯分散乳液的固含量55％，PH值为7.5；乳化剂是烷基磺酸盐；催化剂是金属皂类催化剂，如脂肪酸钡；渗透剂是聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯；稳定剂为聚丙烯酸钠。
(3)泡沫生成：泡沫生成器设备中的转子速度为3800rpm，发泡比为6.5倍。
(4)涂层工艺：双面刮刀涂层，在泡沫输送管道处施加0.05KPa压力，单面涂层厚度为0.9mm，上胶比11.67％，车速在8m/min。
(5)烘燥工艺：经涂层后需对材料进行预烘和焙烘，预烘温度在125℃，焙烘温度为195℃，烘燥时间为2.5min。
所制成的玻纤滤料经性能检测结果为：
克重为826.36g/m2，厚度1.9mm，剥离强力34.08N，经向拉伸强力3102N，纬向拉伸强力3037N，透气量21.8L/m2.s，水接触角112°，弯曲长度为28.6cm，耐折次数为2983次/15mm·1.5kg。
实施例4：
(1)滤料生产：使用细度为7μm、长度60mm玻璃纤维制备滤料，两层为无纺层，中间一层机织布复合而成，克重760g/m2，厚度2.2mm。
(2)配制整理剂：聚四氟乙烯分散乳液320ml/L、耐高温含氟聚丙烯酸酯类柔软剂280ml/L、有机硅类拒水剂80ml/L、硅氧烷偶联剂5.7ml/L、乳化剂1.06ml/L、无机盐类催化剂0.78g/L，阴离子型发泡剂10.2g/L、渗透剂9.7g/L、稳定剂14.6g/L，将配方中的各原料经搅拌均匀后加水配至1升，经机械搅拌使整理液均匀，整理液粘度为52mPa·s。
其中，聚四氟乙烯分散乳液的固含量65％，PH值为7；乳化剂是三乙醇胺脂肪酸盐；无机盐类催化剂，如醋酸钡；渗透剂是苄基萘磺酸钠；稳定剂为海藻酸钠。
(3)泡沫生成：泡沫生成器设备中的转子速度为2500rpm，发泡比为6倍。
(4)涂层工艺：采用单面刮刀涂层，在泡沫输送管道处施加0.25KPa压力，涂层厚度为1.4mm，上胶比12.67％，车速在15.5m/min。
(5)烘燥工艺：经涂层后需对材料进行预烘和焙烘，预烘温度在130℃，焙烘温度为200℃，烘燥时间为3min。
所制成的玻纤滤料结构如图1所示，中间一层机织布2，在中间层的上面和下面为无纺层1，在其中一个无纺层1的内部和外部设有泡沫涂层3。
该结构的玻纤滤料经性能检测结果为：
克重为856.29g/m2，厚度2.3mm，剥离强力29.57N，经向拉伸强力3142N，纬向拉伸强力3103N，透气量22.3L/m2.s，水接触角112°，弯曲长度为19.7cm，耐折次数为3021次/15mm·1.5kg。
实施例5：
(1)玻纤滤料的制作：选用细度在5.5μm、长度为70mm超细玻璃纤维为原料，分别制成无纺层和机织布，机织布作为滤料基布，然后“无纺层-基布-无纺层”的结构进行针刺加固，通过针刺工艺使上、下无纺层中的玻璃纤维与基布之间能够充分钩缠，制成的产品为玻纤滤料；
(2)配制整理剂：所述整理剂的1L中包括：聚四氟乙烯分散乳液650ml/L、耐高温含氟聚丙烯酸酯类柔软剂100ml/L、有机硅类拒水剂80ml/L、硅氧烷偶联剂10ml/L、乳化剂0.3ml/L、催化剂0.05g/L，阴离子型发泡剂1g/L、渗透剂0.5g/L、稳定剂5g/L，将配方中的各原料经搅拌均匀后加水配至1升；加料顺序为：先加入乳化剂、无机盐类催化剂、硅氧烷偶联剂和部分水进行乳化，然后再添加聚四氟乙烯分散乳液、耐高温含氟聚丙烯酸酯类柔软剂、有机硅类拒水剂、渗透剂、稳定剂、水进行搅拌，最后再加入阴离子型发泡剂发泡；即得到所述整理原液，粘度控制在100mPa·s；
其中，聚四氟乙烯分散乳液的固含量70％，PH值为7.6；乳化剂是聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯；无机盐类催化剂是脂肪酸锌；渗透剂是脂肪酰胺N-甲基牛磺酸钠盐；稳定剂为硬酯酸铵。
(3)泡沫生成：采用动态泡沫生成设备将上述整理剂进行发泡，转子速度为1000rpm，压缩空气量和模头进液量取决于发泡比的大小，本发明所涉及的玻纤滤料的发泡比控制在3倍；
(4)涂层工艺：对滤料双面进行刮刀泡沫涂层，在泡沫管道处施加0.15KPa气压，单面的涂层厚度约为1.3mm，上胶量控制在30-50g/m2；车速在3.6m/min.。
(5)烘燥工艺：经涂层后需对材料进行预烘和焙烘，预烘温度在100℃，焙烘温度为220℃，烘燥时间为5min。
实施例6：
(1)玻纤滤料的制作：选用细度在5.5μm、长度为48mm超细玻璃纤维为原料，分别制成无纺层和机织布，机织布作为滤料基布，然后“无纺层-基布-无纺层”的结构进行针刺加固，通过针刺工艺使上、下无纺层中的玻璃纤维与基布之间能够充分钩缠，制成的产品为玻纤滤料；
(2)配制整理剂：所述整理剂的1L中包括：聚四氟乙烯分散乳液330ml/L、耐高温含氟聚丙烯酸酯类柔软剂300ml/L、有机硅类拒水剂180ml/L、硅氧烷偶联剂2ml/L、乳化剂2ml/L、无机盐类催化剂1.55g/L，阴离子型发泡剂15g/L、渗透剂28g/L、稳定剂10g/L，将配方中的各原料经搅拌均匀后加水配至1升；加料顺序为：先加入乳化剂、无机盐类催化剂、硅氧烷偶联剂和部分水进行乳化，然后再添加聚四氟乙烯分散乳液、耐高温含氟聚丙烯酸酯类柔软剂、有机硅类拒水剂、渗透剂、稳定剂、水进行搅拌，最后再加入阴离子型发泡剂发泡；即得到所述整理原液；
其中，聚四氟乙烯分散乳液的固含量60％，PH值为7.2；乳化剂是聚氧乙烯聚氧丙烯苄基联苯酚醚；无机盐类催化剂是醋酸锌；渗透剂是烷基萘磺酸钠；稳定剂为聚丙烯酸钠。
(3)泡沫生成：采用动态泡沫生成设备将上述整理剂进行发泡，转子速度为5000rpm，压缩空气量和模头进液量取决于发泡比的大小，本发明所涉及的玻纤滤料的发泡比控制在8倍；
(4)涂层工艺：对滤料双面进行刮刀泡沫涂层，在泡沫管道处施加0.15KPa气压，单面的涂层厚度约为0.1mm，上胶量控制在104g/m2；车速在12.5m/min.。
(5)烘燥工艺：经涂层后需对材料进行预烘和焙烘，预烘温度在160℃，焙烘温度为140℃，烘燥时间为5min。
Claims (10)
1.一种玻纤滤料后处理用整理剂，其特征在于，每升所述整理剂中包括如下组分：聚四氟乙烯分散乳液320-650ml/L、耐高温含氟聚丙烯酸酯类柔软剂100-480ml/L、有机硅类拒水剂80-180ml/L、硅氧烷偶联剂2-10ml/L、乳化剂0.3-2ml/L、催化剂0.05-1.55g/L，阴离子型或非离子型发泡剂1-20g/L、渗透剂0.5-40g/L、稳定剂5-20g/L。
2.根据权利要求1所述玻纤滤料后处理用整理剂，其特征在于，所述聚四氟乙烯分散乳液的固含量40-75％。
3.根据权利要求1所述玻纤滤料后处理用整理剂，其特征在于，所述耐高温含氟聚丙烯酸酯类柔软剂是丙烯酸酯类单体与氟共聚接枝而成的，其分子量范围在5000-50000。
4.根据权利要求1所述玻纤滤料后处理用整理剂，其特征在于，所述乳化剂为O/W型阴离子型乳化剂，或O/W型非离子型乳化剂。
5.根据权利要求4所述玻纤滤料后处理用整理剂，其特征在于，所述O/W阴离子型乳化剂包括三乙醇胺脂肪酸盐、聚氧乙烯烷基酚醚硫酸盐、烷基磺酸盐；所述O/W型非离子型乳化剂包括聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、脂肪酸聚氧乙烯酯磷酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯苄基联苯酚醚。
6.根据权利要求1所述玻纤滤料后处理用整理剂，其特征在于，所述催化剂为无机盐类催化剂或金属皂类催化剂。
7.根据权利要求6所述玻纤滤料后处理用整理剂，其特征在于，所述无机盐类催化剂是锌、铅、钡金属的醋酸盐。
8.根据权利要求1所述玻纤滤料后处理用整理剂，其特征在于，所述渗透剂是阴离子型渗透剂或非离子型渗透剂。
9.根据权利要求8所述玻纤滤料后处理用整理剂，其特征在于，所述阴离子型渗透剂包括丁二酸二异辛酯磺酸钠、苄基萘磺酸钠、烷基萘磺酸钠、蓖麻油丁二酸醋磺酸钠、脂肪酰胺N-甲基牛磺酸钠盐；所述非离子型渗透剂包括聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯。
10.根据权利要求1所述玻纤滤料后处理用整理剂，其特征在于，所述稳定剂为纤维素类稳定剂或合成高分子类稳定剂。
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