CN103239942B - 含有短纤维共混物的过滤毡及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含有短纤维共混物的过滤毡及其制备方法，所述过滤毡中的共混物由10-50重量份P84短纤维、30-80重量份芳香族聚砜酰胺短纤维和5-30重量份对位芳纶短纤维组成。以这种短纤维共混物制成的过滤毡具有较高的透气性，更高的强度，提高了粉尘过滤效率，降低滤料阻力，改善了过滤毡的过滤性能。该过滤毡还具有更好的耐水解性，可以有效延长过滤毡的使用寿命。

Description

含有短纤维共混物的过滤毡及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种过滤材料及其制备方法，尤其涉及一种含有短纤维共混物的过滤毡及其制备方法。
背景技术
对位芳纶纤维，全称：聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，简称芳纶1414，英文名称：poly-p-phenylene terephthamide，对苯二胺与对苯二甲酰氯缩合聚合而成的全对位聚芳酰胺。国外商品名Kevlar。中国称芳纶。由于分子链的刚性，有溶致液晶性，在溶液中在剪切力作用下极易形成各向异性态织构。具有高耐热性，玻璃化温度在300℃以上，热分解温度高达560℃，180℃空气中放置48小时后强度保持率为84％。具有高抗拉强度和起始弹性模量，纤维强度0.215牛顿/旦，模量4.9～9.8牛顿/旦。
芳香族聚砜酰胺纤维是一种在高分子主链上含有砜基(-SO2-)的芳香族聚酰胺纤维，为三元无规共聚物，英文名称为Polysulfonamidefibre，简称PSA纤维。由于芳砜纶大分子主链上存在强吸电子的砜基，通过苯环的双键共轭作用，使芳砜纶纤维分子结构稳定，具有很好的耐水解性，阻燃性和耐高温性。
对位芳纶纤维和芳香族聚砜酰胺纤维由于其横截面为圆形或椭圆形，使得纤维不能自然弯曲，呈棒状，纤维之间的抱合力与缠结力几乎为零。并且由于圆形或椭圆形的截面使得纤维的表面积较小，在过滤粉尘时，过滤精度不够高。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一提供一种含有短纤维共混物的过滤毡，具有更好的过滤精度和透气性，较低的机器运行阻力，同时还具有更好的耐酸性和耐水解性，可以延长过滤毡的使用寿命。
本发明所要解决的技术问题之二提供一种短纤维共混物的过滤毡的制备方法。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种含有短纤维共混物的过滤毡，所述共混物由下述组分按重量份组成：
P84短纤维10-50份；
芳香族聚砜酰胺短纤维30-80份，
对位芳纶短纤维5-30份。
优选的，所述共混物由下述组分按重量份组成：
P84短纤维20-40份；
芳香族聚砜酰胺短纤维40-70份；
对位芳纶短纤维10-25份。
进一步优选的，所述共混物由下述组分按重量份组成：
P84短纤维25-30份；
芳香族聚砜酰胺短纤维50-60份；
对位芳纶短纤维15-20份。
最优的，所述共混物由下述组分按重量份组成：
P84短纤维25份；
芳香族聚砜酰胺短纤维55份；
对位芳纶短纤维15份。
本发明还提供了上述含有短纤维共混物的过滤毡的方法，包含以下步骤：
(1)将所述的P84短纤维、芳香族聚砜酰胺短纤维和对位芳纶短纤维捆的卷曲短纤维团开松，然后把开松后的短纤维制成均匀的混合物；
(2)使用标准梳理和交叉卷绕设备，将这些短纤维转变成交叉错叠的细毡；
(3)在标准针刺机或水刺机上将细毡粗缝或微微加固，将两片以上的细毡合并，并且在两面上针刺以制得所述过滤毡。
P84纤维，又称聚酰亚胺纤维，分子结构中含有 酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，英文名Polyimide(简称PI)。可在260℃以下连续使用，瞬时温度可达280℃，瞬时温度每年不超过200h，其制成滤料后在使用中有诸多限制，如进入滤袋的废弃需要进行脱硫处理，氮氧化合物必须小于600mg/Nm3，硫氧化合物必须小于600mg/Nm3，含氧量必须小于16％Vol，含水量必须小于35％Vol，否则滤料会水解，降低毡的拉伸强度，对制成的过滤毡使用寿命起了很大制约。
芳香族聚砜酰胺纤维和对位芳纶纤维的横截面都是圆形或椭圆形，而P84纤维的横截面为三叶形。P84纤维三叶形的横截面形成了非常高的纤维表面积系数，与圆形或椭圆形截面相比，提高了80％左右的表面积，增大了捕集尘粒的机会，使得粉尘大部分被集中到滤料的表面，很难渗透到滤料的内部堵塞空隙，降低运行阻力。同时由于纤维不规则，使其内应力大小不同，分布不均匀，而使得纤维自然卷曲，所以纤维之间具有较强的抱合缠结力，而圆形或椭圆形截面的纤维如芳香族聚砜酰胺纤维和对位芳纶纤维不能自然弯曲，呈棒状，纤维之间的抱合力与缠结力几乎为零，因此在圆形或椭圆形截面的纤维如芳香族聚砜酰胺纤维和对位芳纶纤维中添加三叶形截面的P84纤维后的过滤毡，不但能够提高过滤毡的过滤精度和降低设备运行阻力，而且由于纤维之间的抱和缠结力的增强，使毡层与基布之间的抱合力增加，即使过滤风速增加，毡层也不易从基布上剥离脱落。
进一步的，发明人发现：由于P84纤维在使用时氮氧化合物必须小于600mg/Nm3，硫氧化合物必须小于600mg/Nm3，含氧量必须小于16％Vol，含水量必须小于35％Vol，否则滤料会水解。但是芳砜纶纤维在大分子主链上存在强吸电子的砜基，通过苯环的双键共轭作用，使芳砜纶纤维分子结构更加 稳定，其与P84纤维共混物制得的过滤毡，特别是与P84纤维和对位芳纶纤维三者共混物制得的过滤毡在不损失过滤性能的情况下其耐水解性能效果特别显著，这也提供了延长滤袋寿命和降低设备成本的可能性。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明的含有短纤维共混物的过滤毡具有较高的过滤精度、较低的设备运行阻力，并且具有更好的耐酸性和耐水解性，可以有效延长过滤毡的使用寿命。该过滤毡还具有较高的透气性，提高粉尘过滤效率，降低滤料阻力，改善了过滤毡的过滤性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
按表3所对应的实施例1数据称取各组分，将三种不同类型短纤维捆的卷曲短纤维(P84短纤维、芳香族聚砜酰胺短纤维和对位芳纶短纤维规格2D×51mm)团开松，然后把开松后的短纤维制成均匀的混合物，使用标准梳理和交叉卷绕设备，将这些短纤维转变成交叉错叠的细毡，在标准针刺机上将细毡粗缝，将两片细毡合并，并且在两面上针刺以制得所述过滤毡，所得过滤毡克重为500g/m2。
以GB/T 5453-1997《纺织品织物透气性的测定》为参考标准，用YG461E/II型数字式透气量仪来测定透气性。测定环境温度为20℃，相对湿度65％，试样压差200Pa，试样尺寸为半径15cm的圆形试样。
以GB/T 6719-2009《袋式除尘器技术要求》中附录A《滤料静态过滤性能检测》和附录B《滤料动态过滤性能测试》为参考标准，用滤料静态过滤性能测试仪和滤料动态过滤性能测试仪来测定阻力特性、除尘特性和清灰特性。试样尺寸为半径15cm的圆形试样。
显然，在本实施例中，在将这些短纤维转变成交叉错叠的细毡后，也可以在标准水刺机上将细毡粗缝或微微加固，将两片以上的细毡合并，并且在两面上水刺以制得所述过滤毡；在将这些短纤维转变成交叉错叠的细毡后，也可以在标准针刺机或水刺机上将细毡粗缝或微微加固，将这些细毡中的两片或两片以上放置在基布的上下二面，并且在两面上针刺或水刺以制得过滤毡，例如采用基布规格为20支双股纯芳香族聚砜酰胺纱线织成，其克重为120g/m2，所得过滤毡克重为500g/m2。显然采用常规的方法也可制备本发明的过滤毡，同样地，实施例2和实施例3均相同。
表1：透气性实验和阻力、除尘和清灰特性实验表
如上表结果所示，该过滤毡与100％芳砜纶过滤毡相比，具有较高的透气性，提高粉尘过滤效率，降低滤料阻力。且以上各参数均符合国标要求。
实施例2
按照表3所对应的实施例2数据称取各组分，采用实施例1所述方法进行制备，制得本实施例的过滤毡。分别经过强酸和强碱处理，使用条样法测 定其强力保持率，强力保持率越高，表明其性能越好。
实验仪器为HD026N+型电子织物强力仪。以FZ/T 60005-1991《非织造布断裂强力及断裂伸长的测定》、GB/T 3923-1983《机织物断裂强力及断裂伸长的测定》和GB/T 6719-2009中附录D滤料耐腐蚀性检测为参考标准。环境温度为20℃，相对湿度为65％，织物夹持长度为200mm，拉伸速度为100mm/min，预加张力为2N，试样尺寸为30cm×5cm。
表2：耐酸水解性和耐碱水解性实验表
结果如上表所示，该过滤毡与纯对位芳纶纤维过滤毡或纯P84纤维过滤毡相比较，具有较好的耐酸性和耐水解性，可以有效延长过滤毡的使用寿命。
实施例3
按照表3所对应的实施例3数据称取各组分，采用实施例1所述方法进行制备，制得本实施例的过滤毡。
表3：过滤毡纤维原料成分表   单位：公斤
    P84短纤维   PSA短纤维   芳纶1414短纤维
 实施例1过滤毡   10   80   5
 实施例2过滤毡   50   30   30
 实施例3过滤毡   30   60   20

Claims (2)

1.一种含有短纤维共混物的过滤毡，其特征在于，所述共混物由下述组分按重量份组成：
P84短纤维50份；
芳香族聚砜酰胺短纤维30份；
对位芳纶短纤维30份。
2.制备权利要求1所述的含有短纤维共混物的过滤毡的方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)将所述的P84短纤维、芳香族聚砜酰胺短纤维和对位芳纶短纤维捆的卷曲短纤维团开松，然后把开松后的短纤维制成均匀的混合物；
(2)使用标准梳理和交叉卷绕设备，将这些短纤维转变成交叉错叠的细毡；
(3)在标准针刺机或水刺机上将细毡粗缝或微微加固，将两片以上的细毡合并，并且在两面上针刺或水刺以制得所述过滤毡。
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