CN103691203B - Pbo纤维复合耐高温过滤毡及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PBO纤维复合耐高温过滤毡及其制备方法，所述PBO纤维复合耐高温过滤毡的制备方法，包括下述步骤：（1）将经纱玄武岩纱线和纬纱PBO纱线相互垂直交织，制成基布；（2）将PBO纤维经气流成网工艺或机械成网工艺制成PBO纤维层；（3）基布上、下面铺网叠放PBO纤维层，初步预针刺；（4）主针刺。本发明制备的PBO纤维复合耐高温过滤毡，具有耐高温、耐化学性和阻燃的特性，并且粉尘剥离率和100小时加热后强度保持率较高，运行阻力低于700Pa。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温过滤毡及其制备方法，尤其涉及一种PBO纤维复合耐高温过滤毡及其制备方法。
背景技术
在中国，电力、钢铁、化学、水泥、垃圾焚烧等“高消耗、高排放、高污染”工业的飞速发展，在给人们创造了更加富裕、方便、快捷的生活的同时，也对我国的天然资源、能源、环境的可持续发展造成了严重的威胁。这些社会工业排放的大气污染物中，主要包括高温烟气、粉尘、SOX、NOX等。如果不经过治理而直接排入大气中，会直接或间接影响到人们的呼吸系统、心血管系统、中枢神经系统、免疫系统等，并进而威胁到人体的生命安全。
工业除尘技术的主要目标是控制污染源烟气颗粒物排放、减少大气污染。目前针对工业高温烟气的处理，主要采取的有湿法除尘、电除尘、袋式除尘三种方法，其中袋式除尘器在除尘效率、一次性及长期投资费用、设备要求和性能等方面均优于湿法除尘和电除尘，将逐渐取代后两者而占据主流工业除尘器市场。袋式除尘器的核心是耐高温滤料，耐高温滤料的性能优劣将直接关系到除尘器的高效、稳定可靠、长时间运行。
随着国内外环保法规的日趋严格，世界各国对过滤器材的开发与应用越来越重视。国内、外收尘装置有惯性除尘器、旋风除尘器、湿式除尘器、袋式过滤器、静电除尘器等多种，除特殊用途外，多采用袋式过滤器（以下简称袋滤器）与静电过滤器，其中袋滤器占80%左右。袋滤器的关键部件是过滤材料。过滤材料有棉、毛、合成纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维等多种，应用最广的是玻璃纤维和合成纤维。玻璃纤维由于耐温性高、耐腐蚀、表面光滑、粉尘剥离性和尺寸稳定性好，作为过滤材料使用已有半个世纪。
目前，高温滤料行业不得不接受挑战，将注意力从“增量”转移到“提质”上来，具体包括提升滤料的过滤性能、减小过滤阻力、提高耐高温耐腐蚀性能、增加使用寿命。
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是提供一种PBO纤维复合耐高温过滤毡的制备方法。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种PBO纤维复合耐高温过滤毡。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种PBO纤维复合耐高温过滤毡的制备方法，包括下述步骤：
（1）将经纱玄武岩纱线和纬纱PBO纱线相互垂直交织，制成基布；
（2）将PBO纤维经气流成网工艺或机械成网工艺制成PBO纤维层；
（3）基布上、下面铺网叠放上述PBO纤维层，初步预针刺；
（4）主针刺，制成所述PBO纤维复合耐高温过滤毡。
进一步地，还可以包括：
（5）浸渍处理：
（6）预烘、烘干和高温定型。
步骤（5）的浸渍处理具体为：
将步骤（4）制成的所述PBO纤维复合耐高温过滤毡，在浸渍乳液中浸渍；
工艺参数：浸渍温度70-90℃，浸渍时间5-20分钟，控制带液率（即轧余率）50-150%；
所述浸渍乳液，由下述重量百分比原料组成：10-14%聚四氟乙烯乳液、1-3%硅油、0.2-0.6%偶联剂、余量为水。常温常压下将各原料搅拌混合均匀，即可制得所述浸渍乳液。
所述聚四氟乙烯乳液中聚四氟乙烯含量为55-65wt%。聚四氟乙烯乳液，可以选用美国杜邦公司牌号TE3859的聚四氟乙烯乳液。TE3859聚四氟乙烯乳液为乳白色液体，系四氟乙烯聚合后在非离子型表面活性剂存在下的分散浓缩液，聚四氟乙烯固体含量60wt%。经分散浓缩液处理后的制品，具有卓越的化学稳定性和卓越的耐化学腐蚀能力，如耐强酸、强碱、强氧化剂等，有突出的耐热、耐寒及耐摩性，长期使用温度范围为-200～250℃。还有优异的电绝缘性，且不受温度与频率的影响。
所述硅油可以为：长链烷基封端硅油DK-285、长链烷基苯SE2203硅油或道康宁公司硅油。
所述偶联剂为硅烷偶联剂。优选地，所述偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷和/或3-巯丙基三乙氧基硅烷。最优地，所述偶联剂由10-30重量份N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷和10-30重量份3-巯丙基三乙氧基硅烷组成。
N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷，CAS：1760-24-3。别名：硅烷偶联剂KH-900，国外相应牌号：A-1122(GE)；Z-6020(道康宁)；KBM-603(日本信越)。
3-巯丙基三乙氧基硅烷，CAS：14814-09-6。别名：硅烷偶联剂580，国外相应牌号：A-1891(美国GE/OSi公司)和KBM-803(日本信越化学工业株式会社)。
步骤（6）中，所述预烘温度为100-120℃；烘干温度为130-150℃；高温定型温度为210-250℃。
步骤（6）中，所述预烘、烘干和高温定型通过拉幅定型机完成。
步骤（2）中所述气流成网工艺，为本领域现有技术，具体可以为：
①纤维开包；②纤维开松-采用空气流输送纤维，以形成纤维杂乱排列的均匀纤网；③纤维混合；④纤维除杂；⑤纤维混合后喂入高速回转的锡林；⑥纤维脱落；⑦气流输送纤维凝聚成纤维网；⑧输出纤维网-由气流均匀输送凝聚在网帘上，形成三维分布，纵横向强力差异小的纤维网。
步骤（2）中所述机械成网工艺，为本领域现有技术，具体可以为：
①开松：通过开松机对PBO纤维进行开松，使其达到蓬松状态；
②梳理：送入梳理机梳理成纤网；
③铺网：使用铺网机进行铺网。
在本发明中，所述的PBO纤维，化学名为聚对苯撑苯并二噁唑纤维，又称聚对苯亚基苯并双噁唑纤维，Poly-p-phenylenebenzobisthiazole，是现有的含芳香杂环的苯氮聚合物里性能最优秀的一种化合物。其强度、模量、耐热性和抗燃性好，耐冲击性、耐摩擦性和尺寸稳定性均很优异，并且质轻而柔软，尤其适合做高温过滤用耐热过滤毡。
PBO作为21世纪超性能纤维，具有十分优异的物理机械性能和化学性能，其强力、模量为Kevlar(凯夫拉)纤维的2倍并兼有间位芳纶耐热阻燃的性能，而且物理化学性能完全超过迄今在高性能纤维领域处于领先地位的Kevlar纤维。一根直径为1毫米的PBO细丝可吊起450千克的重量，其强度是钢丝纤维的10倍以上。
本发明还提供了一种PBO纤维复合耐高温过滤毡，采用上述方法制备而成。
采用本发明制备的PBO纤维复合耐高温过滤毡，具有耐高温、耐化学性和阻燃的特性，并且粉尘剥离率和100小时加热后强度保持率较高，运行阻力低于700Pa。
具体实施方式
实施例1
PBO纤维复合耐高温过滤毡的制备方法，包括下述步骤：
（1）将经纱玄武岩纱线和纬纱PBO纱线在喷气织机相互垂直交织，制成基布；控制，经纱密度:纬纱密度=1:1，基布克重400g/m2。
（2）将PBO纤维经机械成网工艺，制成PBO纤维层；
①开松：通过开松机对PBO纤维进行开松，使其达到蓬松状态；②梳理：送入梳理机梳理成纤网；③铺网：使用铺网机进行铺网。
（3）基布上、下面铺网叠放上述PBO纤维层，初步预针刺；
（4）主针刺，制成所述PBO纤维复合耐高温过滤毡。
最终制得的PBO纤维复合耐高温过滤毡，为三层层状结构，第一层为PBO纤维层；第二层为基布，所述基布由经纱玄武岩纱线和纬纱PBO纱线交织而成；第三层为PBO纤维层。
表1：PBO纤维复合耐高温过滤毡材料克重表
| 克重 | |
| PBO纤维层（第一层） | 200g/m2 |
| 基布（第二层） | 400g/m2 |
| PBO纤维层（第三层） | 200g/m2 |
实施例2
在实施例1制备的PBO纤维复合耐高温过滤毡基础上，进一步地，增加下述步骤：
（5）浸渍处理：
按表2对应实施例2称取各原料，常温常压下将各原料搅拌混合均匀，即可制得所述浸渍乳液。
将步骤（4）制成的所述PBO纤维复合耐高温过滤毡，在上述浸渍乳液中进行浸渍处理，工艺参数：浸渍温度80℃，浸渍时间10分钟，控制带液率（即轧余率）100%。
（6）在拉幅定型机中预烘、烘干和高温定型，控制预烘温度为110℃；烘干温度为140℃；高温定型温度为230℃。
表2浸渍乳液配方表单位：公斤
实施例3
实施例3与实施例2基本相同，唯一区别在于：浸渍乳液配方不同。
按表2对应实施例3称取各原料，常温常压下将各原料搅拌混合均匀，即可制得浸渍乳液。
实施例4
实施例4与实施例2基本相同，唯一区别在于：浸渍乳液配方不同。
按表2对应实施例4称取各原料，常温常压下将各原料搅拌混合均匀，即可制得浸渍乳液。
实施例5
实施例5与实施例2基本相同，唯一区别在于：浸渍乳液配方不同。
按表2对应实施例5称取各原料，常温常压下将各原料搅拌混合均匀，即可制得浸渍乳液。
测试例
依据HJ/T324-2006环境保护产品技术要求袋式除尘器用滤料，进行粉尘剥离率和100小时加热后强度保持率测试，具体数据见下表。
表3：测试数据表
| 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 粉尘剥离率，% | 87 | 83 | 84 | 74 |
| 100小时加热后强度保持率，% | 98 | 94 | 95 | 89 |
实施例2-4与实施例5相比较，增加浸渍处理，粉尘剥离率和100小时加热后强度保持率均得到了大幅提高。
特别的，实施例2与实施例3-4相比较，浸渍处理的浸渍乳液中偶联剂N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷和3-巯丙基三乙氧基硅烷复配使用，协同增效，粉尘剥离率和100小时加热后强度保持率均得到了大幅提高。
Claims (3)
1.一种PBO纤维复合耐高温过滤毡的制备方法，包括下述步骤：
(1)将经纱玄武岩纱线和纬纱PBO纱线相互垂直交织，制成基布；
(2)将PBO纤维经气流成网工艺或机械成网工艺制成PBO纤维层；
(3)基布上、下面铺网叠放上述PBO纤维层，初步预针刺；
(4)主针刺，制得所述PBO纤维复合耐高温过滤毡；
(5)浸渍处理；
(6)预烘、烘干和高温定型；
所述步骤(5)的浸渍处理为：
将步骤(4)制成的所述PBO纤维复合耐高温过滤毡，在浸渍乳液中浸渍；
所述浸渍乳液，由下述重量百分比原料组成：10-14％聚四氟乙烯乳液、1-3％硅油、0.2-0.6％偶联剂、余量为水；
所述偶联剂由10-30重量份N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷和10-30重量份3-巯丙基三乙氧基硅烷组成。
2.如权利要求1所述的PBO纤维复合耐高温过滤毡的制备方法，其特征在于：
步骤(6)中，所述预烘温度为100-120℃，烘干温度为130-150℃，高温定型温度为210-250℃。
3.一种PBO纤维复合耐高温过滤毡，采用权利要求1-2中任一项所述方法制备而成。
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