CN103726322A

CN103726322A - 烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶、制备方法及使用方法

Info

Publication number: CN103726322A
Application number: CN201310633129.1A
Authority: CN
Inventors: 蒋树军; 王玉华; 齐贵山
Original assignee: SHANDONG XINLI ENVIRONMENTAL PROTECTION MATERIAL CO Ltd
Current assignee: Shandong Xingguo Xinli Holding Group Co.,Ltd.
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: CN103726322B

Abstract

本发明属于表面处理剂，具体涉及一种烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶、制备方法及使用方法，以重量百分数计，原料组分：分散液：35-55；高温硅油：15-40；发泡剂：0.4-1；增稠剂：0.5-2；硬脂酰胺：0.1-0.6；偶联剂：2-5；乳化剂：0.4-1；酒精：2-5；NaOH：0.1-0.5；水：余量。本发明发泡涂层胶过滤精度高、排放浓度低，泡沫涂层滤料的除尘率高，使得泡沫涂层滤料具有较好的疏水性、硬挺感和尺寸稳定性，改善泡沫涂层滤料的手感和外观，提高产品的视觉和触觉效果。改善泡沫涂层滤料的内在质量，提高泡沫涂层滤料的使用性能，充分发挥纤维性能和结构特征。

Description

烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶、制备方法及使用方法

技术领域

本发明属于表面处理剂，具体涉及一种烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶、制备方法及使用方法。

背景技术

烟气过滤材料包括聚苯硫醚纤维、P84纤维、涤纶纤维、亚克力纤维、丙纶纤维等，为了提高滤料的除尘率、耐磨性、耐高温性，需要对织成织物或针刺毡等进行后整理，后整理过程为先将织成织物或针刺毡涂覆上涂层液，再烘干，在织成织物或针刺毡表面形成一层有机膜。发泡涂层就是在浓度较高的整理工作液中加入发泡剂(一般为表面活性剂)再利用发泡设备使其与空气混合。形成一定质量的泡沫，然后通过泡沫施加器把泡沫均匀施加到织物表面的一种加工工艺。在织物的表面涂覆泡沫胶层，利用该涂膜层提高过滤精度等性能。

泡沫涂层后整理的作用概括起来就是在滤料表面涂层，改变产品的内在质量，提高产品品质、功能和使用性能，赋予滤料额外的附加值，赋予滤料特殊功能，提高企业的竞争力。

发明专利CN101270546公开了一种高温烟气滤料功能性后整理方法，向涂层液里添加了氢氧化镁、氢氧化铝、蒙脱土或高岭土的粉体。发明专利200910012815.0也公开了一种高温烟气过滤材料后整理使用的含二氧化硅的涂层液。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶、制备方法及使用方法，发泡涂层胶过滤精度高、排放浓度低，泡沫涂层滤料的除尘率高，使得泡沫涂层滤料具有较好的疏水性、硬挺感和尺寸稳定性，改善泡沫涂层滤料的手感和外观，提高产品的视觉和触觉效果。改善泡沫涂层滤料的内在质量，提高泡沫涂层滤料的使用性能，充分发挥纤维性能和结构特征。

本发明所述的烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶，以重量百分数计，包括如下的原料组分：

所述的烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶，以重量百分数计，优选如下的原料组分：

分散液为聚四氟乙烯乳液，固含量60%，生产厂家为中昊晨光化工研究院有限公司或者浙江金华永和氟化工有限公司。由于使用聚四氟乙烯乳液，其耐化学腐蚀性强，在无机酸中，除强氧化性酸外，不受其它酸腐蚀。聚四氟乙烯俗称塑料王，具有极强的耐腐蚀性能，在王水中聚四氟乙烯纤维72小时强力基本上不衰减。在一般工况中含有大量的SO₂、NO₂、溴和O₂，与水反应产生酸类物质，要求滤料对酸具有很强的抵抗性，滤料中每种纤维的抗腐蚀性能非常优异，所以使用发泡涂层胶提高滤料的抗腐蚀性能。耐酸耐碱性能得到提高，摩擦系数减小，同时具有耐磨耐高温、憎水性，并且不受粉尘化学性质影响，还具有不粘性，适用于过滤未经冲淡的高浓度粘性粉尘。

高温硅油为PF-6582A，固含量为30%。生产厂家为浙江传化化工有限公司。

高温硅油，耐温温度为400度，耐温温度与聚四氟乙烯耐温基本一致，减少采用苯甲基硅油在过滤材料使用时，使苯甲基硅油分解。使用高温硅油后进一步提高化学纤维的耐氧化性和耐腐蚀性。特别是添加耐高温硅油后，增加PPS滤料耐氧化性能。由于PPS最大缺点就是耐氧化性差，在所有的化学纤维中PPS的耐氧化性是最差的纤维，所以使用耐高温硅油提高PPS的耐氧化性。耐氧化性能提高后，同时就能提高PPS的使用温度。在热电厂使用PPS滤料，都有明确行业要求，含氧量小于8%，温度在120-140度。而使用本发明后的PPS滤料，PPS滤料能在含氧量小于10%的工况中使用，而且使用温度能达到160度。

发泡剂为NaHCO₃溶液。生产厂家为上海实意化学试剂有限公司。

NaHCO₃发泡剂为白色晶体，密度2.159g/cm³，碳酸氢钠发泡剂具有安全、吸热分解、成核效果好的优点，产生的气体为CO₂，含有CO₂聚合物在常压下高温加热时，就会将闭孔结构转化为开孔结构，形成直径在1-20μm的微孔。且碳酸氢钠是典型的无机吸热型发泡剂，并且其发气量大，原料易得，价格便宜，能获得均匀的泡孔结构。

发泡剂的含量决定了滤料表面泡孔的分布和是否能生成有效的泡孔，发泡剂太少，泡孔分布不均匀，泡孔过少，将影响透气性能；发泡剂过多，滤料表面无法成膜本，无法达到规定的过滤效率。

增稠剂为em-618，生产厂家为上海谊品精细化工有限公司。增稠剂决定了工作液的粘度，增稠剂过少，粘度过低，工作液无法在滤料表面形成涂层；增稠剂过多，粘度过高，发泡过程中气体无法排除，从而无法在滤料表面形成泡孔。

乳化剂为吐温80，生产厂家为上海久亿化学试剂有限公司。

偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷A-151，生产厂家为哈尔滨化研化工有限公司。

烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的制备步骤如下：

（1）将偶联剂、乳化剂、酒精混合后研磨15-25分钟得到助剂分散液，将助剂分散液放入发泡机内，45-55%总水质量的水；

（2）将聚四氟乙烯乳液与耐高温硅油、助剂分散液、硬脂酰胺共混后，加NaOH调节PH为7-8；

（3）加入增稠剂、发泡剂，加入剩余的水后，进行搅拌发泡，搅拌速度转速100-960转/min；发泡时间为10-20min，得到粘度为8-12pa.S得到发泡涂层胶。

发泡比控制在1：3-1：6。

发泡比是表征泡沫密度的重要参数，发泡比与泡沫密度成反比关系，发泡比越大施加于织物上的工作液量就越少，带液率就会越低；相反则带液率就会越高。发泡比主要对工作液中的有效成分在滤料表面的含量造成影响，进而影响滤料的透气性能，因此发泡比的大小对最终滤料的过滤阻力影响巨大。

发泡涂层胶的泡沫直径控制在0.5-2μm。

发泡温度决定了发泡剂是否能被有效的应用，发泡温度过低，泡沫难以形成；发泡温度过高，泡沫将提前破裂，无法在滤料表面形成泡孔。发泡温度优选温度为80度。

烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的使用方法为：将发泡涂层胶施加到烟气除尘过滤毡上，在温度为190-230℃下后处理得到滤料。

烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的具体步骤为：将发泡涂层胶通过泡沫施加器把泡沫均匀施加到织物表面，施加到烟气除尘过滤毡上，然后经过拉幅定型炉8组不同温度的烘箱，靠近进料区的前四组温度相对较低，温度设定一般在160-180℃，靠近出料区后四组温度设定在190-230℃。使泡沫的破裂的温度为190-230℃，固化好后，在后处理工序得到泡沫涂层滤料。

将发泡涂层胶施加到烟气除尘过滤毡，在190-230℃的处理温度下，在焙烘的过程中，气泡内的气体受热，体积膨胀而破裂，均匀的涂覆在烟气过滤材料上，得到泡沫涂层滤料。

在物理发泡中，后处理温度具有决定滤料的表面形态、热收缩性、热定型的重要意义，在选择时要权衡各项指标的要求，并需超过滤料的最高瞬时温度。

所得最终滤料微孔直径为2-15μm。

由于滤料表面最终所形成的孔隙结构是由于在焙烘的过程中，气泡内的气体受热，体积膨胀而破裂造成，工作液中所产生的泡沫直径越大，滤料最终形成的微孔的直径也将越大，反之亦然；并且随着泡沫直径的增大，其稳定性将会随之变差，工作液将迅速地向泡沫的顶表面泳移从而导致泡沫的破裂，同时，由于泡沫直径的不断增加，工作液的发泡率便随之逐步下降。为了控制对粉尘的过滤精度，必须减少滤料所形成的微孔直径。

泡沫涂层滤料的粉尘剥离率被控制在了70%，与化学发泡法制备泡沫泡沫涂层滤料相比，粉尘剥离率得到了提高，对未来的清灰作业提供了更加有力的条件，达到增加滤料使用寿命的作用。

本发明采用的是物理发泡法制备的泡沫涂层滤料形成了一层泡孔分布均匀的发泡涂层胶，发泡涂层胶表面的孔径直径在1-5μm之间，泡孔的均匀分布将有效降低过滤阻力，降低设备能耗。

实现了粉尘的表面过滤，易于清灰，除尘阻力低且稳定。泡沫涂层滤料实现表面过滤，表面较为光滑，粉尘剥离性能较好，因涂层疏水性较高，所以即使潮湿粉尘也很难粘附，对比传统滤料，阻力损失较小，并且整个过滤过程在低阻力下运行。采用泡沫涂层处理，滤料表面形成涂层，一方面容易清灰，另一方面，可以在提高透气性的基础上，降低了设备阻力；同时，采用了高空隙率和低微孔直径，大大减少细微粉尘的深入，从而滤料在使用后期的设备阻力的稳定，大大减少细微粉尘的深入，从而滤料在使用后期的设备阻力的稳定，完全可以保证设备在低阻力运行，运行能耗减少。

透气量适中，在实际应用时提高过滤风速。同覆膜滤料相比，泡沫涂层滤料透气量可增加50%，透气量可达5m³/m²·min～10m³/m²·min。

使用寿命得到延长，由于滤袋内外压相差不大，不需要频繁清灰，此外粉尘与基布分离，减少了对滤料的磨损，滤料结构稳定，大大延长了滤袋使用寿命。

滤料中采用泡沫涂层技术减小滤料表面的孔径，确保其过滤精度，实现粉尘的低排放。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明改善了滤料的手感和外观，提高产品的视觉和触觉效果。其中滤料具有较好的柔软性、疏水性、硬挺感和尺寸稳定性。改善滤料的内在质量，提高滤料的使用性能，充分发挥纤维性能和结构特征。发泡涂层胶过滤精度高、排放浓度低。增强了产品的市场竞争力，提高效益。同时泡沫涂层滤料的除尘率达到99.9%以上，对直径在1-10μm的高温烟尘将具有良好的过滤效果，扩大应用领域，增加产品品种。

附图说明

图1、实施例1的TG-DSC曲线；

图2、实施例1的微观滤料图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

实施例中使用仪器设备如下：

上海技楷机电设备有限公司的ICPFOAM泡沫染整设备；电热鼓风干燥箱HG101-3A，温州大荣实验仪器厂；滤料后处理设备，无锡前洲深信有限公司；数字式织物透气量仪YG[B]401D，温州大荣纺织标准仪器厂；VDI粉尘过滤效率测试系统，山东新力环保材料有限公司；JCM-5000扫描电镜，青岛大学；烧杯、玻璃棒等。发泡机：上海技楷机电设备有限公司ICPFOAM泡沫染整设备。

实施例1

本实施例烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶，以重量百分数计，包括如下的原料组分：

烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的制备步骤如下：

（1）将偶联剂、乳化剂、酒精混合后研磨25分钟得到助剂分散液，将助剂分散液放入发泡机内，45%总水质量的水；

（2）将聚四氟乙烯乳液与耐高温硅油、助剂分散液、硬脂酰胺共混后，加入NaOH，调节PH为8；

（3）加入增稠剂、发泡剂，加入剩余的水后，进行搅拌发泡，搅拌速度转速200转/min；发泡时间为10min，得到粘度为12pa.S得到发泡涂层胶。

发泡比控制在1：3。

发泡涂层胶的泡沫直径控制在0.5μm。

烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的具体步骤为：

将发泡涂层胶通过泡沫施加器把泡沫均匀施加到织物表面，施加到烟气除尘过滤毡上，然后经过拉幅定型炉8组不同温度的烘箱，固化好后，在后处理工序得到泡沫涂层滤料。

后处理时泡沫的破裂的温度为190℃。

所得最终滤料微孔直径为7μm。

本实施例的TG-DSC曲线如图1，滤料的微观滤料图，如图2。

实施例2

本实施例与实施例1相同，不同点在于，后处理时泡沫的破裂的温度为210℃。

实施例3

本实施例与实施例1相同，不同点在于，后处理时泡沫的破裂的温度为230℃。

实施例4

烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的制备步骤如下：

（1）将偶联剂、乳化剂、酒精混合后研磨15分钟得到助剂分散液，将助剂分散液放入发泡机内，55%总水质量的水；

（2）将聚四氟乙烯乳液与耐高温硅油、助剂分散液、硬脂酰胺共混后，加入NaOH，调节PH为7；

（3）加入增稠剂、发泡剂，加入剩余的水后，进行搅拌发泡，搅拌速度转速900转/min；发泡时间为20min，得到粘度为8pa.S得到发泡涂层胶。

发泡比控制在1：4。

发泡涂层胶的泡沫直径控制在1μm。

烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的具体步骤为：

后处理时泡沫的破裂的温度为200℃。

所得最终滤料微孔直径为15μm。

实施例5

本实施例与实施例4相同，不同点在于，后处理时泡沫的破裂的温度为210℃。

实施例6

本实施例与实施例4相同，不同点在于，后处理时泡沫的破裂的温度为230℃。

实施例7

烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的制备步骤如下：

（1）将偶联剂、乳化剂、酒精混合后研磨20分钟得到助剂分散液，将助剂分散液放入发泡机内，50%总水质量的水；

（3）加入增稠剂、发泡剂，加入剩余的水后，进行搅拌发泡，搅拌速度转速600转/min；发泡时间为15min，得到粘度为10pa.S得到发泡涂层胶。

发泡比控制在1：5。

发泡涂层胶的泡沫直径控制在1.5μm。

烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的具体步骤为：

后处理时泡沫的破裂的温度为220℃。

所得最终滤料微孔直径为10μm。

实施例8

烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的制备步骤如下：

（1）将偶联剂、乳化剂、酒精混合后研磨22分钟得到助剂分散液，将助剂分散液放入发泡机内，51%总水质量的水；

（3）加入增稠剂、发泡剂，加入剩余的水后，进行搅拌发泡，搅拌速度转速300转/min；发泡时间为12min，得到粘度为8pa.S得到发泡涂层胶。

发泡比控制在1：6。

发泡涂层胶的泡沫直径控制在2μm。

烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的具体步骤为：

后处理时泡沫的破裂的温度为230℃。

所得最终滤料微孔直径为15μm。

实施例9

本实施例与实施例7相同，不同点在于，后处理时泡沫的破裂的温度为210℃。

实施例10

本实施例与实施例7相同，不同点在于，后处理时泡沫的破裂的温度为230℃。

实施例1-10的性能测试结果如表1。

1、物理发泡法制备泡沫涂层滤料的耐温性能分析

如图1，泡沫涂层的DSC曲线在327.4℃是开始吸热，在339.3℃时达到最高值，在347.5℃时结束，吸收热量达到61.85J/g。聚四氟乙烯在经过与多种物质混合，高温后处理后能够满足工况对产品的要求。

2、物理发泡法制备泡沫涂层滤料的过滤性能分析

实施例1-10滤料的除尘率实验中可以看出，泡沫涂层滤料的除尘率都大于99.9%，与化学发泡法制备泡沫涂层滤料相比，除尘率有了提高，达到了很好的效果，产品的总体性能得到了提高。

实施例1-10滤料的粉尘剥离率被控制在了70%，与化学发泡法制备泡沫涂层滤料相比，粉尘剥离率得到了提高，对未来的清灰作业提供了更加有力的条件，在达到增加滤料使用寿命的作用。

3、物理发泡法制备泡沫涂层滤料的透气性能和疏水性能分析

1）透气性能

实施例1-10滤料的透气量中可以看出，泡沫涂层滤料的透气量被控制在了10m³/（m²·min）以下，与化学发泡法制备泡沫涂层滤料相比，透气量相对稳定，在这个范围内，对设备的阻力相对比较低，从而设备的能耗比较低，增加了袋式除尘设备及配件的使用寿命。

2）疏水性能

疏水性能影响着滤料的过滤性能，疏水性能差的滤料，会严重影响滤料的过滤性能和使用寿命，当滤料的疏水性能比较差时，水蒸气会进入滤料深层，同时会与滤料深层的酸性或碱性物质结合，形成酸或碱，对滤料进行腐蚀，降低滤料各方面的性能。经测试物理发泡法制备的泡沫涂层滤料的疏水性介于3-5之间，表明当织物表面经涂层整理后取得了非常好的疏水性。

4、本发明泡沫涂层热性能的涂层在250℃后没有出现明显的失重。使用耐高温硅油发泡法制备的泡沫涂层在在300℃出现失重的比例仅为7.62%，与使用聚丙烯酸树脂的泡沫涂层相比，聚丙烯酸树脂的泡沫涂层在250℃开始出现明显失重，失重比例明显下降。本发明在物理发泡法制备泡沫涂层中，减小了交联剂不耐高温对产品性能的不利影响，提高耐温性能。

表1实施例1-10的性能测试结果

GB/T6719-2009国家标准要求：静态除尘率≥99.5%；动态除尘率≥99.9%。实施例中检测值都高于国家标准。GB/T6719-2009国家标准要求：滤料透气率偏差±20%，国标范围值8.39-12.59，实际最低9，最高12.2，实施例中检测值都高于国家标准。GB/T4745-1997国家标准要求：最高标准为5级。超过或接近与使用防水剂处理的过滤材料产品。

Claims

1.一种烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶，其特征在于，以重量百分数计，包括如下的原料组分：

2.根据权利要求1所述的烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶，其特征在于，以重量百分数计，包括如下的原料组分：

3.根据权利要求1或2所述的烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶，其特征在于，分散液为聚四氟乙烯乳液，固含量60%；高温硅油为PF-6582A，固含量为30%。

4.根据权利要求1或2所述的烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶，其特征在于，发泡剂为NaHCO₃溶液；增稠剂为em-618；乳化剂为吐温80。

5.根据权利要求1或2所述的烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶，其特征在于，偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。

6.一种权利要求1所述的烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（2）将聚四氟乙烯乳液与耐高温硅油、助剂分散液、硬脂酰胺共混后，加入NaOH，调节PH为7-8；

（3）加入增稠剂、发泡剂，加入剩余的水后，进行搅拌发泡，搅拌速度转速100-960转/min；发泡时间为10-20min，得到粘度为8-12pa.S得到涂层胶。

7.根据权利要求6所述的烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的制备方法，其特征在于，发泡比为1:3-1:6。

8.根据权利要求6所述的烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的制备方法，其特征在于，涂层胶的泡沫直径控制在0.5-2μm。

9.一种权利要求1所述的烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的使用方法，其特征在于，将发泡涂层胶施加到烟气除尘过滤毡上，在温度为190-230℃下后处理得到滤料。

10.根据权利要求9所述的烟气过滤材料后整理用发泡涂层胶的使用方法，其特征在于，所得最终滤料微孔直径为2-15μm。