CN104118178A - 一种pps超细纤维复合滤料的制备方法 - Google Patents

一种pps超细纤维复合滤料的制备方法 Download PDF

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本发明公开了一种PPS超细纤维复合滤料的制备方法，该制备方法中迎尘面采用PPS/PET海岛型复合纤维和PTFE纤维混纺，其中PPS/PET海岛复合纤维的重量比例为40-60％；基布采用100％的PTFE长丝经纬交织而成；净气面采用100％的PPS纤维；通过针刺工艺、碱处理开纤和磨毛工艺制成迎尘面含有PPS超细纤维的复合针刺毡，再经水刺加固和后整理处理，制备成PPS超细纤维复合滤料。本发明过滤材料迎尘面PTFE纤维和PPS超细纤维穿插抱合致密，将有效地减小孔径，减少过滤时细颗粒物造成的堵塞，降低过滤阻力，减少清灰次数，改善抗氧化性能，提高过滤效率；烟气排放浓度≤1mg/m3,对PM2.5粉尘颗粒的过滤效率可达到99.99％以上。

Description

一种PPS超细纤维复合滤料的制备方法
技术领域
本发明涉及燃煤电厂及化工厂行业用的PPS过滤材料，具体是一种PPS超细纤维复合滤料的制备方法。
背景技术
随着国内空气环境污染的日益严峻，国家工业烟气排放浓度标准也逐步提高。此外，《环境空气质量标准》新标准中的PM2.5的监测拟于2016年在京津冀、长三角、珠三角等地全面实施。于是，这些排放标准对各行各业工厂所用的过滤材料的性能要求就更加严格。
对于常规PPS纤维过滤材料，烟气除尘时对PM2.5颗粒的过滤效率低，达不到高过滤效率要求；而对这些过滤材料进行PTFE乳液浸渍或者PTFE覆膜的后整理方式在提高过滤效率的同时却又降低了透气率、增大了过滤阻力、缩短了清灰周期，减小了使用寿命。
发明内容
为了克服目前PPS过滤材料存在的上述问题，本发明的目的是提供一种抗氧化性好、过滤阻力小、排放粉尘浓度低、寿命高，具有高过滤效率尤其是极高的PM2.5过滤效率的PPS超细纤维复合滤料的制备方法，以有效解决目前市场常用常规PPS纤维过滤材料对PM2.5过滤效率低，在恶劣工矿条件下抗氧化性、耐受性差的问题，提高了PPS过滤材料的过滤效率和使用寿命。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种PPS超细纤维复合滤料的制备方法，其特征在于该制备方法中迎尘面采用PPS/PET海岛型复合纤维和PTFE纤维混纺，其中PPS/PET海岛复合纤维的重量比例为40-60％；基布采用100％的PTFE长丝经纬交织而成；净气面采用100％的PPS纤维；通过针刺工艺、经碱处理开纤和磨毛工艺制成迎尘面含有PPS超细纤维的复合针刺毡，再经过水刺加固和后整理处理，制备成PPS超细纤维复合滤料；具体步骤如下：
(1)分别将PPS/PET海岛复合纤维和PTFE纤维进行开松，再将两种纤维进行混合均匀；
(2)将混合均匀的复合纤维网进行梳理和交叉铺网，形成迎尘面；迎尘面中PPS/PET海岛复合纤维重量比例为40-60％；
(3)将PPS纤维进行开松、梳理、铺网得到PPS纤维网，形成净气面；
(4)将迎尘面和净气面纤维网分别覆在100％的PTFE长丝基布上下表明预针刺成毡，对预针刺毡进行高温碱溶液开纤、酸洗、水洗、烘干和磨毛处理，得到迎尘面含有散乱的PPS超细纤维复合针刺毡；
(5)对PPS超细纤维复合针刺毡进行水刺加固和后整理处理，得到PPS超细纤维复合过滤材料。
本发明上述步骤1)中采用PPS/PET海岛复合纤维作为原材料可有效的避免梳理机对PPS超细纤维梳理的困难，利于纤维的顺利梳理成网。
本发明上述步骤4)中的高温碱溶液开纤、酸洗、水洗、烘干和磨毛处理是将针刺毡浸渍到25-35g/L的NaOH溶液中，在100-120℃下加热恒温50-70min，用4-6g/L的HAc溶液洗1-5次，清水冲洗3-6次后并在95-105℃下烘焙0.5-1h，最后用磨毛机对烘干的针刺毡迎尘面进行磨毛处理。
采用上述碱溶液对PPS复合针刺毡进行碱处理，可将复合针刺毡中PPS/PET海岛复合纤维中的海组分PET溶掉留下岛组分PPS从而实现海岛复合纤维的开纤，获得PPS超细纤维束；采用上述酸洗、水洗和烘干处理，可将开纤后针刺毡上附着的碱溶液溶解掉，经清水洗至中性并烘干得到干净的复合针刺毡；采用上述磨毛处理，可将针刺毡迎尘面上的PPS超细纤维束散乱开来并重新杂乱穿插排列。
本发明上述步骤5)所述的水刺加固工艺的水针压力为水刺头1：双排针板50-60MPa，水刺头2：单排针板80-90MPa，水刺头3：双排针板150-160MPa，水刺头4：单排针板160-170MPa，水刺头5：单排针板110-120MPa。
采用上述水刺工艺对经磨毛处理的PPS复合针刺毡进行加固处理，可将迎尘面上PPS超细纤维散乱穿插排列的针刺毡进行重新加固，获得迎尘面孔径小且无直通孔隙、光滑致密的PPS超细纤维水刺过滤材料。同时，水刺过滤材料表面均匀致密，毛羽相对较少，一般条件下已经具备极高的过滤效率，可以省去常规针刺过滤材料生产流程中烧毛、PTFE乳液浸渍等后整理工序。
本发明上述步骤5)所述的后整理工艺为：热定型速度4m/min，热定型温度210-230℃，轧光速度6m/min，轧辊隔距1.8-1.85mm，轧光上辊温度160-180℃,轧光下辊温度190-210℃。采用上述后整理工艺对PPS超细纤维水刺复合过滤材料进行后整理处理，可使过滤材料在保持强力基本不变的情况下提高过滤效率,而且整理后的过滤材料表面平整光洁，易于清灰除尘，能够达到提高过滤材料的使用寿命，减少更换次数、节省资金的目的。
本发明过滤材料迎尘面PTFE纤维和PPS超细纤维穿插抱合致密，将有效地减小孔径，减少细颗粒物造成的堵塞，降低过滤阻力，减少清灰次数，改善抗氧化性能，提高过滤效率，烟气排放浓度≤1mg/m3，对PM2.5粉尘颗粒的过滤效率可达到99.99％以上。
附图说明
图1是本发明的制备工艺流程图。
具体实施方式
一种本发明所述的PPS超细纤维复合滤料的制备方法，该制备方法中迎尘面采用PPS/PET海岛型复合纤维和PTFE纤维混纺，其中PPS/PET海岛复合纤维的重量比例为40-60％；基布采用100％的PTFE长丝经纬交织而成；净气面采用100％的PPS纤维；通过针刺工艺、经碱处理开纤和磨毛工艺制成迎尘面含有PPS超细纤维的复合针刺毡，再经过水刺加固和后整理处理，制备成PPS超细纤维复合滤料；具体步骤如下：
(1)分别将PPS/PET海岛复合纤维和PTFE纤维进行开松，再将两种纤维进行混合均匀；
(2)将混合均匀的复合纤维网进行梳理和交叉铺网，形成迎尘面；迎尘面中PPS/PET海岛复合纤维重量比例为40-60％；
(3)将PPS纤维进行开松、梳理、铺网得到PPS纤维网，形成净气面；
(4)将迎尘面和净气面纤维网分别覆在100％的PTFE长丝基布上下表明预针刺成毡，对预针刺毡进行高温碱溶液开纤、酸洗、水洗、烘干和磨毛处理，得到迎尘面含有散乱的PPS超细纤维复合针刺毡；
(5)对PPS超细纤维复合针刺毡进行水刺加固和后整理处理，得到PPS超细纤维复合过滤材料。
该制备方法步骤4)中的高温碱溶液开纤、酸洗、水洗、烘干和磨毛处理是将针刺毡浸渍到25-35g/L的NaOH溶液中，在100-120℃下加热恒温50-70min，然后用4-6g/L的HAc溶液洗1-5次，清水冲洗3-6次后并在95-105℃下烘焙0.5-1h，最后用磨毛机对烘干的针刺毡迎尘面进行磨毛处理。
该制备方法中步骤5)所述的水刺加固工艺的水针压力为水刺头1：双排针板50-60MPa，水刺头2：单排针板80-90MPa，水刺头3：双排针板150-160MPa，水刺头4：单排针板160-170MPa，水刺头5：单排针板110-120MPa。
该制备方法中步骤5)所述的后整理工艺为：热定型速度4m/min，热定型温度210-230℃，轧光速度6m/min，轧辊隔距1.8-1.85mm，轧光上辊温度160-180℃,轧光下辊温度190-210℃。
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于此。
实施例1
迎尘面采用2.2dtex PPS/PET海岛复合纤维和2.2dtex PTFE纤维混合，得到混合纤维网，其中PPS/PET海岛复合纤维的比例为40％；基布为2.2dtex PTFE长丝经纬交织而成；净气面为100％的2.2dtex PPS纤维网；按照上述图1加工工艺而成，制成PPS超细纤维复合滤料。其中碱处理NaOH质量浓度25g/L、碱溶液温度100℃、加热恒温时间70min，用5g/L的HAc溶液洗3次，清水冲洗5次后并在105℃下烘焙0.5h；水刺加固工艺的水针压力为水刺头1：双排针板50MPa，水刺头2：单排针板80MPa，水刺头3：双排针板150MPa，水刺头4：单排针板160MPa，水刺头5：单排针板110MPa；后整理工艺为：热定型速度4m/min，热定型温度210℃，轧光速度6m/min，轧辊隔距1.8mm，轧光上辊温度180℃，轧光下辊温度210℃。
本发明所制备的PPS超细纤维复合滤料迎尘面光滑致密、孔径小，平均孔径为11.651μm，远小于常规PPS过滤材料的平均孔径，有效的减少了细颗粒物深层过滤造成的堵塞；过滤阻力为700Pa左右，烟气排放浓度0.11mg/m3,总除尘过滤效率和PM2.5颗粒过滤效率分别达到99.9998％和99.9980％，相比常规的PPS过滤材料过滤阻力和过滤效率方面具有明显的优势，且能几乎完全除去PM2.5颗粒。
实施例2
迎尘面采用2.2dtex PPS/PET海岛复合纤维和2.2dtex PTFE纤维混合，得到复合纤维，其中PPS/PET海岛复合纤维的比例为50％；基布为2.2dtex PTFE长丝经纬交织而成；净气面为100％的2.2dtex PPS纤维网；按照上述图加工工艺而成，制成PPS超细纤维复合滤料。其中碱处理NaOH质量浓度30g/L、碱溶液温度110℃、加热恒温时间60min，用5g/L的HAc溶液洗3次，清水冲洗5次后并在105℃下烘焙0.5h；水刺加固工艺的水针压力为水刺头1：双排针板55MPa，水刺头2：单排针板85MPa，水刺头3：双排针板155MPa，水刺头4：单排针板165MPa，水刺头5：单排针板115MPa；后整理工艺为：热定型速度4m/min，热定型温度220℃，轧光速度6m/min，轧辊隔距1.83mm，轧光上辊温度170℃，轧光下辊温度200℃。
本发明所制备的PPS超细纤维复合滤料迎尘面光滑致密、孔径小，平均孔径为10.351μm，远小于常规PPS过滤材料的平均孔径，有效的减少了细颗粒物深层过滤造成的堵塞；过滤阻力为650Pa左右，烟气排放浓度0.13mg/m3,总除尘过滤效率和PM2.5颗粒过滤效率分别达到99.9998％和99.9984％，相比常规的PPS过滤材料过滤阻力和过滤效率方面具有明显的优势，且能几乎完全除去PM2.5颗粒。
实施例3
迎尘面采用2.2dtex PPS/PET海岛复合纤维和2.2dtex PTFE纤维混合，得到复合纤维，其中PPS/PET海岛复合纤维的比例为60％；基布为2.2dtex PTFE长丝经纬交织而成；净气面为100％的2.2dtex PPS纤维网；按照上述图加工工艺而成，制成PPS超细纤维复合滤料。其中碱处理NaOH质量浓度35g/L、碱溶液温度100℃、加热恒温时间50min，用5g/L的HAc溶液洗3次，清水冲洗5次后并在105℃下烘焙0.5h；水刺加固工艺的水针压力为水刺头1：双排针板60MPa，水刺头2：单排针板90MPa，水刺头3：双排针板160MPa，水刺头4：单排针板170MPa，水刺头5：单排针板120MPa；后整理工艺为：热定型速度4m/min，热定型温度210℃，轧光速度6m/min，轧辊隔距1.85mm，轧光上辊温度160℃，轧光下辊温度190℃。
本发明所制备的PPS超细纤维复合滤料迎尘面光滑致密、孔径小，平均孔径为9.857μm，远小于常规PPS过滤材料的平均孔径，有效的减少了细颗粒物深层过滤造成的堵塞；过滤阻力为600Pa左右，烟气排放浓度0.08mg/m3,总除尘过滤效率和PM2.5颗粒过滤效率分别达到99.9999％和99.9987％，相比常规的PPS过滤材料过滤阻力和过滤效率方面具有明显的优势，且能几乎完全除去PM2.5颗粒。

Claims (4)

1.一种PPS超细纤维复合滤料的制备方法，其特征在于该制备方法中迎尘面采用PPS/PET海岛型复合纤维和PTFE纤维混纺，其中PPS/PET海岛复合纤维的重量比例为40-60％；基布采用100％的PTFE长丝经纬交织而成；净气面采用100％的PPS纤维；通过针刺工艺、碱处理开纤和磨毛工艺制成迎尘面含有PPS超细纤维的复合针刺毡，再经过水刺加固和后整理处理，制备成PPS超细纤维复合滤料；具体步骤如下：
1)分别将PPS/PET海岛复合纤维和PTFE纤维进行开松，再将两种纤维进行混合均匀；
2)将混合均匀的复合纤维进行梳理和交叉铺网，形成迎尘面；迎尘面中PPS/PET海岛复合纤维重量比例为40-60％；
3)将PPS纤维进行开松、梳理、铺网得到PPS纤维网，形成净气面；
4)将迎尘面和净气面纤维网分别覆在100％的PTFE长丝基布上下表面预针刺成毡，对预针刺毡进行高温碱溶液开纤、酸洗、水洗、烘干和磨毛处理，得到迎尘面含有散乱的PPS超细纤维复合针刺毡；
5)对PPS超细纤维复合针刺毡进行水刺加固和后整理处理，得到PPS超细纤维复合过滤材料。
2.根据权利要求书1所述的一种PPS超细纤维复合滤料的制备方法，其特征在于步骤4)中的高温碱溶液开纤、酸洗、水洗、烘干和磨毛处理是将针刺毡浸渍到25-35g/L的NaOH溶液中，在100-120℃下加热恒温50-70min，用4-6g/L的HAc溶液洗1-5次，用清水冲洗3-6次后并在95℃-105℃下烘焙0.5-1h，最后用磨毛机对烘干的针刺毡迎尘面进行磨毛处理。
3.根据权利要求书1所述的一种PPS超细纤维复合滤料的制备方法，其特征在于步骤5)所述的水刺加固工艺的水针压力为水刺头1：双排针板50-60MPa，水刺头2：单排针板80-90MPa，水刺头3：双排针板150-160MPa，水刺头4：单排针板160-170MPa，水刺头5：单排针板110-120MPa。
4.根据权利要求书1所述的一种PPS超细纤维复合滤料的制备方法，其特征在于步骤5)所述的后整理工艺为：热定型速度4m/min，热定型温度210-230℃，轧光速度6m/min，轧辊隔距1.8-1.85mm，轧光上辊温度160-180℃,轧光下辊温度190-210℃。
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