CN104667630A - 一种含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维耐高温滤料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维、包含所述纤维的无纺织物，包含所述无纺织物的耐高温过滤材料，以及包含了所述过滤材料的过滤装置，以及上述制品的制备方法。本发明所涉及的无纺织物，包含：含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)和无机耐高温纤维(B)。本发明涉及的过滤材料，所述滤料包含上述无纺织物。本发明的滤料结构稳固，具有高过滤效率、高耐喷吹次数、产品面层高剥离力的优点。

Description

一种含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维耐高温滤料及其制造方法

本申请要求于2015年1月14日申请的中国专利申请CN 201510017347.1的优先权。

技术领域

本发明属于耐高温纤维过滤材料领域，涉及含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维、包含所述纤维的无纺织物，包含所述无纺织物的耐高温过滤材料，以及包含了所述过滤材料的过滤装置，以及上述制品的制备方法。

背景技术

钢铁行业是大气污染的主要来源之一，在钢铁工业生产过程中的各道工序基本上都需要进行除尘，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。

在当前钢铁行业中，高温烟气过滤工段所选用的过滤材料主要为耐高温化学纤维与玻璃纤维的混合滤料，化学纤维材料可选用聚苯硫醚、聚砜酰胺、无机纤维、聚四氟乙烯纤维等，或将上述纤维混合制备多层耐高温过滤材料。如下述专利所公开的内容：

CN102657979 A公开了一种燃煤电厂袋式除尘系统用的复合滤料，包括基布、迎尘面和底层。所述基布由聚苯硫醚与芳砜纶混纺纱线织造而成，所述迎尘面由聚苯硫醚与芳砜纶混合纤维层构成，所述底层由聚苯硫醚与芳砜纶混合纤维层。

CN102961922 A公开了一种芳砜纶高温抗氧复合过滤材料及其制造方法，包括基布和针刺毡层。所述基布为芳砜纶长纤维与涤纶长纤维混纺纱制成的针刺毡基布，所述针刺毡层为表面改性的芳砜纶短纤维和芳纶短纤维、玻璃短纤维混合针刺得到。

CN103170183 A公开了一种高强低伸型芳砜纶耐高温覆膜滤料及其制备方法。从上到下依次由PTFE高致密性微孔薄膜层和针刺毡复合而成，所述针刺毡从上到下依次由第一芳砜纶纤维面层、高强低伸型基布层和第二芳砜纶纤维面层复合而成。

CN103657251 A公开了一种高硅氧玻璃纤维复合耐高温过滤毡及其制备方法。包括经纱玄武岩纱线和纬纱芳砜纶纱线相互垂直交织制成的基布，高硅氧玻璃纤维经气流成网工艺或机械成网工艺制成的高硅氧玻璃纤维层。基布与高硅氧玻璃纤维层经针刺复合。

CN103691205 A公开了一种三聚氰胺纤维复合耐高温过滤毡及其制备方法。包括经纱玄武岩纱线和纬纱芳砜纶纱线相互垂直交织制成的基布，三聚氰胺纤维经气流成网工艺或机械成网工艺制成的三聚氰胺纤维层。基布与三聚氰胺纤维层经针刺复合。

CN103691207 A公开了一种玄武岩纤维复合耐高温过滤毡及其制备方法。包括经纱芳砜纶纱线和纬纱玄武岩纱线相互垂直交织制成的基布，玄武岩纤维经气流成网工艺或机械成网工艺制成玄武岩纤维层。基布与玄武岩纤维层经针刺复合。

CN103691208 A公开了一种芳砜纶纤维复合耐高温过滤毡及其制备方法。包括经纱芳砜纶纱线和纬纱芳砜纶纱线相互垂直交织制成的基布，芳砜纶纤维经气流成网工艺或机械成网工艺制成芳砜纶纤维层。基布与芳砜纶纤维层经针刺复合。

其中聚砜酰胺纤维与无机纤维混纺的过滤材料，以其耐温高，高温尺寸稳定性好，耐化学性好，性价比高等特点，获得了市场的认可和欢迎。但是，由于聚砜酰胺纤维自身的刚性较大，在滤料成品性能上容易出现容易剥离的现象，且耐喷吹次数相对较少，这容易在使用过程中引起滤料薄弱部位表层纤维剥离，影响材料的过滤性能和耐久性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维、包含所述纤维的无纺织物，包含所述无纺织物的耐高温过滤材料，以及包含了所述过滤材料的过滤装置，以及上述制品的制备方法。与已知的滤料相比，本发明的滤料结构稳固，具有高过滤效率、高耐喷吹次数、产品面层高剥离力的优点。

本发明涉及一种含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维，所述纤维中包含40-98wt％的芳香族聚酰胺，2-60wt％的聚芳砜，所述芳香族聚酰胺和聚芳砜是混合的。

优选的，所述芳香族聚酰胺为对苯二甲酰对苯二胺、间苯二甲酰间苯二胺、聚砜酰胺、聚对苯甲酰胺。

优选的，所述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)在10％的NaOH溶液中85℃下浸泡5小时的强度保持率是70％以上，优选80％以上，更优选85％以上。

优选的，所述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)具有2.5cN/dtex以上的强度，优选2.5-3.5cN/dtex，更优选2.8-3.2cN/dtex。

优选的，所述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)具有280℃以上的玻璃化温度，优选300℃以上的玻璃化温度，更优选340℃以上，最优选350℃以上。

本发明涉及一种包含上述纤维的无纺织物，所述无纺织物包含：含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)和无机耐高温纤维(B)。

优选的，所述无纺织物中，含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)的含量为10-60wt％，无机耐高温纤维(B)的含量为40-90wt％；更优选的，含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)的含量为15-40wt％，无机耐高温纤维(B)的含量为60-85wt％；最优选的，含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)的含量为20-30wt％，无机耐高温纤维(B)的含量为70-80wt％。

优选的，所述无纺织物还包含选自聚苯硫醚(PPS)(用于提高耐化学性)、聚酰亚胺纤维(提高过滤效率)、对位芳纶(增加织物的强度)、间位芳纶、芳砜纶、聚恶二唑纤维中的一种或两种以上。

优选的，所述无机耐高温纤维(B)选自玻璃纤维、玄武岩纤维、石英纤维、硅石-氧化铝纤维、氧化铝纤维、硅石纤维、氧化锆纤维、钛酸钾晶须纤维、石棉、碳纤维、富铝红柱石纤维、硅铝酸盐纤维、铝硼硅酸盐纤维、二氧化钛纤维中的一种或多种。

优选的，所述无纺织物在26℃，0.3MPa压力条件下，以30s/次的喷吹速率进行喷吹实验，其耐喷吹次数大于8400次，优选大于9000次，更优选大于10000次，最优选大于12000次。

优选的，所述无纺织物在250℃，480小时处理后，在常温0.3MPa压力条件下，以30s/次的喷吹速率进行喷吹实验，其耐喷吹次数大于8600次，优选大于9000次，更优选大于10000次，最优选大于12000次。

优选的，所述无纺织物在25℃下的平均剥离力为大于20N，优选大于30N，更有选大于35N。

优选的，所述无纺织物在250℃，480小时处理后的平均剥离力为大于20N，优选大于30N，更有选大于35N。

本发明涉及一种过滤材料，所述滤料包含上述无纺织物。

优选的，所述过滤材料包含补强织物。

优选的，所述补强织物为平纹组织、二层织物、三层织物、斜纹组织、锻纹组织、起绒斜纹组织。

优选的，所述补强织物包含选自玻璃纤维、玄武岩纤维、石英纤维、硅石-氧化铝纤维、氧化铝纤维、硅石纤维、氧化锆纤维、钛酸钾晶须纤维、石棉、碳纤维、富铝红柱石纤维、硅铝酸盐纤维、铝硼硅酸盐纤维、二氧化钛纤维中的一种或多种纤维。

优选的，所述无纺织物在26℃，0.3MPa压力条件下，以30s/次的喷吹速率进行喷吹实验，其耐喷吹次数大于8400次，优选大于9000次，更优选大于10000次，最优选大于12000次。

优选的，所述无纺织物在250℃，480小时处理后，在常温0.3MPa压力条件下，以30s/次的喷吹速率进行喷吹实验，其耐喷吹次数大于8600次，优选大于9000次，更优选大于10000次，最优选大于12000次。

优选的，所述过滤材料在26℃下的平均剥离力为大于20N，优选大于30N，更有选大于35N。

优选的，所述过滤材料在250℃，480小时处理后的平均剥离力为大于20N，优选大于30N，更有选大于35N。

本发明还涉及一种所述的过滤材料用于高温烟气过滤的用途。

本发明还涉及一种制备上述无纺织物的方法，所述方法包括如下步骤：

(i)将含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)与无机耐高温纤维(B)混合；

(ii)将步骤(i)中的混合纤维形成短纤维网；

(iii)将步骤(ii)中的短纤维网形成多层纤维网，即无纺织物。

本发明还涉及一种制备上述过滤材料的方法，所述方法包括如下步骤：

(i)将含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)与无机耐高温纤维(B)混合；

(ii)将步骤(i)中的混合纤维形成短纤维网；

(iii)将步骤(ii)中的短纤维网形成多层纤维网，即无纺织物；

(vi)贴合所述无纺织物与补强织物；

(v)加固所述无纺织物和补强织物。

优选的，使用针刺或水刺的方法加固。

优选的，步骤(v)之后包括烧毛、压光、浸渍、覆膜步骤中的一种或两种以上。

优选的，步骤(v)是将贴合的无纺织物和补强织物预针刺或预水刺，针刺或水刺。

本发明还涉及一种过滤装置，其包含上述的过滤材料。

具体实施方式

通过参见本申请具体实施方式的内容可以更易于理解本发明，但是本发明并不限于本文所述和/或所示的具体方法、条件或参数，并且本文中所用的术语仅是为了以举例的方式描述具体实施方式，并不能限制本申请权利要求要求保护的技术方案。在下文中，将描述根据本发明的一种混合耐热滤料及其制备方法，以及包含所述滤料的过滤装置。

术语“纤维”被定义为相对柔韧的、宏观上均匀的实体，所述实体具有高比率的长度与垂直于该长度方向的横截面积宽度比。所述纤维横截面可为任何形状，但通常为圆形。

术语“短纤维”是指切成所需长度或被拉断的纤维，或天然存在的纤维或制得的纤维，所述纤维具有低比率的长度与垂直于该长度方向的横截面积宽度比。适宜的短纤维具有0.25cm至30cm的长度。在一些实施方案中，短纤维长度为1cm至20cm。在一些优选的实施方案中，由短纤维工艺制得的短纤维具有1cm至6cm的短纤维长度。所述短纤维可由任何方法制得。例如，短纤维可采用转刀或剪断机由连续直纤维切割而得，获得不卷曲的短纤维，或还可沿着短纤维长度方向由具有锯齿形卷曲的卷曲连续纤维切割而得，卷曲频率优选不超过8个卷曲每厘米。

术语“短纤维网”是指包括多根无规分布的短纤维的纤维网。纤维通常可以彼此粘结，或者可以不粘结。纤维可包含一种材料或多种材料，也可以是不同纤维的组合或者是分别包含不同材料的类似纤维的组合。

术语“多层纤维网”是指将多个短纤维网层叠之后，经交叉卷绕设备得到的交叉层叠的多个短纤维网的组合，短纤维网之间的纤维互相缠结，多纤维网即第一层织物(A)。

含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)

本发明所述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)由下述方法制备：

通过向有机溶剂中加入芳香族聚酰胺、聚芳砜来制备芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纺丝溶液，所述纺丝溶液中聚合物的质量百分比浓度为5-30wt％；其中芳香族聚酰胺与聚芳砜的重量比为60-98：2-40，即使最终所得的纤维中包含60-98wt％的芳香族聚酰胺，2-40wt％的聚芳砜。所得到的基于芳香族聚酰胺和聚芳砜的共混纤维不仅能够保持芳香族聚酰胺纤维的耐温性能和力学性能，还能够比芳香族聚酰胺纤维具有更好的耐碱性能。

本发明中的术语“芳香族聚酰胺”是指一种有足够高分子量能形成纤维的合成聚合物材料，并主要是以下循环结构单位为特征：

其中，每一个R₁是氢或是低级烷烃，而其中Ar₁和Ar₂可以是相同的或是不同的，并且可以是一个未被取代的或已被取代的二价芳基，这些二价芳基与其他基团的连接键主要是以间位或对位排列，所述二价芳基上的氢可以独立地被以下一个或多个如下的取代基所取代或不取代，这些取代基包括卤素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、苯基、酰氧基、硝基、二烷基氨基、硫代烷基、羧基、磺酰基、羰基烷氧基。其中，优选对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)、间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)。

本发明中的术语“芳香族聚酰胺”也可以理解其大分子链中的Ar₁和Ar₂可以是相同的或是不同的具有如下结构：

其中，X、Y独立的选自-O-、-CH₂-、-CO-、-CO₂-、-S-、-SO₂-、-C(CH₃)₂-，X和Y可以是相同的或是不同的。其中，优选聚砜酰胺。

本发明中的术语“聚芳砜”具有如下通式Ⅰ或Ⅱ作为重复单元：

-O-A-SO₂-A-  (Ⅰ)

-O-A-SO₂-A-O-B-  (Ⅱ)

其中A和B可表示任选取代的芳族基。该芳族基由6-40个碳原子，优选6-21个碳原子组成，即含有一个或多个任选芳基，其中所述芳基能够任选地含有杂原子。这些芳基够任选地被线型或支化的或脂环族C1-C5基团或卤原子所取代。所述芳基能够经由碳键或经由作为连接基团的杂原子来连接。其中，优选聚芳砜为聚苯砜。

有机溶剂优选极性有机溶剂，可以是基于酰胺的有机溶剂、基于尿素的有机溶剂，或者是他们的混合物，优选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜、六甲基磷酰三胺(HMPA)、N,N,N’,N’-四甲基脲(TMU)中的一种或一种以上的混合物。

所述芳香族聚酰胺与聚芳砜的加入量按照比例50-98：2-50加入，优选60-95：5-40，更优选70-90：10-30，最优选80-85：15-20。

所述纺丝溶液中聚合物的质量百分比浓度为5-30wt％，更优选10-22wt％，最优选12-20wt％，以便获得优良的纤维特性。如果最终获得的聚合物的浓度小于5wt％，则粘度太低，而无法成纤。如果纺丝液中聚合物的浓度增加，那么纺丝液的粘度也会随之增加。但是，如果聚合物的浓度过高，则会导致纺丝液不稳定，产生凝胶现象或者聚合物析出等问题。

本发明中的包含所述共聚物的纺丝溶液，可以使用任意方法纺制成丝。其中湿法纺丝是优选的纺丝方式。其该纺丝方法是本领域熟知的，在CN1683431A、CN101784710A、US5536408、CN101235552A中均有记载。优选经过例如以下说明的纺丝及凝固成丝、拉伸、水洗、干燥、热拉伸、卷曲、切断等工序而制造的。

作为纺丝装置没有特别限定，可以使用以往公知的湿法纺丝装置。另外，只要是能够稳定进行湿法纺丝，则对纺丝喷口的纺丝孔数。排列状态、孔形状等无需特别限制，例如，可以使用孔数为500-30000个、纺丝孔径为0.05-0.15mm的纤维用多孔纺丝喷口等。

经过喷丝孔喷出的初生纤维在含有有机溶剂和金属卤化物的凝固浴中凝固。如果同时挤出多根长丝，它们可以在凝固步骤之前、期间或之后形成复丝。凝固成丝步骤中凝固浴中包含极性有机溶剂、金属卤化物。极性有机溶剂的含量为0-70wt％，金属卤化物的含量为0-10wt％。

凝固浴之后，对纤维进行拉伸。所述纤维可以使用拉伸溶液进行湿拉伸，所述拉伸溶液包含水、盐和溶剂；所述盐优选金属卤化物。所述极性有机溶剂的含量为5-65wt％，金属卤化物的含量为0-10wt％。

本发明中制备含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)时共混聚合物的有机溶剂以及纤维凝固和拉伸时所采用的有机溶剂为极性有机溶剂，即那些作为质子受体的溶剂，例如优选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜、六甲基磷酰三胺(HMPA)、N,N,N’,N’-四甲基脲(TMU)中的一种或一种以上的混合物。这些有机溶剂在制备纤维的聚合物溶剂过程中、凝固浴中、拉伸浴中可以是相同的也可以是不同的。

本发明中纤维凝固浴及拉伸中采用的金属卤化物，可以是卤代金属盐或卤代碱土金属盐，例如钙、镁、铝等的氯盐或溴盐，即氯化钙、氯化镁、氯化铝、溴化钙、溴化镁、溴化铝等。可以只加入一种无机盐，也可以加入两种或更多的无机盐。这些金属卤化物在纤维凝固浴和拉伸浴中可以是相同的也可以是不同的。

拉伸之后，对纤维进行洗涤，洗涤的优选方式可使所述纤维与一个或多个洗涤浴或洗涤箱接触。洗涤可通过将所述纤维浸入浴中或者通过用水溶液喷雾所述纤维来完成。洗涤箱通常包括含有一个或多个辊的封闭箱，其中纱线在退出所述封闭箱之前多次环绕并穿越所述辊行进。当纱线环绕辊行进时，会通过喷雾的方式使洗涤流体与纤维接触。洗涤流体连续收集在洗涤箱的底部，并从底部排出箱体。洗涤流体的温度优选高于40℃。也可以是蒸汽形式来施用洗涤流体，但以液体形式使用更为方便。优选地，使用多个洗涤浴或洗涤箱，将清洗工序多阶段化，并控制温度条件和酰胺系溶剂的浓度条件。

洗涤之后，纤维或复丝可在干燥器中干燥以去除水分和其它液体。可使用一个或多个干燥器。在某些实施例中，所述干燥器可以是烘箱，热板、热辊等。干燥器中可以是氮气或其他非反应性气氛。所述干燥步骤通常在大气压下进行。然后，如果需要，所述干燥步骤也可以在减压下进行。

干燥步骤之后，优选对纤维进行热拉伸，加热温度可以达到260℃以上，优选280℃以上，更优选300℃-400℃。该热拉伸步骤可以增加纤维的断裂延伸度，并减少纤维长丝的机械应变性能，提高纤维的模量。在一些实施方式中，加热是多步方法。例如，在第一步中，将所述纤维或复丝在260-270℃的温度下在一定张力下加热，接着进行第二加热步骤，其中将纤维或复丝在280-290℃的温度下在一定张力下加热，接着进行第三加热步骤，其中将纤维或复丝在300-320℃的温度下在一定张力下加热。

最后，将纤维或复丝在卷绕装置上缠绕包装。如有需要，可以将长丝切断得到短纤维。

本发明所述的含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)也可另外包括但不限于选自下列的成分：热稳定剂、抗静电剂、增量剂、有机和/或无机颜料(如TiO₂、碳黑)、吸酸剂(如氧化镁)、稳定剂、金属氧化物(如氧化锌)、金属硫化物(如硫化锌)、金属羧酸盐(如碱土金属和过度金属的硬脂酸盐)、抗氧化剂、阻燃剂、抑烟剂、颗粒填充剂、成核剂(如滑石粉)、云母、高岭土，或上述两种或两种以上的混合物。上述成分的重量，基于纤维的总重量优选为0-30wt％，更优选0-25wt％，最优选0-20wt％。

本发明的含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)并不限于上面的方法和体系。例如，在纺丝前，使用溶剂以溶解聚合物材料来制造纤维也是可以选择的方式。本发明的纤维还可以采用纺粘法、熔喷法等来制备。

本发明的含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)可以根据生产需要具有非常广的直径范围，数均直径通常从1nm至100μm。纳米级的纤维可以具有例如2、5、10、20、50、100或200nm的直径；微米级的纤维可以具有2、5、10、20、50或100μm的直径。在本发明中为了获得作为过滤材料使用时必要的强度，优选2-120mm的范围内。纤维长度不足2mm时，有时纤维之间的络合不足，造成强度不够，这是不希望的。而超过120mm时，有时会发生纤维开纤不良，这也是不希望的。

本发明的含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)可具有不同的横截面形状，如圆形、椭圆形、星形、核壳等。

本发明的含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)在10％的NaOH溶液中85℃下浸泡5小时的强度保持率是70％以上。

本发明所述的含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)具有2.5CN/dtex以上的强度，优选2.5-3.5CN/dtex，更优选2.8-3.2CN/dtex。

所述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)具有280℃以上的玻璃化温度，优选300℃以上的玻璃化温度，更优选340℃以上，最优选350℃以上。

另外，构成本发明所述的含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)，其单纤维纤度，着眼于纤维梳理时或针刺时难以引起纤维断丝、耐热性过滤器的强度不降低，优选为0.1-15旦，更优选1-5旦。在这个范围内，补强织物织物既能提高有适度的强度、又有优秀的高温形态保持性的耐热性过滤材料。如果纤维的总纤度在0.1旦以下，单纤维强度低，并且通过针刺或水刺工艺，使纤维互相交络、形成一体，得到的过滤材料在尺寸稳定性、强度提升方面得不到明显的效果。如果纤维的总纤度超过15旦，过滤材料的尺寸稳定性、强度提升方面虽具有优势，但就会由于纤度过粗，制丝时容易发生纤度不匀，耐热性过滤材料的透气量有降低的趋势。过滤材料对粉尘的捕集效率虽然会变好，但实际使用时，初期的压力损失变高，对耐热性过滤材料而言，最终将导致其寿命的缩减，而这种效果也是不优选的。

无机耐高温纤维(B)

作为本发明无纺织物的构成组分之一，无机耐高温纤维(B)，其实例可以举出玻璃纤维、玄武岩纤维、石英纤维、硅石-氧化铝纤维、氧化铝纤维、硅石纤维、氧化锆纤维、钛酸钾晶须纤维、石棉、碳纤维、富铝红柱石纤维、硅铝酸盐纤维、铝硼硅酸盐纤维、二氧化钛纤维中的一种或多种的组合。这些无机纤维在耐热性、强度、容易获得性等方面为优选。上述无机纤维可以单独使用，也可以2种以上组合使用。上述无机耐高温纤维(B)特别优选为玻璃纤维、玄武岩纤维、石英纤维中的一种或多种。

优选的，无机耐高温纤维(B)在温度700℃以上是热稳定的。

上述无机纤维的截面形状没有特别限定，可以举出圆形截面、扁平截面、中空截面、多边截面、芯鞘截面等。优选具有中空截面、扁平截面或多边截面的异形截面的纤维。

所述无机耐高温纤维(B)中还可以含有添加剂，例如碱金属化合物、碱土金属化合物、硼化合物等有机化合物；TiO2粉末、BaTiO3粉末、PbS粉末、SiO2粉末、ZrO2粉末、SiC粉末、NaF粉末以及LiF粉末等无机粉末；或上述添加剂的组合。

无纺织物

无纺织物包含含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)和无机耐高温纤维(B)。

无纺织物是将纤度为0.1～15旦、纤维长度2～120mm的含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)和无机耐高温纤维(B)混合，并且经过开松工序。将混合后的纤维在一个方向上排列整齐形成片状的短纤维网，将短纤维网层合交叉铺网得到多层纤维层(即无纺织物)并进行预刺加固。

在无纺织物中含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)的含量为10-60wt％，无机耐高温纤维(B)的含量为40-90wt％；更优选的，在无纺织物中含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)的含量为15-40wt％，无机耐高温纤维(B)的含量为60-85wt％；最优选的，在无纺织物中含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)的含量为20-30wt％，无机耐高温纤维(B)的含量为70-80wt％。

适用于本发明的无纺织物的基重无特别的限制。在本发明的一个实施方式中，所述无纺织物的基重为80-800gsm，较好为100-600gsm，更好为200-500gsm。

适用于本发明无纺织物的厚度无特别的限制。在本发明的一个实例中，所述无纺织物的厚度为1-5毫米，较好为1-4毫米，更好为2-3毫米。

补强织物

由无机耐高温纤维制成的补强织物，可以具有不同的织造结构，如单向织物、平纹织物、缎纹织物、斜纹织物、无纬布、无纺布或非屈曲织物。所述补强织物可以采用任何常规方法制得。但补强织物选为机织织物。

优选的，所述补强织物包含选自玻璃纤维、玄武岩纤维、石英纤维、硅石-氧化铝纤维、氧化铝纤维、硅石纤维、氧化锆纤维、钛酸钾晶须纤维、石棉、碳纤维、富铝红柱石纤维、硅铝酸盐纤维、铝硼硅酸盐纤维、二氧化钛纤维中的一种或多种纤维。

本发明的补强织物的经纱和纬纱可以相同也可以不相同，例如，可以均为玻璃纤维纱线交织而成，也可以是玻纤做经纱、玄武岩做纬纱交织而成。

适用于本发明补强织物的基重无特别的限制。在本发明的一个实施方式中，所述补强织物的基重为250-500gsm，较好为300-450gsm，更好为350-450gsm。

构成本发明所用补强织物的无机耐高温纤维的单纤维纤度，着眼于纤维梳理时或针刺时难以引起纤维断丝、耐热性过滤器的强度不降低，优选为0.1-15旦。也就是说，纤度不足0.1旦时，单纤维强度低，因此织物的强度变差，是不优选的。纤度超过15旦时，就会由于纤度过粗，制丝时容易发生纤度不匀，缺乏纺丝稳定性，也是不优选的。

过滤材料

本发明的过滤织物包含上述无纺织物和补强织物。

适用于本发明滤料的基重无特别的限制。在本发明的一个实施方式中，所述过滤材料的基重为450-1300gsm，较好为500-1100gsm，更好为700-1100gsm。

本发明的所述过滤材料中还可包括一种或多种本领域已知的常见添加剂，例如增塑剂、填充剂、阻燃剂、硫化剂、防老剂、硫化促进剂、抗氧化剂、增强改性剂、增韧改性剂、防焦剂、抗紫外光稳定剂、抗静电剂、触变剂、热稳定剂、润滑剂、催化剂、颜料等。本领域的普通技术人员根据具体的用途及其专业知识可容易地选择合适的添加剂及其用量。

本发明的过滤材料在26℃，0.3MPa压力条件下，以30s/次的喷吹速率进行喷吹实验，其耐喷吹次数大于8400次，优选大于9000次，更有选大于10000次，最优选大于12000次。

本发明的过滤材料的平均剥离力为大于20N，优选大于30N，更有选大于35N。

优选的，本发明过滤材料在200℃的空气中处理200h后测定的拉伸断裂强度的保持率优选是50％以上。

无纺织物和过滤材料的制备方法

将纤度为0.1～15旦、纤维长度2～120mm的含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)和无机耐高温纤维(B)混合，并且经过开松工序。将混合后的纤维在一个方向上排列整齐形成片状的短纤维网，将短纤维网层合交叉铺网得到多层纤维层(即无纺织物)并进行预刺加固。

将多层纤维网与基布贴合(优选为，在两层上述多层纤维层中放入基布)，以上结构经过标准针刺机或水刺机预刺，使上述结构微微加固，再将上述预刺结构按照加工工艺需求进行单面针刺或水刺复合加工，以制得所述滤料。

优选的，上述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)和无机耐高温纤维(B)的混合是在混棉箱中进行，并经过开松机开松，均匀铺陈喂给梳棉机。

优选的，短纤维网交叉卷绕得到多层纤维网，即无纺织物。

本发明所用的“针刺法”是指包括使诸如针等纤维交织工具刺入并拔出垫料的步骤的垫料制造法。本发明不限制针刺的数量。然而，和其他的针刺操作一样，必须对许多因素进行最优化以提供所需的孔结构以及第一层织物(A)与第二层织物(B)之间的结合量。这些因素包括针的大小和类型、针刺量、针刺深度、根据纤维类型、长度、纤度单位和纤维网密度对粗纤维的合适选择。考虑到耐热性过滤材料的强度、表观密度、通气量等性能，针刺时针刺密度在400-800针/cm²比较理想。针刺密度过低，纤维与纤维的络合性差，生产得到的耐热性过滤材料的强度降低、同时表观密度也有降低的趋势。终端产品过滤材料，针眼粗、透气量过高、对粉尘的捕集效率呈降低的趋势，这样的过滤材料是不理想的。相反，针刺密度过高，通过针刺工艺会造成由于针刺造成纤维或补强织物织物(骨材)的损伤，最终导致耐热性过滤材料的强度变低。另外，针刺密度提高，耐热性过滤材料的收缩增大，过滤材料的表观密度提高，从而使过滤材料对粉尘的捕集效率提升。但过滤材料的透气量相应降低，易导致过滤材料在实际使用初期的压力损失提高，最终导致过滤材料的使用寿命变短，这样的耐热性过滤材料也不理想。

本发明所用的“水刺法”是已知的，主要用于加固、尤其用于预加固无纺布。用于加固或预加固的水压通常约为150巴或小于50巴。实践证明，用于产生本发明所述纤维网或松散结合的无纺布的孔结构的水压在60～120巴范围内。

过滤装置

本发明还涉及一种所述过滤材料用于电厂、垃圾焚烧、钢铁工业中用作高温烟气过滤中的用途。

本发明还涉及一种包含了本发明耐高温滤料的过滤装置。可将本发明的滤料制成任何所需过滤器形式，例如筒状、平盘、罐、板、袋和囊。本发明的过滤材料，通过缝制或热熔等方式加工成袋式过滤器。该袋式过滤器，适合用于对耐热性、耐化学药品性有较高要求的电厂、垃圾焚烧、燃煤锅炉、金属熔矿炉等的废气处理。该袋式过滤器若采用缝制方式加工，用于缝制的缝纫线的材料需满足下述要求：该缝纫线所选用的材料，其耐热性、耐化学药品性等需与构成过滤材料或形成补强织物织物的纤维具有同等或以上的性能。比如，选用PTFE纤维缝纫线缝纫线是比较理想的。在这些结构中，所述滤料可充分打褶、辊压或或以其他方式固定在支持结构上。本发明过滤材料可实际上以任何传统结构使用，包括平板过滤器、椭圆过滤器、筒式过滤器、旋绕过滤器结构。

实施例和比较例

下面用实施例和比较例更具体地说明本发明的滤料与已知滤料的对比。对于实施例和对比实施例各种滤料，都测定了滤料基重、滤料厚度、纤维直径、耐热性、过滤效率、耐喷吹次数和剥离力。应予说明，这些实施例和比较例中，采用以下所述的评价方法评价滤料上述参数。

耐喷吹测试

过滤材料成品经在26℃下，0.3MPa压力条件下，以30s/次的喷吹速率进行喷吹试验，经数小时后，样品净气面基布裸露，记录该滤料的耐喷吹次数，对每个试样平行试验5次，取5次数据的算术平均值作为该试样的平均耐喷吹次数。

利用上述测试方法测试本发明无纺织物或过滤材料在26℃下的耐喷吹次数；本发明无纺织物或过滤材料经过250℃，480小时处理后的耐喷吹次数。

剥离力测试

使用HD026N+型电子织物强力仪测定滤料的剥离力，将滤料面层与基布剥离开约5cm，织物夹持长度设定为50mm，拉伸速度为100mm/min，预加张力为2N，试样尺寸为30cm×5cm，环境温度为20℃，相对湿度为65％。将剥离的两面分别夹持在织物强力仪的上下钳口之间，参照GB/T 3923.1-1997《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》标准方法，对样品进行拉伸，计算机显示的最大力即认为是该滤料的剥离力。对每个试样横向和纵向分别平行试验5次，取10次数据的算术平均值作为该试样的平均剥离力。

利用上述测试方法测试本发明无纺织物或过滤材料在25℃下的平均剥离力；本发明无纺织物或过滤材料经过250℃，480小时处理后的平均剥离力。

拉伸断裂强力保持率

原始试样在环境温度为20℃，相对湿度为65％的实验室条件放置24h后，剪裁成尺寸为30cm×5cm的测试样品，并取部分在200℃的温度下进行200h的热处理，然后使用HD026N+型电子织物强力仪对样品进行测试。

样品夹持长度设定为200mm，拉伸速度为100mm/min，预加张力为2N，将样品两边分别夹持在织物强力仪的上下钳口之间，参照GB/T 3923.1-1997《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》标准方法，对样品进行拉伸，获得样品拉伸强力，测定该试样热处理之前(a)和该热处理之后(b)的拉伸强度，按下式求出强度保持率。

强力保持率(％)＝(b/a)×100

实施例1

以10％一种含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维，90％玻璃纤维，按比例投入混棉箱中，经过开松机开松并均匀混合后，形成的纤维混合物，按设计克重均匀铺陈并喂给到梳棉机中。经均匀混合充分梳理后得到的纤维网经交叉卷绕设备，使短纤维网转变为交叉层叠的多层纤维层，在两层上述多层纤维层中放入350gsm的100％玻璃纤维，密度为(120*80)/10cm的基布，上述结构经过针刺机预刺加固后，再将预刺结构按照500针/cm²的主针刺密度进行单面针刺，制得850gsm的过滤毡。上述过滤毡经过PTFE乳液浸渍后形成过滤材料成品。

实施例2

以20％一种含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维，50％玻璃纤维，30％玄武岩纤维，按比例投入混棉箱中，经过开松机开松并均匀混合后，形成的纤维混合物，按设计克重均匀铺陈并喂给到梳棉机中。经均匀混合充分梳理后得到的纤维网经交叉卷绕设备，使短纤维网转变为交叉层叠的多层纤维层，在两层上述多层纤维层中放入350gsm的100％玻璃纤维，密度为(120*80)/10cm的基布，上述结构经过针刺机预刺加固后，再将预刺结构按照400针/cm²的主针刺密度进行单面针刺，制得850gsm的过滤毡。上述过滤毡经过PTFE乳液浸渍后形成过滤材料成品。

实施例3

以30％一种含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维，70％玄武岩纤维，按比例投入混棉箱中，经过开松机开松并均匀混合后，形成的纤维混合物，按设计克重均匀铺陈并喂给到梳棉机中。经均匀混合充分梳理后得到的纤维网经交叉卷绕设备，使短纤维网转变为交叉层叠的多层纤维层，在两层上述多层纤维层中放入350gsm的玻纤做经纱、玄武岩做纬纱，密度为(120*80)/10cm的交织基布，上述结构经过青岛纺机针刺机预刺加固后，再将预刺结构按照600针/cm²的主针刺密度进行单面针刺，制得850gsm的过滤毡。上述过滤毡经过PTFE乳液浸渍后形成过滤材料成品。

实施例4

以40％一种含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维，60％石棉纤维，按比例投入混棉箱中，经过开松机开松并均匀混合后，形成的纤维混合物，按设计克重均匀铺陈并喂给到梳棉机中。经均匀混合充分梳理后得到的纤维网经交叉卷绕设备，使短纤维网转变为交叉层叠的多层纤维层，在两层上述多层纤维层中放入350gsm100％玻璃纤维，密度为(120*80)/10cm的基布，上述结构经过青岛纺机针刺机预刺加固后，再将预刺结构按照600针/cm²的主针刺密度进行单面针刺，制得850gsm的过滤毡。上述过滤毡经过PTFE乳液浸渍后形成过滤材料成品。

实施例5

以50％一种含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维，20％石棉纤维，30％玻璃纤维，按比例投入混棉箱中，经过开松机开松并均匀混合后，形成的纤维混合物，按设计克重均匀铺陈并喂给到梳棉机中。经均匀混合充分梳理后得到的纤维网经交叉卷绕设备，使短纤维网转变为交叉层叠的多层纤维层，在两层上述多层纤维层中放入350gsm100％玻璃纤维，密度为(120*80)/10cm的基布，上述结构经过青岛纺机针刺机预刺加固后，再将预刺结构按照700针/cm²的主针刺密度进行单面针刺，制得850gsm的过滤毡。上述过滤毡经过PTFE乳液浸渍后形成过滤材料成品。

实施例6

以60％一种含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维，40％石英纤维，按比例投入混棉箱中，经过开松机开松并均匀混合后，形成的纤维混合物，按设计克重均匀铺陈并喂给到梳棉机中。经均匀混合充分梳理后得到的纤维网经交叉卷绕设备，使短纤维网转变为交叉层叠的多层纤维层，在两层上述多层纤维层中放入350gsm的100％石英纤维，密度为(120*80)/10cm的基布，上述结构经过针刺机预刺加固后，再将预刺结构按照800针/cm²的主针刺密度进行单面针刺，制得850gsm的过滤毡。上述过滤毡经过PTFE乳液浸渍后形成过滤材料成品。

对比例1

以30％芳砜纶耐高温纤维，70％玻璃纤维，按比例投入混棉箱中，经过开松机开松并均匀混合后，形成的纤维混合物，按设计克重均匀铺陈并喂给到梳棉机中。经均匀混合充分梳理后得到的纤维网经交叉卷绕设备，使短纤维网转变为交叉层叠的多层纤维层，在两层上述多层纤维层中放入350gsm的100％玻璃纤维，密度为(120*80)/10cm的基布，上述结构经过针刺机预刺加固后，再将预刺结构按照550针/cm²的主针刺密度进行单面针刺，制得850gsm的过滤毡。上述过滤毡经过PTFE乳液浸渍后形成过滤材料成品。

对比例2

以30％芳纶1313耐高温纤维，70％玻璃纤维，按比例投入混棉箱中，经过开松机开松并均匀混合后，形成的纤维混合物，按设计克重均匀铺陈并喂给到梳棉机中。经均匀混合充分梳理后得到的纤维网经交叉卷绕设备，使短纤维网转变为交叉层叠的多层纤维层，在两层上述多层纤维层中放入350gsm的100％玻璃纤维，密度为(120*80)/10cm的基布，上述结构经过针刺机预刺加固后，再将预刺结构按照550针/cm²的主针刺密度进行单面针刺，制得850gsm的过滤毡。上述过滤毡经过PTFE乳液浸渍后形成过滤材料成品。

对比例3

以30％宝德纶(聚悪二唑)纤维，70％玻璃纤维，按比例投入混棉箱中，经过开松机开松并均匀混合后，形成的纤维混合物，按设计克重均匀铺陈并喂给到梳棉机中。经均匀混合充分梳理后得到的纤维网经交叉卷绕设备，使短纤维网转变为交叉层叠的多层纤维层，在两层上述多层纤维层中放入350gsm的100％玻璃纤维，密度为(120*80)/10cm的基布，上述结构经过针刺机预刺加固后，再将预刺结构按照550针/cm²的主针刺密度进行单面针刺，制得850gsm的过滤毡。上述过滤毡经过PTFE乳液浸渍后形成过滤材料成品。

表1实验数据

基于以上实施例应该明确的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种改进和变变型。因此，本发明意在涵盖基于本发明的改进和变型，只要这些改进和变型落在所附的权利要求及其等同替代技术手段的范围内。

Claims (10)

1.无纺织物，包含：

含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)，所述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)中包含40-98wt％的芳香族聚酰胺，2-60wt％的聚芳砜，所述芳香族聚酰胺和聚芳砜是混合的。和

无机耐高温纤维(B)；

优选的，所述无纺织物中，含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)的含量为10-60wt％，无机耐高温纤维(B)的含量为40-90wt％；

更优选的，含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)的含量为15-40wt％，无机耐高温纤维(B)的含量为60-85wt％；

最优选的，含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)的含量为20-30wt％，无机耐高温纤维(B)的含量为70-80wt％。

2.根据权利要求1所述的无纺织物，所述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)中，所述芳香族聚酰胺为对苯二甲酰对苯二胺、间苯二甲酰间苯二胺、聚砜酰胺、聚对苯甲酰胺。

3.根据权利要求1或2所述的无纺织物，所述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)在10％的NaOH溶液中85℃下浸泡5小时的强度保持率是70％以上，优选80％以上，更优选85％以上；

优选的，所述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)具有2.5cN/dtex以上的强度，优选2.5-3.5cN/dtex，更优选2.8-3.2cN/dtex；

更优选的，所述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维(A)具有280℃以上的玻璃化温度，优选300℃以上的玻璃化温度，更优选340℃以上，最优选350℃以上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的无纺织物，所述无纺织物还包含选自聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺纤维、对位芳纶、间位芳纶、芳砜纶、聚恶二唑纤维中的一种或两种以上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的无纺织物，所述无机耐高温纤维(B)选自玻璃纤维、玄武岩纤维、石英纤维、硅石-氧化铝纤维、氧化铝纤维、硅石纤维、氧化锆纤维、钛酸钾晶须纤维、石棉、碳纤维、富铝红柱石纤维、硅铝酸盐纤维、铝硼硅酸盐纤维、二氧化钛纤维中的一种或多种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的无纺织物，所述无纺织物在26℃，0.3MPa压力条件下，以30s/次的喷吹速率进行喷吹实验，其耐喷吹次数大于8400次，优选大于9000次，更优选大于10000次，最优选大于12000次；

优选的，所述无纺织物在250℃，480小时处理后，在常温0.3MPa压力条件下，以30s/次的喷吹速率进行喷吹实验，其耐喷吹次数大于8600次，优选大于9000次，更优选大于10000次，最优选大于12000次；

更优选的，所述无纺织物在25℃下的平均剥离力为大于20N，优选大于30N，更有选大于35N；最优选的，所述无纺织物在250℃，480小时处理后的平均剥离力为大于20N，优选大于30N，更有选大于35N。

7.过滤材料，所述滤料包含如权利要求1-6任一项所述的无纺织物；优选的，所述过滤材料包含补强织物；更优选的，所述补强织物包含选自玻璃纤维、玄武岩纤维、石英纤维、硅石-氧化铝纤维、氧化铝纤维、硅石纤维、氧化锆纤维、钛酸钾晶须纤维、石棉、碳纤维、富铝红柱石纤维、硅铝酸盐纤维、铝硼硅酸盐纤维、二氧化钛纤维中的一种或多种纤维。

8.根据权利要求7所述的过滤材料，所述无纺织物在26℃，0.3MPa压力条件下，以30s/次的喷吹速率进行喷吹实验，其耐喷吹次数大于8400次，优选大于9000次，更优选大于10000次，最优选大于12000次；

优选的，所述无纺织物在250℃，480小时处理后，在常温0.3MPa压力条件下，以30s/次的喷吹速率进行喷吹实验，其耐喷吹次数大于8600次，优选大于9000次，更优选大于10000次，最优选大于12000次；

更优选的，所述过滤材料在26℃下的平均剥离力为大于20N，优选大于30N，更有选大于35N；

最优选的，所述过滤材料在250℃，480小时处理后的平均剥离力为大于20N，优选大于30N，更有选大于35N。

9.一种如权利要求7或8所述的过滤材料用于高温烟气过滤的用途。

10.一种过滤装置，其包含如权利要求7-9任一项所述的过滤材料。