CN105749623B - 一种高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备方法，属于环保装备技术领域，所述滤料为经过疏水处理的聚苯硫醚纤维采用“开松→混棉→梳理→铺网→针刺→压光→烧毛→产品”工艺制成。该技术方案将聚苯硫醚纤维进行疏水处理，从而避免了现有技术中采用单独的“拒水拒油整理”工艺进行造成了浸渍层厚度不均匀，有效的滤料产品使用后防水防油性能衰减的问题，并且生产工艺中减少了“拒水拒油整理”步骤，提高了生产效率，有益效果显著。

Description

一种高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备方法，属于环保装备技术领域。
背景技术
我国是燃煤大国，针对燃煤过程中排放大量的有毒气体和粉尘，为了控制燃煤火电厂燃烧排放粉尘颗粒，目前，一般采用滤袋为核心的袋式除尘器或电袋复合除尘器，通过对有毒气体和粉尘进行过滤，达到降低或消除有害物质排放的要求。目前电厂最常用的滤袋为聚苯硫醚（PPS）复合滤袋，其优点是适合于使用高硫煤的场所，同时具有较高的耐腐蚀、耐高温以及氧含量工况条件下，滤料的抗高温性能和耐氧化性能优异，性价比高。
但是，该类聚苯硫醚复合滤料针对供暖锅炉来说，防水防油效果较差，在此环境下工作的滤料使用寿命较低，现有的防水防油性能的滤料大都在滤料压光、烧毛工艺后，通过单独的“拒水拒油整理”工艺进行滤料功能改进，该工艺流程如图1所示，其中滤料依次通过退卷装置1、第一张力装置2、浸渍液3、压辊4、烘箱5、第二张力装置6、卷绕装置7，由于滤料在经过浸渍液3后需要受压辊4轧辊，受压辊压力和速度影响会直接导致滤料的浸渍层厚度不均匀，且其浸渍液多粘附在滤料上的间隙内，干燥后易与滤料分离，浸渍层保持效果较差，因而造成该工艺生产的防水防油滤料的防水防油性能会逐渐衰减，使用寿命较低。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备方法，具体技术方案如下：
一种高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备方法，所述滤料为经过疏水处理的聚苯硫醚纤维采用“开松→混棉→梳理→铺网→针刺→压光→烧毛→产品”工艺制成。
作为上述技术方案的改进，所述经过疏水处理的聚苯硫醚纤维为表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维。
作为上述技术方案的改进，所述表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维中，Fe3O4/TiO2疏水层与聚苯硫醚纤维重量比为3%～8%：92%～97%。
作为上述技术方案的改进，所述表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维的制备方法包括以下步骤：步骤一，Fe3O4/TiO2颗粒的制备；步骤二，聚苯硫醚纤维颗粒与Fe3O4/TiO2颗粒的混合；步骤三，熔融纺丝；
所述步骤一中，先制备防水防油Fe3O4/TiO2颗粒；
所述步骤二中，将步骤一得到的Fe3O4/TiO2颗粒与聚苯硫醚颗粒均匀混合，干燥后得到混合颗粒；
所述步骤三中，将混合颗粒进行螺杆挤压熔融，再进行纺丝操作，得到表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维。
上述技术方案将聚苯硫醚纤维进行疏水处理，从而避免了现有技术中采用单独的“拒水拒油整理”工艺进行造成了浸渍层厚度不均匀，有效的滤料产品使用后防水防油性能衰减的问题，并且生产工艺中减少了“拒水拒油整理”步骤，提高了生产效率，有益效果显著。
附图说明
图1为背景技术中防水防油滤料中“拒水拒油整理”的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备方法，其特征在于，所述滤料为经过疏水处理的聚苯硫醚纤维采用“开松→混棉→梳理→铺网→针刺→压光→烧毛→产品”工艺制成，其中，经过疏水处理的聚苯硫醚纤维为表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维，表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维中，Fe3O4/TiO2疏水层与聚苯硫醚纤维重量比为3%～8%：92%～97%。
上述技术方案将聚苯硫醚纤维进行疏水处理，从而避免了现有技术中采用单独的“拒水拒油整理”工艺进行造成了浸渍层厚度不均匀，有效的滤料产品使用后防水防油性能衰减的问题，并且生产工艺中减少了“拒水拒油整理”步骤，提高了生产效率，有益效果显著。
上述表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维的制备方法包括以下步骤：
步骤一，Fe3O4/TiO2颗粒的制备：
（1）Fe3O4颗粒的制备，向七水合硫酸亚铁中滴加氨水，35℃～45℃恒温水浴，调节PH值为9，搅拌30min～60min，反应完成后用磁铁分离产物，并用二次水清洗，放入干燥箱内干燥得到Fe3O4颗粒，此时的Fe3O4颗粒可以直接用于第（2）步，也可以继续对Fe3O4颗粒表面进行改性，可以通过油酸修饰，具体可采用以下步骤：将制备好的Fe3O4粒子分散在二次水中，加入适量油酸钠后，恒温50℃水浴搅拌15min～30min，停止搅拌后静置并用磁铁分离，用二次水、无水乙醇和丙酮洗涤若干次，放入真空干燥箱中干燥得到改性处理的Fe3O4颗粒，该改性处理能够有效减小磁性Fe3O4颗粒之间的相互聚集，从而使Fe3O4颗粒的尺寸和大小更为均匀，提高Fe3O4颗粒的分散性；
（2）Fe3O4/TiO2颗粒的制备，先将Fe3O4颗粒均匀的分散在乙醇中，加入到氨水中，超声分散，在60℃～75℃搅拌并向的分散液中滴加钛酸四丁酯的乙醇溶液，加入乙酰丙酮，Fe3O4颗粒、乙醇、氨水、钛酸四丁酯的乙醇溶液、乙酰丙酮质量比为1:480～600:4～5:240～350:0.3～0.9，所述钛酸四丁酯的乙醇溶液中钛酸四丁酯的重量百分含量为3%～6%，将上述各组分混合后在60℃～75℃继续搅拌2h～4h，反应完全后过滤，将固体颗粒溶解到水和乙醇组成的混合液中得到Fe3O4/TiO2颗粒的混合溶液，该步骤中氨水的作用有两个，一是碱性环境保护Fe3O4颗粒稳定存在，二是有利于钛酸四丁酯生成TiO2颗粒，其中乙酰丙酮的作用的抑制钛酸四丁酯快速水解；
（3）Fe3O4/TiO2颗粒表面修饰，向步骤（2）的混合溶液中加入全氟硅烷或十八烷基硅烷，搅拌18h~30h，经过分离和洗涤后得到防水防油Fe3O4/TiO2颗粒，该步骤中的作用是在步骤（2）构造的Fe3O4/TiO2颗粒的粗糙表面上，加入全氟硅烷或十八烷基硅烷进行疏水修饰，从而提高其防水防油的功能；
步骤二，聚苯硫醚纤维颗粒与Fe3O4/TiO2颗粒的混合：将步骤一得到的Fe3O4/TiO2颗粒与聚苯硫醚颗粒均匀混合，真空转鼓中干燥10h以上，干燥温度为130℃～150℃，干燥后得到混合颗粒，该步骤中，混合颗粒中Fe3O4/TiO2颗粒与聚苯硫醚颗粒的重量比为3%～8%：92%～97%；
步骤三，熔融纺丝：将混合颗粒进行螺杆挤压熔融，螺杆挤压熔融温度为280℃～310℃，该熔融过程分为三段，第一段螺杆温度控制在280℃～295℃，第二阶段温度控制在290℃～310℃，第三段螺杆温度控制在290℃～310℃，然后再进行纺丝操作，纺丝操作采用平牵工艺，平牵工艺的纺丝温度在280℃～300℃，平牵速度控制在600 m/min ～720m/min，平牵温度控制在80℃～110℃，定型温度控制在100℃～145℃，牵伸比1.35～1.55，得到具有防水防油功能的聚苯硫醚纤维。
下面结合具体实施例进行详细阐述。
实施例一
按照以下步骤进行高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备，首先，进行表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维的制备：
步骤一，Fe3O4/TiO2颗粒的制备：
（1）Fe3O4颗粒的制备，向七水合硫酸亚铁中滴加氨水，35℃恒温水浴，调节PH值为9，搅拌30min，反应完成后用磁铁分离产物，并用二次水清洗，放入干燥箱内干燥得到Fe3O4颗粒，将制备好的Fe3O4粒子分散在二次水中，加入适量油酸钠后，恒温50℃水浴搅拌15min，停止搅拌后静置并用磁铁分离，用二次水洗涤两次，放入真空干燥箱中干燥得到改性处理的Fe3O4颗粒；
（2）Fe3O4/TiO2颗粒的制备，先将Fe3O4颗粒均匀的分散在乙醇中，加入到氨水中，超声分散，60℃搅拌并向的分散液中滴加钛酸四丁酯的乙醇溶液，加入乙酰丙酮，Fe3O4颗粒、乙醇、氨水、钛酸四丁酯的乙醇溶液、乙酰丙酮质量比为1:486:4.1:243:0.3，所述钛酸四丁酯的乙醇溶液中钛酸四丁酯的重量百分含量为3%，将上述各组分混合后在60℃继续搅拌2h，反应完全后过滤，将固体颗粒溶解到水和乙醇组成的混合液中得到Fe3O4/TiO2颗粒的混合溶液；
（3）Fe3O4/TiO2颗粒表面修饰，向步骤（2）的混合溶液中加入全氟硅烷，搅拌18h，经过分离和洗涤后得到防水防油Fe3O4/TiO2颗粒；
步骤二，聚苯硫醚纤维颗粒与Fe3O4/TiO2颗粒的混合：将步骤一得到的Fe3O4/TiO2颗粒与聚苯硫醚颗粒均匀混合，真空转鼓中干燥12h，干燥温度为130℃，干燥后得到混合颗粒，其中Fe3O4/TiO2颗粒占混合颗粒的4%，聚苯硫醚颗粒占96%；
步骤三，熔融纺丝：将混合颗粒进行螺杆挤压熔融，螺杆挤压熔融温度为290℃，分三段熔融，第一段螺杆温度控制在286℃，第二阶段温度控制在297℃，第三段螺杆温度控制在300℃，然后再进行纺丝操作，纺丝操作采用平牵工艺，纺丝温度在286℃，平牵速度控制在650m/min，平牵温度控制在95℃，定型温度控制在125℃，牵伸比1.40，得到表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维。
然后，将上述方法制得的聚苯硫醚纤维经过“开松→混棉→梳理→铺网→针刺→压光→烧毛→产品”工艺制成高效防水防油聚苯硫醚滤料，将其与按照现有的具有“拒水拒油整理”工艺制备的聚苯硫醚滤料进行对比，并对其防水、防油性能进行测试，测试结果见表1。
实施例二
按照以下步骤进行高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备，首先，进行表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维的制备：
步骤一，Fe3O4/TiO2颗粒的制备：
（1）Fe3O4颗粒的制备，向七水合硫酸亚铁中滴加氨水，45℃恒温水浴，调节PH值为9，搅拌60min，反应完成后用磁铁分离产物，并用二次水清洗，放入干燥箱内干燥得到Fe3O4颗粒，将制备好的Fe3O4粒子分散在二次水中，加入适量油酸钠后，恒温50℃水浴搅拌30min，停止搅拌后静置并用磁铁分离，用二次水洗涤两次，放入真空干燥箱中干燥得到改性处理的Fe3O4颗粒；
（2）Fe3O4/TiO2颗粒的制备，先将Fe3O4颗粒均匀的分散在乙醇中，加入到氨水中，超声分散，75℃搅拌并向的分散液中滴加钛酸四丁酯的乙醇溶液，加入乙酰丙酮，Fe3O4颗粒、乙醇、氨水、钛酸四丁酯的乙醇溶液、乙酰丙酮质量比为1:588:4.9:348:0.9，所述钛酸四丁酯的乙醇溶液中钛酸四丁酯的重量百分含量为6%，将上述各组分混合后在75℃继续搅拌4h，反应完全后过滤，将固体颗粒溶解到水和乙醇组成的混合液中得到Fe3O4/TiO2颗粒的混合溶液；
（3）Fe3O4/TiO2颗粒表面修饰，向步骤（2）的混合溶液中加入全氟硅烷，搅拌18h，经过分离和洗涤后得到防水防油Fe3O4/TiO2颗粒；
步骤二，聚苯硫醚纤维颗粒与Fe3O4/TiO2颗粒的混合：将步骤一得到的Fe3O4/TiO2颗粒与聚苯硫醚颗粒均匀混合，真空转鼓中干燥12h，干燥温度为145℃，干燥后得到混合颗粒，其中Fe3O4/TiO2颗粒占混合颗粒的7%，聚苯硫醚颗粒占93%；
步骤三，熔融纺丝：将混合颗粒进行螺杆挤压熔融，螺杆挤压熔融温度为281℃，分三段熔融，第一段螺杆温度控制在295℃，第二阶段温度控制在297℃，第三段螺杆温度控制在305℃，然后再进行纺丝操作，纺丝操作采用平牵工艺，纺丝温度在290℃，平牵速度控制在610m/min，平牵温度控制在290℃，定型温度控制在130℃，牵伸比1.35，得到表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维。
然后，将上述方法制得的聚苯硫醚纤维经过“开松→混棉→梳理→铺网→针刺→压光→烧毛→产品”工艺制成高效防水防油聚苯硫醚滤料，并对其防水、防油性能进行测试，测试结果见表1。
实施例三
按照以下步骤进行高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备，首先，进行表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维的制备：
步骤一，Fe3O4/TiO2颗粒的制备：
（1）Fe3O4颗粒的制备，向七水合硫酸亚铁中滴加氨水，50℃恒温水浴，调节PH值为9，搅拌40min，反应完成后用磁铁分离产物，并用二次水清洗，放入干燥箱内干燥得到Fe3O4颗粒，将制备好的Fe3O4粒子分散在二次水中，加入适量油酸钠后，恒温50℃水浴搅拌30min，停止搅拌后静置并用磁铁分离，用二次水洗涤两次，放入真空干燥箱中干燥得到改性处理的Fe3O4颗粒；
（2）Fe3O4/TiO2颗粒的制备，先将Fe3O4颗粒均匀的分散在乙醇中，加入到氨水中，超声分散，70℃搅拌并向的分散液中滴加钛酸四丁酯的乙醇溶液，加入乙酰丙酮，Fe3O4颗粒、乙醇、氨水、钛酸四丁酯的乙醇溶液、乙酰丙酮质量比为1:521:4.3:302:0.9，所述钛酸四丁酯的乙醇溶液中钛酸四丁酯的重量百分含量为6%，将上述各组分混合后在70℃继续搅拌3h，反应完全后过滤，将固体颗粒溶解到水和乙醇组成的混合液中得到Fe3O4/TiO2颗粒的混合溶液；
（3）Fe3O4/TiO2颗粒表面修饰，向步骤（2）的混合溶液中加入全氟硅烷，搅拌18h，经过分离和洗涤后得到防水防油Fe3O4/TiO2颗粒；
步骤二，聚苯硫醚纤维颗粒与Fe3O4/TiO2颗粒的混合：将步骤一得到的Fe3O4/TiO2颗粒与聚苯硫醚颗粒均匀混合，真空转鼓中干燥11h，干燥温度为140℃，干燥后得到混合颗粒，其中Fe3O4/TiO2颗粒占混合颗粒的5%，聚苯硫醚颗粒占95%；
步骤三，熔融纺丝：将混合颗粒进行螺杆挤压熔融，螺杆挤压熔融温度为305℃，分三段熔融，第一段螺杆温度控制在292℃，第二阶段温度控制在295℃，第三段螺杆温度控制在302℃，然后再进行纺丝操作，纺丝操作采用平牵工艺，纺丝温度在295℃，平牵速度控制在710m/min，平牵温度控制在110℃，定型温度控制在145℃，牵伸比1.50，得到表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维。
然后，将上述方法制得的聚苯硫醚纤维经过“开松→混棉→梳理→铺网→针刺→压光→烧毛→产品”工艺制成高效防水防油聚苯硫醚滤料，并对其防水、防油性能进行测试，测试结果见表1。
表1 聚苯硫醚滤料防水、防油性能
测试结果发现，表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚滤料在使用过程中起防水、防油性能稳定，抗衰变性能优异。

Claims (1)

1.一种高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备方法，其特征在于，所述滤料为经过疏水处理的聚苯硫醚纤维采用“开松→混棉→梳理→铺网→针刺→压光→烧毛→产品”工艺制成；其特征在于，所述经过疏水处理的聚苯硫醚纤维为表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维；所述表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维中，Fe3O4/TiO2疏水层与聚苯硫醚纤维重量比为3%～8%：92%～97%；
所述表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维的制备方法包括以下步骤：步骤一，Fe3O4/TiO2颗粒的制备；步骤二，聚苯硫醚纤维颗粒与Fe3O4/TiO2颗粒的混合；步骤三，熔融纺丝；
所述步骤一中，先制备防水防油Fe3O4/TiO2颗粒；
所述步骤二中，将步骤一得到的Fe3O4/TiO2颗粒与聚苯硫醚颗粒均匀混合，干燥后得到混合颗粒；
所述步骤三中，将混合颗粒进行螺杆挤压熔融，再进行纺丝操作，得到表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维。
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