CN106215516A - 一种具有多重功能的滤料整理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有多重功能的滤料整理方法，该整理方法包括以下步骤：步骤一：制备多重功能涂层液；步骤二：滤料预处理，采用冷等离子体表面改性方法对滤料表面进行预处理；步骤三：滤料涂层，利用步骤一制备的多重功能涂层液，对步骤二预处理后的滤料进行涂层、烘焙，得到涂层滤料；步骤四：涂层滤料处理，采用冷等离子体聚合方法对步骤三中所获得的涂层滤料进行处理，得到整理后的滤料。本发明所述滤料整理方法是一种干法工艺，快速、环保、效率高、成本低；且所得滤料集良好的防水、抗静电、脱汞功能于一体；且具有驻极效果，能够显著提高滤料的电荷储存效果，提高滤料过滤过程中吸附颗粒的功能，有助于粉尘的吸附和搜集。

Description

一种具有多重功能的滤料整理方法
技术领域
本发明涉及一种滤料整理方法，具体为一种具有多重功能的滤料整理方法。
背景技术
目前在燃煤锅炉与垃圾焚烧炉的烟气净化系统使用的过滤材料主要是由涤纶纤维、玻璃纤维、聚苯硫醚纤维、聚酰胺纤维、聚四氟乙烯(PTFE)纤维等制成。这些纤维各自有优缺点，其中，涤纶纤维抗静电性差，玻璃纤维、聚酰胺纤维和聚苯硫醚纤维不具有拒水性，极易导致糊袋，导致滤袋失效，影响烟气净化的效果，聚四氟乙烯虽然具有拒水性，耐腐蚀性能也好，但其价格较高，对后处理设备的要求也很高，增加了企业的运行成本，影响了其在盈利能力一般的企业中的推广使用。同时，针对特殊的行业，如金属冶炼、贵金属金属回收行业，需要对粉尘进行收集，需要采用特殊的滤料吸附金属颗粒。
且对于现有技术中，滤料的防水性主要是采用浸渍法和覆膜法。浸渍法是一种湿法工艺，产生废气、废液，不利于环保，能耗大，成本高，浸渍不可能很均匀。覆膜法拉出来的膜的厚度均匀性较差，有些地方容易破损，生产过程将增加滤料的阻力。这些都将影响过滤性能，待覆膜的滤料的热收缩率要小，热定型对滤料损伤较大。另外，覆膜后，缝袋不能采用热熔方式，只能采用缝线方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有多重功能的滤料整理方法，其解决了现有过滤材料技术中其防水、抗静电、脱汞、驻极功能单一不全的等上述现有技术中存在的问题。
本发明的具体技术方案如下：
一种具有多重功能的滤料整理方法，该整理方法包括以下步骤：
步骤一：制备多重功能涂层液
1）、将碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠组成的混合物，加入水中，形成碳纳米管溶液；制备添加无机纳米颗粒的聚合物溶液；将制备的碳纳米管溶液进行搅拌，并加入添加无机纳米颗粒的聚合物溶液，待搅拌均匀后，再加入聚乙烯醇，使碳纳米管溶液逐渐变成糊状碳纳米管溶液，从而制得混合溶液A；
2）、将上述混合溶液A中加入硅烷偶联剂，并搅拌均匀，然后置于60℃恒温水浴锅中加热15min，最后取出冷却，形成混合溶液B；
3）、调节混合溶液B的pH值为6～7，将丙烯酸加入混合溶液B中，搅拌均匀，制得多重功能涂层液；
步骤二：滤料预处理
采用冷等离子体表面改性方法对滤料表面进行预处理；
步骤三：滤料涂层
利用步骤一制备的多重功能涂层液，对步骤二预处理后的滤料进行涂层、烘焙，得到涂层滤料；
步骤四：涂层滤料处理
采用冷等离子体聚合方法对步骤三中所获得的涂层滤料进行处理，得到整理后的滤料。
本发明进一步改进在于：步骤一中：
碳纳米管和水的质量比为：（0.1～0.7）∶1000，十二烷基苯磺酸钠和水的质量比为：（15～30）∶1000；
添加无机纳米颗粒的聚合物溶液的浓度为10～40wt％，其中无机纳米颗粒的添加量为聚合物和无机纳米颗粒总质量的0.05～15wt％；
所述碳纳米管溶液和添加无机纳米颗粒的聚合物溶液的的质量比为1:（80～120）；聚乙烯醇和碳纳米管溶液的质量比为：（10～15）∶1000；
其中采用磁力搅拌器进行搅拌，使得聚乙烯醇完全溶解。
本发明进一步改进在于：步骤一中：
所述无机纳米颗粒为二氧化硅、二氧化钛、五氧化二钽、钛酸钡、电气石、勃姆石或倍半硅氧烷纳米颗粒；
聚合物为聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚氨酯、氟化聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯中的一种，或者为以上几种聚合物的混合物；
其中聚合物溶液的溶剂根据聚合物种类分别对应为：N，N-二甲基甲酰胺。
本发明进一步改进在于：步骤一中：硅烷偶联剂和混合溶液A的质量比为1:（80～120）。
本发明进一步改进在于：步骤一中，利用醋酸调节混合溶液B的pH值，且丙烯酸和混合溶液B液的质量比为1:（80～120）。
本发明进一步改进在于：步骤二中，冷等离子体表面改性方法中用来产生冷等离子体的反应气体为氧气或氮气，预处理过程中输出功率为100～500W，预处理时间为1～50min。
本发明进一步改进在于：步骤三中，将多功能涂层液输入泡沫发生器中产生泡沫，采用泡沫施加装置使泡沫均匀地涂覆在滤料表面，先在70～80℃下，对滤料烘干3～5min，然后在150～180℃下，对滤料焙烘1～10min，得到涂层滤料。
本发明进一步改进在于：步骤四中，冷等离子体聚合方法中采用的聚合气体为含氟气体，处理过程中的气压为0～10 Pa，输出功率为50～200 W，聚合时间为1～10 min。
本发明进一步改进在于：所述的含氟气体为CF4或者C3F6。
本发明进一步改进在于：所述的滤料由涤纶纤维、玻璃纤维、聚苯硫醚纤维、芳纶纤维或者聚四氟乙烯纤维中任意一种或任意组合制成。
本发明的有益效果：
1、具有良好的防水功能；本发明的整理方法中，采用冷等离子体聚合，将含氟的有机单体在滤料表面气相沉积纳米颗粒疏水膜，使得滤料具有良好的防水性。含氟气体进入冷等离子反应器后，由于高能活性粒子的作用，使含氟气体中碳氟键断裂，形成离子或自由基等活性中间体。该活性中间体与同类或单体分子在气相中反应形成聚合中间体，并逐步增长使分子量增大，形成的细微球状粉末逐步堆积到滤料表面上，与吸附的含氟气体再次聚合而形成薄膜。该薄膜是无针孔、均匀的超薄膜，具有良好防水性、耐热性以及较高的过滤性能，不溶于一般有机溶剂，具有独特的物理性质。该方法是一种干法工艺，快速、环保、效率高、成本低，不影响滤料本身性能。
2、具有良好的抗静电功能。本发明采用将碳纳米管整理液涂覆在滤料表面。碳纳米管的价带和导带是部分重叠的，相当于一个半满能带，电子可以自由运动，显示出金属般的导电性，使得整理后滤料具有良好的抗静电性。
3、具有脱汞功能。本发明采用碳纳米管整理液涂覆在滤料表面。碳纳米管的比表面比较大，具有较强的吸附能力，使得整理后滤料具有良好的脱汞功能。
4、具有驻极效果。本发明采用多功能涂层液涂覆在滤料表面。使用的聚合物还有有机无机的驻极效果材质，能够显著提高滤料的电荷储存效果，提高滤料过滤过程中吸附颗粒的功能，有助于粉尘的吸附和搜集。
具体实施方式
具体实施例一：
本发明所述的一种具有多重功能的滤料整理方法，该整理方法包括以下步骤：
步骤一：制备多重功能涂层液
1）、将碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠组成的混合物，加入水中，形成碳纳米管溶液；其中，碳纳米管和水的质量比为： 0.1∶1000，十二烷基苯磺酸钠和水的质量比为： 15∶1000；
制备添加无机纳米颗粒的聚合物溶液；其中添加无机纳米颗粒的聚合物溶液的浓度为10％，且无机纳米颗粒的添加量为聚合物和无机纳米颗粒总质量的0.05％；所述无机纳米颗粒为勃姆石纳米颗粒；聚合物为聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯聚合物的混合物；其中聚合物溶液的溶剂为：N，N-二甲基甲酰胺。
将制备的碳纳米管溶液进行搅拌，并加入添加无机纳米颗粒的聚合物溶液；其中所述碳纳米管溶液和添加无机纳米颗粒的聚合物溶液的的质量比为1: 80；
待搅拌均匀后，再加入聚乙烯醇，使碳纳米管溶液逐渐变成糊状碳纳米管溶液，从而制得混合溶液A；其中聚乙烯醇和碳纳米管溶液的质量比为： 10∶1000。
其中为使得聚乙烯醇完全溶解，采用磁力搅拌器进行搅拌。
2）、将上述混合溶液A中加入硅烷偶联剂，且硅烷偶联剂和混合溶液A的质量比为1: 80；并搅拌均匀，然后置于60℃恒温水浴锅中加热15min，最后取出冷却，形成混合溶液B；
3）、利用醋酸调节混合溶液B的pH值为6，且丙烯酸和混合溶液B液的质量比为1:80；将丙烯酸加入混合溶液B中，搅拌均匀，制得多重功能涂层液。
步骤二：滤料预处理
采用冷等离子体表面改性方法对滤料表面进行预处理；其中用来产生冷等离子体的反应气体为氮气，预处理过程中输出功率为100W，预处理时间为1min。
步骤三：滤料涂层
将步骤一制备的多重功能涂层液输入泡沫发生器中产生泡沫，采用泡沫施加装置使泡沫均匀地涂覆在步骤二中预处理后的滤料表面，先在70℃下，对滤料烘干3min，然后在150℃下，对滤料焙烘1min，得到涂层滤料。
步骤四：涂层滤料处理
采用冷等离子体聚合方法对步骤三中所获得的涂层滤料进行处理，其中，冷等离子体聚合方法中采用的聚合气体为含氟气体CF4，处理过程中的气压为0 Pa，输出功率为50 W，聚合时间为1 min；最终得到整理后的滤料。
上述所述的滤料为涤纶纤维。
具体实施例二：
本发明所述的一种具有多重功能的滤料整理方法，该整理方法包括以下步骤：
步骤一：制备多重功能涂层液
1）、将碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠组成的混合物，加入水中，形成碳纳米管溶液；其中，碳纳米管和水的质量比为：0.3∶1000，十二烷基苯磺酸钠和水的质量比为：20∶1000；
制备添加无机纳米颗粒的聚合物溶液；其中添加无机纳米颗粒的聚合物溶液的浓度为20wt％，且无机纳米颗粒的添加量为聚合物和无机纳米颗粒总质量的5wt％；所述无机纳米颗粒为电气石；聚合物为聚丙烯腈；其中聚合物溶液的溶剂为：N，N-二甲基甲酰胺。
将制备的碳纳米管溶液进行搅拌，并加入添加无机纳米颗粒的聚合物溶液；其中所述碳纳米管溶液和添加无机纳米颗粒的聚合物溶液的的质量比为1:90；
待搅拌均匀后，再加入聚乙烯醇，使碳纳米管溶液逐渐变成糊状碳纳米管溶液，从而制得混合溶液A；其中聚乙烯醇和碳纳米管溶液的质量比为：12∶1000。
其中为使得聚乙烯醇完全溶解，采用磁力搅拌器进行搅拌。
2）、将上述混合溶液A中加入硅烷偶联剂，且硅烷偶联剂和混合溶液A的质量比为1:90；并搅拌均匀，然后置于60℃恒温水浴锅中加热15min，最后取出冷却，形成混合溶液B；
3）、利用醋酸调节混合溶液B的pH值为6.5，且丙烯酸和混合溶液B液的质量比为1:90；将丙烯酸加入混合溶液B中，搅拌均匀，制得多重功能涂层液。
步骤二：滤料预处理
采用冷等离子体表面改性方法对滤料表面进行预处理；其中用来产生冷等离子体的反应气体为氧气，预处理过程中输出功率为300W，预处理时间为30 min。
步骤三：滤料涂层
将步骤一制备的多重功能涂层液输入泡沫发生器中产生泡沫，采用泡沫施加装置使泡沫均匀地涂覆在步骤二中预处理后的滤料表面，先在75℃下，对滤料烘干4min，然后在160℃下，对滤料焙烘5min，得到涂层滤料。
步骤四：涂层滤料处理
采用冷等离子体聚合方法对步骤三中所获得的涂层滤料进行处理，其中，冷等离子体聚合方法中采用的聚合气体为含氟气体C3F6，处理过程中的气压为5Pa，输出功率为60 W，聚合时间为5 min；最终得到整理后的滤料。
上述所述的滤料由玻璃纤维、聚苯硫醚纤维、芳纶纤维组合制成。
具体实施例三：
本发明所述的一种具有多重功能的滤料整理方法，该整理方法包括以下步骤：
步骤一：制备多重功能涂层液
1）、将碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠组成的混合物，加入水中，形成碳纳米管溶液；其中，碳纳米管和水的质量比为：0.7∶1000，十二烷基苯磺酸钠和水的质量比为： 30∶1000；
制备添加无机纳米颗粒的聚合物溶液；其中添加无机纳米颗粒的聚合物溶液的浓度为40wt％，且无机纳米颗粒的添加量为聚合物和无机纳米颗粒总质量的15wt％；所述无机纳米颗粒为二氧化硅；聚合物为聚氨酯；其中聚合物溶液的溶剂为：N，N-二甲基甲酰胺。
将制备的碳纳米管溶液进行搅拌，并加入添加无机纳米颗粒的聚合物溶液；其中所述碳纳米管溶液和添加无机纳米颗粒的聚合物溶液的的质量比为1: 120；
待搅拌均匀后，再加入聚乙烯醇，使碳纳米管溶液逐渐变成糊状碳纳米管溶液，从而制得混合溶液A；其中聚乙烯醇和碳纳米管溶液的质量比为： 15∶1000。
其中为使得聚乙烯醇完全溶解，采用磁力搅拌器进行搅拌。
2）、将上述混合溶液A中加入硅烷偶联剂，且硅烷偶联剂和混合溶液A的质量比为1: 120；并搅拌均匀，然后置于60℃恒温水浴锅中加热15min，最后取出冷却，形成混合溶液B；
3）、利用醋酸调节混合溶液B的pH值为7，且丙烯酸和混合溶液B液的质量比为1: 120；将丙烯酸加入混合溶液B中，搅拌均匀，制得多重功能涂层液。
步骤二：滤料预处理
采用冷等离子体表面改性方法对滤料表面进行预处理；其中用来产生冷等离子体的反应气体为氮气，预处理过程中输出功率为500W，预处理时间为50 min。
步骤三：滤料涂层
将步骤一制备的多重功能涂层液输入泡沫发生器中产生泡沫，采用泡沫施加装置使泡沫均匀地涂覆在步骤二中预处理后的滤料表面，先在80℃下，对滤料烘干5min，然后在180℃下，对滤料焙烘10min，得到涂层滤料。
步骤四：涂层滤料处理
采用冷等离子体聚合方法对步骤三中所获得的涂层滤料进行处理，其中，冷等离子体聚合方法中采用的聚合气体为含氟气体CF4，处理过程中的气压为10 Pa，输出功率为200W，聚合时间为10 min；最终得到整理后的滤料。
上述所述的滤料由玻璃纤维、芳纶纤维和聚四氟乙烯纤维组合制成。
本发明提供一种具有多重功能的滤料整理方法，该滤料整理方法是一种干法工艺，快速、环保、效率高、成本低；且所得滤料集良好的防水、抗静电、脱汞功能于一体；且具有驻极效果，能够显著提高滤料的电荷储存效果，提高滤料过滤过程中吸附颗粒的功能，有助于粉尘的吸附和搜集。
以上内容仅仅是对本发明工艺所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有多重功能的滤料整理方法，其特征在于：该整理方法包括以下步骤：
步骤一：制备多重功能涂层液
1）、将碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠组成的混合物，加入水中，形成碳纳米管溶液；制备添加无机纳米颗粒的聚合物溶液；将制备的碳纳米管溶液进行搅拌，并加入添加无机纳米颗粒的聚合物溶液，待搅拌均匀后，再加入聚乙烯醇，使碳纳米管溶液逐渐变成糊状碳纳米管溶液，从而制得混合溶液A；
2）、将上述混合溶液A中加入硅烷偶联剂，并搅拌均匀，然后置于60℃恒温水浴锅中加热15min，最后取出冷却，形成混合溶液B；
3）、调节混合溶液B的pH值为6～7，将丙烯酸加入混合溶液B中，搅拌均匀，制得多重功能涂层液；
步骤二：滤料预处理
采用冷等离子体表面改性方法对滤料表面进行预处理；
步骤三：滤料涂层
利用步骤一制备的多重功能涂层液，对步骤二预处理后的滤料进行涂层、烘焙，得到涂层滤料；
步骤四：涂层滤料处理
采用冷等离子体聚合方法对步骤三中所获得的涂层滤料进行处理，得到整理后的滤料。
2.根据权利要求1所述的一种具有多重功能的滤料整理方法，其特征在于：步骤一中：
碳纳米管和水的质量比为：（0.1～0.7）∶1000，十二烷基苯磺酸钠和水的质量比为：（15～30）∶1000；
添加无机纳米颗粒的聚合物溶液的浓度为10～40wt％，其中无机纳米颗粒的添加量为聚合物和无机纳米颗粒总质量的0.05～15wt％；
所述碳纳米管溶液和添加无机纳米颗粒的聚合物溶液的的质量比为1:（80～120）；聚乙烯醇和碳纳米管溶液的质量比为：（10～15）∶1000；
其中采用磁力搅拌器进行搅拌，使得聚乙烯醇完全溶解。
3.根据权利要求1所述的一种具有多重功能的滤料整理方法，其特征在于：步骤一中：
所述无机纳米颗粒为二氧化硅、二氧化钛、五氧化二钽、钛酸钡、电气石、勃姆石或倍半硅氧烷纳米颗粒；
聚合物为聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚氨酯、氟化聚氨酯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯-四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯中的一种，或者为以上几种聚合物的混合物；
其中聚合物溶液的溶剂根据聚合物种类分别对应为：N，N-二甲基甲酰胺。
4.根据权利要求1所述的一种具有多重功能的滤料整理方法，其特征在于：步骤一中：硅烷偶联剂和混合溶液A的质量比为1:（80～120）。
5.根据权利要求1所述的一种具有多重功能的滤料整理方法，其特征在于：步骤一中，利用醋酸调节混合溶液B的pH值，且丙烯酸和混合溶液B液的质量比为1:（80～120）。
6.根据权利要求1至5所述的任一项一种具有多重功能的滤料整理方法，其特征在于：步骤二中，冷等离子体表面改性方法中用来产生冷等离子体的反应气体为氧气或氮气，预处理过程中输出功率为100～500W，预处理时间为1～50 min。
7.根据权利要求6所述的一种具有多重功能的滤料整理方法，其特征在于：步骤三中，将多功能涂层液输入泡沫发生器中产生泡沫，采用泡沫施加装置使泡沫均匀地涂覆在滤料表面，先在70～80℃下，对滤料烘干3～5min，然后在150～180℃下，对滤料焙烘1～10min，得到涂层滤料。
8.根据权利要求7所述的一种具有多重功能的滤料整理方法，其特征在于：步骤四中，冷等离子体聚合方法中采用的聚合气体为含氟气体，处理过程中的气压为0～10 Pa，输出功率为50～200 W，聚合时间为1～10 min。
9.根据权利要求8所述的一种具有多重功能的滤料整理方法，其特征在于：所述的含氟气体为CF4或者C3F6。
10.根据权利要求1所述的一种具有多重功能的滤料整理方法，其特征在于：所述的滤料由涤纶纤维、玻璃纤维、聚苯硫醚纤维、芳纶纤维或者聚四氟乙烯纤维中任意一种或任意组合制成。
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