CN106377946A - 一种耐高温抗氧化过滤毡材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐高温抗氧化过滤毡材料的制备方法，属于过滤材料制备技术领域。本发明首先以纳米二氧化硅为原材料，并利用硅烷偶联剂对其进行烷基化处理，得到烷基化二氧化硅混合液，再将其与抗氧剂进行混合处理，得到固载抗氧剂改性纳米二氧化硅，接着将其与干燥得聚苯硫醚粉末进行混炼并拉丝，得到改性聚苯硫醚纤维丝，最后将钛酸四丁酯、乙酰丙酮‑乙醇混合液等物质进行混合后，将改性聚苯硫醚纤维丝浸泡于其中，浸泡后取出干燥并烧结即可。本发明制备的耐高温抗氧化过滤毡材料能在320～350℃高温下长期使用，可以有效延长过滤毡的使用寿命；除尘效率达到99.99％以上，提高了粉尘过滤效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐高温抗氧化过滤毡材料的制备方法，属于过滤材料制备技术领域。
背景技术
在中国，电力、钢铁、化学、水泥、垃圾焚烧等“高消耗、高排放、高污染”工业的飞速发展，在给人们创造了更加富裕、方便、快捷的生活的同时，也对我国的天然资源、能源、环境的可持续发展造成了严重的威胁。这些社会工业排放的大气污染物中，主要包括高温烟气、粉尘、SOX、NOX等。如果不经过治理而直接排入大气中，会直接或间接影响到人们的呼吸系统、心血管系统、中枢神经系统、免疫系统等，并进而威胁到人体的生命安全。工业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。目前由于化学纤维强度高，柔韧性好，而且化学纤维针刺毡中纤维缠结性好，基布与毡的复合强度高。但现有的化学纤维针刺毡耐高温性能较差，这大大限制了其在高温除尘领域的广泛使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前使用的化学纤维作为过滤毡材料耐高温性能较差，限制了其在高温除尘领域的广泛使用的问题，本发明首先以纳米二氧化硅为原材料，并利用硅烷偶联剂对其进行烷基化处理，得到烷基化二氧化硅混合液，再将其与抗氧剂进行混合处理，得到固载抗氧剂改性纳米二氧化硅，接着将其与干燥得聚苯硫醚粉末进行混炼并拉丝，得到改性聚苯硫醚纤维丝，最后将钛酸四丁酯、乙酰丙酮-乙醇混合液等物质进行混合后，将改性聚苯硫醚纤维丝浸泡于其中，浸泡后取出干燥并烧结，得到耐高温抗氧化过滤毡材料，本发明制备的过滤毡材料耐高温性能高，可以有效延长过滤毡的使用寿命，同时提高了过滤毡的粉尘过滤效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）称取2～3g纳米二氧化硅，加入30～50mL质量分数为50%乙醇溶液中，以300～400r/min搅拌15～20min后，并用质量分数为3%氨水调节pH为9.0～9.5，随后以100W超声波超声分散30～40min，再加入0.2～0.3g硅烷偶联剂KH-550，在50～60℃恒温水浴下，继续超声分散40～50min，得烷基化二氧化硅混合液；
（2）向上述烷基化二氧化硅混合液中加入1.5～2.0g抗氧剂1010，以80W超声波超声分散20～30min，得悬浮液，将悬浮液装入离心机中，以5000～6000r/min离心分离10～12min，收集沉淀，将沉淀置于真空干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，随后装入球磨机中，以300～400r/min球磨15～20min，得固载抗氧剂改性纳米二氧化硅；
（3）称取95～98g聚苯硫醚粉末，装入真空干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再将干燥后的聚苯硫醚粉末与1.8～2.0g上述固载抗氧剂改性纳米二氧化硅共混后加入双螺杆挤出机中，在280～290℃下熔融混炼挤出造粒，得改性聚苯硫醚母粒，再将改性聚苯硫醚母粒装入纺丝机中，熔融拉丝，得改性聚苯硫醚纤维丝；
（4）量取12～15mL钛酸四丁酯加入质量分数为10%乙酰丙酮-乙醇混合液中，以300～400r/min搅拌30～40min后，依次加入20～25mL无水乙醇，3～4mL质量分数为10%盐酸，0.8～1.0g五水硫酸铜粉末，1.5～1.8g硼酸粉末，继续搅拌1～2h后，得混合液，将上述改性聚苯硫醚纤维丝浸泡在混合液中1～2h，随后取出浸泡后的纤维丝置于105～110℃烘箱中，干燥至恒重，转入400～500℃马弗炉中，在氩气保护下，保温烧结2～3h，得耐高温抗氧化过滤毡材料。
本发明制备的耐高温抗氧化过滤毡材料能在320～350℃高温下长期使用，纵向拉断强力大于1820N以上，纬向拉断强力大于1850N以上，除尘效率达到99.99％以上。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的耐高温抗氧化过滤毡材料能在320～350℃高温下长期使用，可以有效延长过滤毡的使用寿命；
（2）本发明制备的耐高温抗氧化过滤毡材料除尘效率达到99.99％以上，提高了粉尘过滤效率。
具体实施方式
首先称取2～3g纳米二氧化硅，加入30～50mL质量分数为50%乙醇溶液中，以300～400r/min搅拌15～20min后，并用质量分数为3%氨水调节pH为9.0～9.5，随后以100W超声波超声分散30～40min，再加入0.2～0.3g硅烷偶联剂KH-550，在50～60℃恒温水浴下，继续超声分散40～50min，得烷基化二氧化硅混合液；
向上述烷基化二氧化硅混合液中加入1.5～2.0g抗氧剂1010，以80W超声波超声分散20～30min，得悬浮液，将悬浮液装入离心机中，以5000～6000r/min离心分离10～12min，收集沉淀，将沉淀置于真空干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，随后装入球磨机中，以300～400r/min球磨15～20min，得固载抗氧剂改性纳米二氧化硅；再称取95～98g聚苯硫醚粉末，装入真空干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再将干燥后的聚苯硫醚粉末与1.8～2.0g上述固载抗氧剂改性纳米二氧化硅共混后加入双螺杆挤出机中，在280～290℃下熔融混炼挤出造粒，得改性聚苯硫醚母粒，再将改性聚苯硫醚母粒装入纺丝机中，熔融拉丝，得改性聚苯硫醚纤维丝；量取12～15mL钛酸四丁酯加入质量分数为10%乙酰丙酮-乙醇混合液中，以300～400r/min搅拌30～40min后，依次加入20～25mL无水乙醇，3～4mL质量分数为10%盐酸，0.8～1.0g五水硫酸铜粉末，1.5～1.8g硼酸粉末，继续搅拌1～2h后，得混合液，将上述改性聚苯硫醚纤维丝浸泡在混合液中1～2h，随后取出浸泡后的纤维丝置于105～110℃烘箱中，干燥至恒重，转入400～500℃马弗炉中，在氩气保护下，保温烧结2～3h，得耐高温抗氧化过滤毡材料。
实例1
首先称取3g纳米二氧化硅，加入50mL质量分数为50%乙醇溶液中，以400r/min搅拌20min后，并用质量分数为3%氨水调节pH为9.5，随后以100W超声波超声分散40min，再加入0.3g硅烷偶联剂KH-550，在60℃恒温水浴下，继续超声分散50min，得烷基化二氧化硅混合液；向上述烷基化二氧化硅混合液中加入2.0g抗氧剂1010，以80W超声波超声分散30min，得悬浮液，将悬浮液装入离心机中，以6000r/min离心分离12min，收集沉淀，将沉淀置于真空干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，随后装入球磨机中，以400r/min球磨20min，得固载抗氧剂改性纳米二氧化硅；再称取98g聚苯硫醚粉末，装入真空干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，再将干燥后的聚苯硫醚粉末与2.0g上述固载抗氧剂改性纳米二氧化硅共混后加入双螺杆挤出机中，在290℃下熔融混炼挤出造粒，得改性聚苯硫醚母粒，再将改性聚苯硫醚母粒装入纺丝机中，熔融拉丝，得改性聚苯硫醚纤维丝；量取15mL钛酸四丁酯加入质量分数为10%乙酰丙酮-乙醇混合液中，以400r/min搅拌40min后，依次加入25mL无水乙醇，4mL质量分数为10%盐酸，1.0g五水硫酸铜粉末，1.8g硼酸粉末，继续搅拌2h后，得混合液，将上述改性聚苯硫醚纤维丝浸泡在混合液中2h，随后取出浸泡后的纤维丝置于110℃烘箱中，干燥至恒重，转入500℃马弗炉中，在氩气保护下，保温烧结3h，得耐高温抗氧化过滤毡材料。
经检测，本发明制备的耐高温抗氧化过滤毡材料能在350℃高温下长期使用，纵向拉伸强力为1825N，纬向拉断强力为1860N，除尘效率达到99.995％。
实例2
首先称取2g纳米二氧化硅，加入30mL质量分数为50%乙醇溶液中，以300r/min搅拌15min后，并用质量分数为3%氨水调节pH为9.0，随后以100W超声波超声分散30min，再加入0.2g硅烷偶联剂KH-550，在50℃恒温水浴下，继续超声分散40min，得烷基化二氧化硅混合液；向上述烷基化二氧化硅混合液中加入1.5g抗氧剂1010，以80W超声波超声分散20min，得悬浮液，将悬浮液装入离心机中，以5000r/min离心分离10min，收集沉淀，将沉淀置于真空干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，随后装入球磨机中，以300r/min球磨15min，得固载抗氧剂改性纳米二氧化硅；再称取95g聚苯硫醚粉末，装入真空干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，再将干燥后的聚苯硫醚粉末与1.8g上述固载抗氧剂改性纳米二氧化硅共混后加入双螺杆挤出机中，在280℃下熔融混炼挤出造粒，得改性聚苯硫醚母粒，再将改性聚苯硫醚母粒装入纺丝机中，熔融拉丝，得改性聚苯硫醚纤维丝；量取12mL钛酸四丁酯加入质量分数为10%乙酰丙酮-乙醇混合液中，以300r/min搅拌30min后，依次加入20mL无水乙醇，3mL质量分数为10%盐酸，0.8g五水硫酸铜粉末，1.5g硼酸粉末，继续搅拌1h后，得混合液，将上述改性聚苯硫醚纤维丝浸泡在混合液中1h，随后取出浸泡后的纤维丝置于105℃烘箱中，干燥至恒重，转入400℃马弗炉中，在氩气保护下，保温烧结2h，得耐高温抗氧化过滤毡材料。
本发明制备的耐高温抗氧化过滤毡材料能在320℃高温下长期使用，纵向拉断强力为1830N，纬向拉断强力为1870N，除尘效率达到99.997％。
实例3
首先称取2g纳米二氧化硅，加入40mL质量分数为50%乙醇溶液中，以350r/min搅拌17min后，并用质量分数为3%氨水调节pH为9.2，随后以100W超声波超声分散30min，再加入0.25g硅烷偶联剂KH-550，在55℃恒温水浴下，继续超声分散45min，得烷基化二氧化硅混合液；向上述烷基化二氧化硅混合液中加入1.7g抗氧剂1010，以80W超声波超声分散25min，得悬浮液，将悬浮液装入离心机中，以5500r/min离心分离11min，收集沉淀，将沉淀置于真空干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，随后装入球磨机中，以350r/min球磨17min，得固载抗氧剂改性纳米二氧化硅；再称取97g聚苯硫醚粉末，装入真空干燥箱中，在107℃下干燥至恒重，再将干燥后的聚苯硫醚粉末与1.9g上述固载抗氧剂改性纳米二氧化硅共混后加入双螺杆挤出机中，在285℃下熔融混炼挤出造粒，得改性聚苯硫醚母粒，再将改性聚苯硫醚母粒装入纺丝机中，熔融拉丝，得改性聚苯硫醚纤维丝；量取13mL钛酸四丁酯加入质量分数为10%乙酰丙酮-乙醇混合液中，以350r/min搅拌30min后，依次加入22mL无水乙醇，4mL质量分数为10%盐酸，0.9g五水硫酸铜粉末，1.7g硼酸粉末，继续搅拌1h后，得混合液，将上述改性聚苯硫醚纤维丝浸泡在混合液中1h，随后取出浸泡后的纤维丝置于107℃烘箱中，干燥至恒重，转入450℃马弗炉中，在氩气保护下，保温烧结3h，得耐高温抗氧化过滤毡材料。
本发明制备的耐高温抗氧化过滤毡材料能在330℃高温下长期使用，纵向拉断强力为1827N，纬向拉断强力大于1860N，除尘效率达到99.994％。
Claims (1)
1.一种耐高温抗氧化过滤毡材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取2～3g纳米二氧化硅，加入30～50mL质量分数为50%乙醇溶液中，以300～400r/min搅拌15～20min后，并用质量分数为3%氨水调节pH为9.0～9.5，随后以100W超声波超声分散30～40min，再加入0.2～0.3g硅烷偶联剂KH-550，在50～60℃恒温水浴下，继续超声分散40～50min，得烷基化二氧化硅混合液；
（2）向上述烷基化二氧化硅混合液中加入1.5～2.0g抗氧剂1010，以80W超声波超声分散20～30min，得悬浮液，将悬浮液装入离心机中，以5000～6000r/min离心分离10～12min，收集沉淀，将沉淀置于真空干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，随后装入球磨机中，以300～400r/min球磨15～20min，得固载抗氧剂改性纳米二氧化硅；
（3）称取95～98g聚苯硫醚粉末，装入真空干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，再将干燥后的聚苯硫醚粉末与1.8～2.0g上述固载抗氧剂改性纳米二氧化硅共混后加入双螺杆挤出机中，在280～290℃下熔融混炼挤出造粒，得改性聚苯硫醚母粒，再将改性聚苯硫醚母粒装入纺丝机中，熔融拉丝，得改性聚苯硫醚纤维丝；
（4）量取12～15mL钛酸四丁酯加入质量分数为10%乙酰丙酮-乙醇混合液中，以300～400r/min搅拌30～40min后，依次加入20～25mL无水乙醇，3～4mL质量分数为10%盐酸，0.8～1.0g五水硫酸铜粉末，1.5～1.8g硼酸粉末，继续搅拌1～2h后，得混合液，将上述改性聚苯硫醚纤维丝浸泡在混合液中1～2h，随后取出浸泡后的纤维丝置于105～110℃烘箱中，干燥至恒重，转入400～500℃马弗炉中，在氩气保护下，保温烧结2～3h，得耐高温抗氧化过滤毡材料。
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