CN109224829A - 一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法 - Google Patents

一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，所述的聚四氟乙烯纤维由聚四氟乙烯颗粒、煤油、改性活性炭粉末以及矿石类吸附剂经挤压、压延成聚四氟乙烯膜坯，再将所述聚四氟乙烯膜坯脱油、烧结、牵伸、制丝、卷曲、定型、切断后得到；本发明对聚四氟乙烯纤维的生产工艺配方进行调整，使得聚四氟乙烯纤维既具有去除单质汞的效果，又可以防火抗静电，降低汞类重金属污染物的排放的优点。

Description

一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法
技术领域
本发明属于纤维及其制备技术领域，具体涉及一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法。
背景技术
聚四氟乙烯纤维属于高性能纤维，具有优良的耐化学性、耐温性、阻燃性、润滑性、耐老化、还具有低的渗透性；在电力、钢铁、垃圾焚烧等领域已经被广泛应用。但是PTFE纤维也存在静电大、细度不均匀以及单纤维强力低等缺点，同时，随着环保要求的日益严格，对于烟气中汞排放的重视，烟气中的汞主要呈现三种形态，颗粒态(Hgp)、二价态汞(Hg2+)和单质汞(Hg0)，颗粒态汞容易被飞灰吸附，经过除尘装置时易被袋式或者电除尘器捕集去除；二价态汞易溶于水，可通过湿法脱硫等装置脱除；单质汞易挥发且不溶于水，难以被去除。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何调整现有的生产工艺配方使得聚四氟乙烯纤维的既具有去除单质汞的效果，又可以防火抗静电。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚四氟乙烯颗粒、煤油、改性活性炭粉末以及矿石类吸附剂冷冻处理；
(2)将步骤(1)冷冻处理的聚四氟乙烯颗粒、煤油、改性活性炭粉末以及矿石类吸附剂旋转混合80-100min，得混合料；
(3)将步骤(2)的混合料于55-60℃下静置10-20h，得聚四氟乙烯混合熟料；
(4)将步骤(3)所得聚四氟乙烯混合熟料挤压成条，得聚四氟乙烯坯条；
(5)将步骤(4)的聚四氟乙烯坯条浸泡在保温水箱中保温处理；
(6)将步骤(5)保温处理的聚四氟乙烯坯条放入压延机上压延出坯膜并收卷，得聚四氟乙烯膜坯；
(7)将步骤(6)所得聚四氟乙烯膜坯脱油、烧结、牵伸、制丝、卷曲、定型、切断后得到功能性聚四氟乙烯纤维。
进一步，所述的改性活性炭粉末由下列方法制得：
a、将15-20mL浓HNO3注入到200mL去离子水中，然后向溶液中加入45-50％的Mn(NO3)2溶液5mL和2.5-2.76gKMnO4制得活性MnO2溶液；
b、取100g活性炭粉末用步骤a制得的活性MnO2溶液浸渍处理8-10小时，取出过滤，于80-90℃蒸干，制得改性活性炭粉。
进一步，所述的矿石类吸附剂为沸石、矾土、蛭石、膨润土中的任意一种；粒径为1-10um。
进一步，所述的聚四氟乙烯颗粒、煤油、改性活性炭粉末以及矿石类吸附剂按照质量比(20-22)∶(5-5.5)∶(1-3)∶(2-4)混合。
进一步，所述步骤(1)中放置在零下15℃的制冷室中冷冻处理10-20小时。
进一步，所述步骤(2)中将冷冻处理的原材料在旋转机上先进行正转40-50min，再反转40-50min，混合共80-100min。
进一步，所述步骤(4)中压坯时间10-20min，挤出压力为3.8-4.2MPa，口模温度控制在60-65℃。
进一步，所述步骤(5)中保温水箱的温度为50-55℃。
进一步，所述步骤(6)中压延机料缸温度在50-60℃，压延速度0-5m/min。
进一步，所述步骤(7)中脱脂温度为300-350℃，脱脂辊速为10-20m/min；所述的烧结温度为350-450℃；所述牵伸前段速度4-9m/min，牵伸后段速度40-50m/min；针刺辊速10-25m/min，梳理辊速15-35m/min。
本发明技术有益效果：本发明所述的聚四氟乙烯纤维由聚四氟乙烯颗粒、煤油、改性活性炭粉末以及矿石类吸附剂经挤压、压延成聚四氟乙烯膜坯，再将所述聚四氟乙烯膜坯脱油、烧结、牵伸、制丝、卷曲、定型、切断后得到；利用MnO2浸渍活性炭后，在活性炭的表面均匀分布了一层MnO2细粒，其可以氧化单质汞，生成氧化态汞，起到去除单质汞的效果；采用改性活性炭粉末与矿石类吸附剂联用的目的在于一是提高吸附量的前提下，降低活性炭的使用比例，从而降低成本，二是两种材料都有导电效果，降低静电作用对聚四氟乙烯纤维细度均匀性的影响；同时，和现有技术相比，本发明将二者植入到聚四氟乙烯纤维中，避免了浸渍或者涂层导致有效成分颗粒物在使用中损失的缺陷，延长了使用寿命。本发明对聚四氟乙烯纤维的生产工艺配方进行调整，使得聚四氟乙烯纤维既具有去除单质汞的效果，又可以防火抗静电，降低汞类重金属污染物的排放。
附图说明
图1为本发明实施例所述一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备工艺流程图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
实施例1
一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚四氟乙烯颗粒、煤油、改性活性炭粉末以及沸石按照质量比20∶5∶1∶2放置在零下15℃的制冷室中冷冻处理10小时；
(2)将步骤(1)冷冻处理的聚四氟乙烯颗粒、煤油、改性活性炭粉末以及沸石在旋转机上先进行正转40min，再反转40min，混合共80min，得混合料；
(3)将步骤(2)的混合料于55℃下静置10h，得聚四氟乙烯混合熟料；
(4)将步骤(3)所得聚四氟乙烯混合熟料放入挤压机中挤压成条，得聚四氟乙烯坯条；其中所述的挤压参数为：压坯时间10min，挤出压力为3.8MPa，口模温度控制在60℃；
(5)将步骤(4)的聚四氟乙烯坯条浸泡在50℃的保温水箱中保温处理；
(6)将步骤(5)保温处理的聚四氟乙烯坯条放入压延机上压延出坯膜并收卷，得聚四氟乙烯膜坯；其中压延机料缸温度在50℃，压延速度3m/min；
(7)将步骤(6)所得聚四氟乙烯膜坯脱油、烧结、牵伸、制丝、卷曲、定型、切断后得到功能性聚四氟乙烯纤维；其中脱脂温度为300℃，脱脂辊速为10m/min；所述的烧结温度为350℃；所述牵伸前段速度4m/min，牵伸后段速度40m/min；针刺辊速10m/min，梳理辊速15m/min。
进一步，所述的改性活性炭粉末由下列方法制得：
a、将15mL浓HNO3注入到200mL去离子水中，然后向溶液中加入45％的Mn(NO3)2溶液5mL和2.5gKMnO4制得活性MnO2溶液；
b、取100g活性炭粉末用步骤a制得的活性MnO2溶液浸渍处理8小时，取出过滤，于80℃蒸干，制得改性活性炭粉。
所述的沸石还可以为矾土、蛭石、膨润土中的任意一种。
实施例2
一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚四氟乙烯颗粒、煤油、改性活性炭粉末以及沸石按照质量比22∶5.5∶3∶4放置在零下15℃的制冷室中冷冻处理20小时；
(2)将步骤(1)冷冻处理的聚四氟乙烯颗粒、煤油、改性活性炭粉末以及沸石在旋转机上先进行正转50min，再反转50min，混合共100min，得混合料；
(3)将步骤(2)的混合料于60℃下静置20h，得聚四氟乙烯混合熟料；
(4)将步骤(3)所得聚四氟乙烯混合熟料放入挤压机中挤压成条，得聚四氟乙烯坯条；其中所述的挤压参数为：压坯时间20min，挤出压力为4.2MPa，口模温度控制在65℃；
(5)将步骤(4)的聚四氟乙烯坯条浸泡在55℃的保温水箱中保温处理；
(6)将步骤(5)保温处理的聚四氟乙烯坯条放入压延机上压延出坯膜并收卷，得聚四氟乙烯膜坯；其中压延机料缸温度在60℃，压延速度5m/min；
(7)将步骤(6)所得聚四氟乙烯膜坯脱油、烧结、牵伸、制丝、卷曲、定型、切断后得到功能性聚四氟乙烯纤维；其中脱脂温度为350℃，脱脂辊速为20m/min；所述的烧结温度为450℃；所述牵伸前段速度9m/min，牵伸后段速度50m/min；针刺辊速25m/min，梳理辊速35m/min。
进一步，所述的改性活性炭粉末由下列方法制得：
a、将20mL浓HNO3注入到200mL去离子水中，然后向溶液中加入50％的Mn(NO3)2溶液5mL和2.76gKMnO4制得活性MnO2溶液；
b、取100g活性炭粉末用步骤a制得的活性MnO2溶液浸渍处理10小时，取出过滤，于90℃蒸干，制得改性活性炭粉。
所述的沸石还可以为矾土、蛭石、膨润土中的任意一种。
实施例3
一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚四氟乙烯颗粒、煤油、改性活性炭粉末以及沸石按照质量比21∶5.3∶2∶3放置在零下15℃的制冷室中冷冻处理15小时；
(2)将步骤(1)冷冻处理的聚四氟乙烯颗粒、煤油、改性活性炭粉末以及沸石在旋转机上先进行正转45min，再反转45min，混合共90min，得混合料；
(3)将步骤(2)的混合料于58℃下静置15h，得聚四氟乙烯混合熟料；
(4)将步骤(3)所得聚四氟乙烯混合熟料放入挤压机中挤压成条，得聚四氟乙烯坯条；其中所述的挤压参数为：压坯时间15min，挤出压力为4MPa，口模温度控制在63℃；
(5)将步骤(4)的聚四氟乙烯坯条浸泡在52℃的保温水箱中保温处理；
(6)将步骤(5)保温处理的聚四氟乙烯坯条放入压延机上压延出坯膜并收卷，得聚四氟乙烯膜坯；其中压延机料缸温度在55℃，压延速度5m/min；
(7)将步骤(6)所得聚四氟乙烯膜坯脱油、烧结、牵伸、制丝、卷曲、定型、切断后得到功能性聚四氟乙烯纤维；其中脱脂温度为330℃，脱脂辊速为15m/min；所述的烧结温度为400℃；所述牵伸前段速度8m/min，牵伸后段速度45m/min；针刺辊速20m/min，梳理辊速25m/min。
进一步，所述的改性活性炭粉末由下列方法制得：
a、将18mL浓HNO3注入到200mL去离子水中，然后向溶液中加入48％的Mn(NO3)2溶液5mL和2.66gKMnO4制得活性MnO2溶液；
b、取100g活性炭粉末用步骤a制得的活性MnO2溶液浸渍处理9小时，取出过滤，于85℃蒸干，制得改性活性炭粉。
所述的沸石还可以为矾土、蛭石、膨润土中的任意一种。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚四氟乙烯颗粒、煤油、改性活性炭粉末以及矿石类吸附剂冷冻处理；
(2)将步骤(1)冷冻处理的聚四氟乙烯颗粒、煤油、改性活性炭粉末以及矿石类吸附剂旋转混合80-100min，得混合料；
(3)将步骤(2)的混合料于55-60℃下静置10-20h，得聚四氟乙烯混合熟料；
(4)将步骤(3)所得聚四氟乙烯混合熟料挤压成条，得聚四氟乙烯坯条；
(5)将步骤(4)的聚四氟乙烯坯条浸泡在保温水箱中保温处理；
(6)将步骤(5)保温处理的聚四氟乙烯坯条放入压延机上压延出坯膜并收卷，得聚四氟乙烯膜坯；
(7)将步骤(6)所得聚四氟乙烯膜坯脱油、烧结、牵伸、制丝、卷曲、定型、切断后得到功能性聚四氟乙烯纤维。
2.根据权利要求1所述的一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的改性活性炭粉末由下列方法制得：
a、将15-20mL浓HNO3注入到200mL去离子水中，然后向溶液中加入45-50％的Mn(NO3)2溶液5mL和2.5-2.76gKMnO4制得活性MnO2溶液；
b、取100g活性炭粉末用步骤a制得的活性MnO2溶液浸渍处理8-10小时，取出过滤，于80-90℃蒸干，制得改性活性炭粉。
3.根据权利要求1所述的一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的矿石类吸附剂为沸石、矾土、蛭石、膨润土中的任意一种；粒径为1-10um。
4.根据权利要求1所述的一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述的聚四氟乙烯颗粒、煤油、改性活性炭粉末以及矿石类吸附剂按照质量比(20-22)∶(5-5.5)∶(1-3)∶(2-4)混合。
5.根据权利要求1所述的一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中放置在零下15℃的制冷室中冷冻处理10-20小时。
6.根据权利要求1所述的一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中将冷冻处理的原材料在旋转机上先进行正转40-50min，再反转40-50min，混合共80-100min。
7.根据权利要求1所述的一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中压坯时间10-20min，挤出压力为3.8-4.2MPa，口模温度控制在60-65℃。
8.根据权利要求1所述的一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中保温水箱的温度为50-55℃。
9.根据权利要求1所述的一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中压延机料缸温度在50-60℃，压延速度0-5m/min。
10.根据权利要求1所述的一种多功能型聚四氟乙烯纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)中脱脂温度为300-350℃，脱脂辊速为10-20m/min；所述的烧结温度为350-450℃；所述牵伸前段速度4-9m/min，牵伸后段速度40-50m/min；针刺辊速10-25m/min，梳理辊速15-35m/min。
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