CN109652893A - 一种聚四氟乙烯纤维化工过滤材料 - Google Patents

一种聚四氟乙烯纤维化工过滤材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，该过滤材料由经纱和纬纱纺织成过滤布，所述经纱和纬纱均为聚四氟乙烯长丝，且至少经纱和纬纱中的其中一个加捻纱。所述经纱或纬纱加捻纱的步骤为：1)对聚四氟乙烯长丝进行预处理，降低在生产过程中，由于静电聚集造成的劈丝保护聚四氟乙烯长丝纤维的完整性；2)将预处理的聚四氟乙烯长丝在捻线机上，采用长丝捻线工艺，按照设置的捻度进行加捻，捻度设置为：10捻/米～120捻/米；3)将加捻的聚四氟乙烯长丝在100℃～110℃温度下进行热定型。本发明通过对不同经纬密度和不同纱线结构对过滤材料的透气率、强力、高温下强力和酸碱条件下强力的影响分析，优化了聚四氟乙烯化工过滤材料设计方案。

Description

一种聚四氟乙烯纤维化工过滤材料
技术领域
本发明属于本发明属于纺织技术领域，尤其涉及一种聚四氟乙烯纤维化工过滤材料。
背景技术
化工生产过程中反应物的过滤提纯，一般情况下都是在酸碱情况下进行，一般都采用物理过滤方法，让被过滤物通过一定要求的过滤材料，达到分离的目的。化工过滤材料在使用过程中不能与其被过滤材料进行化学反应，且要能在酸碱和高温条件下稳定使用。目前,化学品生产滤料主要分为纺织纤维滤料和五金金属滤料，其中金属滤料大多采用钨、钼、铬镍等贵金属经拉丝、编织成网，在化学反应炉中铺设多层进行过滤分离，此种滤料因所采用的贵金属稀缺、加工难度大，故滤料价格昂贵，并且由于化学合成过程中，高温、高湿以及强酸碱等环境因素会腐蚀、锈蚀结垢堵塞金属滤料空隙，降低过滤效能，缩短滤料使用寿命，需要定期停产，更换维护金属过滤网，从而影响工业生产效率。以及由于金属丝网加工孔经变化范围有限，精度低，对一些细微物质过滤效果较差，影响物质纯度，需要增加过滤次数或滤料铺设层数、密度，继而增加化工企业生产成本。然而纺织纤维滤料相对于金属网过滤材料其具有较大的孔径变化范围，材料来源广，价格便宜，可通过反吹，清洁过滤材料，保持过滤性能正常发挥，延长使用寿命，降低更换维护次数、费用。目前用于化工过滤的纺织纤维材料的主要是：聚酰亚胺纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚四氟乙烯纤维这几种。其中聚酰亚胺纤维耐温性能较好，但强度较低，不耐化学腐蚀；碳纤维价格较高，制备的过滤材料售价高昂，一般用户难以承受；玻璃纤维耐温性较好，且价格便宜，但纤维韧性小，不耐折以脆断；聚四氟乙烯纤维具有优异的自洁性、耐化学腐蚀性、耐高温、强度高、韧性好，现已国产化，产量稳定，品质较好，售价也进口产品便宜，性价比高，是化工用过滤材料的理想原料。根据化工过滤要求和使用环境分析，要求化工过滤材料具备以下特性。
(1)优良的使用物理机械性能。在化工过滤过程中，过滤材料本身的机械强力决定了过滤材料的使用寿命和使用成本。长时间过滤使用后，在化工生产条件下，机械性能的稳定性，将为化工生产的稳定性和连续性起到保障作用。
(2)优良的酸碱稳定性和强力保持性能。化工过滤材料使用环境大多在强腐蚀介质中，对于酸碱的稳定性，如果过滤材料对酸碱不稳定或者与酸碱起反应，将无法进行正常的过滤，材料选择既要求不与酸反应也能不与碱反应，要有优良的酸碱稳定性。在酸碱和高温条件下过滤材料的机械性能，体现化工过滤材料的真实使用寿命，因此化工过滤材料要求，特别是对于应用到酸碱环境下的过滤材料，在过滤过程中要求要有及其稳定的耐酸碱腐蚀性能，才能满足化工过滤的条件要求。
(3)合适的透气率。纺织过滤材料作为过滤材料的一种，在保证优良的机械和耐腐蚀性能的前提下，重点是根据原料和组织结构的设计，设计出合适透气率，透气率是反应过滤效率大小重要指标，合适的透气率既能够满足过滤要求也能够满足产量要求。
所以，利用聚四氟乙烯纤维开发出既能够满足化工过滤条件环境下使用的过滤材料是非常重要的。
在现有的技术中，采用聚四氟乙烯纤维制备过滤材料时，如果不采用表面处理，高温条件耐酸碱腐蚀性能一般，造成过滤材料频繁更换和维护费用高，如果采用表面处理，则增加了制备工序，例如公开号为“CN101869793A”专利公开了一种聚四氟乙烯纤维滤料及其制备方法，公开的技术方案为：对聚四氟乙烯纤维滤布进行浸渍处理，再进行覆膜或涂层处理。所述浸渍处理采用的是聚四氟乙烯溶液。所述聚四氟乙烯溶液包括：聚四氟乙烯，30wt％～40wt％；聚苯酯，20wt％～30wt％；粘合剂，1wt％～3wt％；水，余量。所述覆膜处理是将所述浸渍处理后的聚四氟乙烯滤布表面再覆盖聚四氟乙烯薄膜。所述涂层处理是将所述浸渍处理后的聚四氟乙烯滤布的表面使用聚四氟乙烯树脂做涂层处理。又例如公开号为：“CN103055606A”的专利公开了一种聚四氟乙烯精密滤料的制备方法，包括：步骤1、将聚四氟乙烯纤维滤料进行磨毛工序处理；步骤2、将磨毛后的聚四氟乙烯纤维滤料进行针刺加工处理；步骤3、将针刺后的聚四氟乙烯纤维滤料进行浸渍处理，述浸渍处理的处理剂为含氟处理剂，组成为聚四氟乙烯40wt％-50wt％；全氟丙烯酸脂2wt％-6wt％；聚苯酯2wt％-4wt％；聚全氟乙烯5wt％-10wt％；六氟丙烯4wt％-8wt％；蒸馏水余量，包括步骤4，将浸渍后的聚四氟乙烯纤维滤料进行涂层或覆膜处理。
上述中，为了达到聚四氟乙烯纤维制备过滤材料在高温下的耐酸碱腐蚀性能，均通过表面处理，增加了制备工序。
发明内容
由于聚四氟乙烯纤维具有良好的机械性能和耐高温性能，优异的耐酸碱腐蚀性能，在酸碱腐蚀下，仍然保持良好的机械性能，应用在化工生产过滤的生产中，延迟了过滤材料使用寿命。聚四氟乙烯纤维本身具有螺旋形结构，C-C主链完全被由氟原子组成的外壳包围，组成了一个完整的圆柱体，分子比较僵硬，这种棒状的构型使得聚四氟乙烯分子间的吸引力变得很微弱，分子间很容易滑动。另一方面，由于聚四氟乙烯分子极其对称，且分子链是完全直链型，没有支链结构，分子之间易滑脱，致使它的力学强度不高，易磨损，但具有良好的不粘和低摩擦性，是已知固体材料中表面自由能最小的材料之一，优异的自洁性能大大提升了过滤时滤渣的清理。过滤织物中经纬纱线结构的配置，采用加捻和无捻两种纱线结构进行不同的配置，获得不同过滤透气率过滤织物，可以适用不同过滤要求和精度要求的化工过滤。有鉴于此，本发明提供了一种聚四氟乙烯纤维化工过滤材料。
本发明采用的技术方案为：
一种聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，该过滤材料由经纱和纬纱纺织成过滤布，所述经纱和纬纱均为聚四氟乙烯长丝，且至少经纱和纬纱中的其中一个加捻纱。
进一步地，所述经纱和纬纱均为1200D聚四氟乙烯长丝。
进一步地，所述经纱和纬纱均为1200D聚四氟乙烯长丝加捻纱。
进一步地，所述经纱为1200D聚四氟乙烯长丝加捻纱，所述纬纱为1200D聚四氟乙烯长丝不加捻纱。
进一步地，所述经纱为1200D聚四氟乙烯长丝不加捻纱，所述纬纱为1200D聚四氟乙烯长丝加捻纱。
进一步地，过滤布纱线的线密度为133.3tex，织物组织结构为2/2斜纹组织，经纬密度为：166根/10cm×143根/10cm。
进一步地，所述过滤布纱线的线密度为133.3tex，织物组织结构为1/1平纹组织，经纬密度为：166根/10cm×72根/10cm。
进一步地，所述过滤布纱线的线密度为133.3tex，织物组织结构为2/2斜纹组织，经纬密度为：166根/10cm×72根/10cm。
进一步地，所述过滤布纱线的线密度为133.3tex，织物组织结构为1/1平纹组织，经纬密度为：86根/10cm×86根/10cm。
进一步地，所述经纱或纬纱加捻纱的步骤为：
1)对聚四氟乙烯长丝进行预处理，降低在生产过程中，由于静电聚集造成的劈丝保护聚四氟乙烯长丝纤维的完整性；
2)将预处理的聚四氟乙烯长丝在捻线机上，采用长丝捻线工艺，按照设置的捻度进行加捻,捻度设置为：10捻/米～120捻/米；
3)将加捻的聚四氟乙烯长丝在100℃～110℃温度下进行热定型。
其中，聚四氟乙烯长丝加捻的结构包括基体聚四氟乙烯长丝，基体聚四氟乙烯长丝作为加捻的圆柱基体，绕圆柱基体设置有S型绕体聚四氟乙烯长丝。S型绕体聚四氟乙烯长丝构成经纬线铰接结合点。
本发明的有益效果为：
合理优选国产聚四氟乙烯纤维原料进行设计，并设计了最佳纱线结构配伍方案，通过对不同经纬密度和不同纱线结构对过滤材料的透气率、强力、高温下强力和酸碱条件下强力的影响分析，优化了聚四氟乙烯化工过滤材料设计方案，开发出的产品与市场同类产品相比性能优异，尤其适合在化工过滤环境中使用。
本发明得到的四氟乙烯纤维化工过滤材料，由于采用至少在经纱或者纬纱中的任意一个或者两个加捻砂，捻度设置为：10捻/米～120捻/米，获得不同过滤透气率过滤织物，可以适用不同过滤要求和精度要求的化工过滤。
说明书附图
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施例
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
参照图1，本发明提供了一种聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，该过滤材料由经纱和纬纱纺织成过滤布，所述经纱和纬纱均为聚四氟乙烯长丝，且至少经纱和纬纱中的其中一个加捻纱。
所述经纱或纬纱加捻纱的步骤为：
1)对聚四氟乙烯长丝进行预处理，降低在生产过程中，由于静电聚集造成的劈丝保护聚四氟乙烯长丝纤维的完整性；
2)将预处理的聚四氟乙烯长丝在捻线机上，采用长丝捻线工艺，按照设置的捻度进行加捻，捻度设置为：10捻/米～120捻/米；
3)将加捻的聚四氟乙烯长丝在100℃～110℃温度下进行热定型。
实施例1
本发明提供的一种实施例:本发明所采用的技术方案是，一种聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，经纱为1200D聚四氟乙烯长丝加捻纱，纬纱为1200D聚四氟乙烯长丝无捻纱。
纱线的线密度为133.3tex。织物组织结构为2/2斜纹组织，经纬密度为：166根/10cm×143根/10cm。
实施例2
本发明提供的一种实施例:本发明所采用的技术方案是，一种聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，经纬纱均为1200D聚四氟乙烯长丝加捻纱。
纱线的线密度为133.3tex。织物组织结构为1/1平纹组织，经纬密度为：166根/10cm×72根/10cm。
实施例3
本发明提供的一种实施例:本发明所采用的技术方案是，一种聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，经纬纱均为1200D聚四氟乙烯长丝加捻纱。
纱线的线密度为133.3tex。织物组织结构为2/2斜纹组织，经纬密度为：166根/10cm×72根/10cm。
实施例4
本发明提供的一种实施例:本发明所采用的技术方案是，一种聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，经纱为1200D聚四氟乙烯长丝加捻纱，纬纱为1200D聚四氟乙烯长丝无捻纱。
纱线的线密度为133.3tex。织物组织结构为1/1平纹组织，经纬密度为：86根/10cm×86根/10cm。
本化工过滤的产品综合考虑纤维的性质，根据纤维特性合理设计了材料结构，产品与国外同类同水平产品相比，成本大幅降低，同时具透气率适应范围广、耐高温、耐酸碱腐蚀等综合性能，可用于制作化工过滤基材，解决目前高端化工过滤材料依赖进口和价格过高的问题。
将上述实例1至4得到的聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，其主要性能指标
化工过滤材料的主要性能指标见下表：
化工过滤材料采用聚四氟乙烯长丝结构采用加捻和无捻两种结构。采用无捻纱线生产的过滤布在使用过程中,由于聚四氟乙烯长丝中的单根纤维之间没有结合力，过滤材料在使用过程中受到冲击力后纱线容易滑移，造成过滤材料空隙变化大，出现过滤精度低、过滤效果差的问题。采用经纬方向全部使用加捻聚四氟乙烯长丝或者一个方向使用加捻长丝，有效的减小聚四氟乙烯过滤材料在使用过程中的滑移，保证了过滤的效果。通过实验对聚四氟乙烯无捻纱线进行加捻，提高了聚四氟乙烯长丝的刚性，大大减少聚四氟乙烯过滤材料中纱线的滑移，保证了过滤材料中空隙率均匀性，有效的解决了过滤精度低、过滤效果差的问题。
以上对本发明实施例所公开的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。合理优选国产聚四氟乙烯纤维原料进行设计，并设计了最佳纱线结构配伍方案，通过对不同经纬密度和不同纱线结构对过滤材料的透气率、强力、高温下强力和酸碱条件下强力的影响分析，优化了聚四氟乙烯化工过滤材料设计方案，开发出的产品与市场同类产品相比性能优异，尤其适合在化工过滤环境中使用。

Claims (10)

1.一种聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，其特征在于，该过滤材料由经纱和纬纱纺织成过滤布，所述经纱和纬纱均为聚四氟乙烯长丝，且至少经纱和纬纱中的其中一个加捻纱。
2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，其特征在于，所述经纱和纬纱均为1200D聚四氟乙烯长丝。
3.根据权利要求1或2所述的聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，其特征在于，所述经纱和纬纱均为1200D聚四氟乙烯长丝加捻纱。
4.根据权利要求1或2所述的聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，其特征在于，所述经纱为1200D聚四氟乙烯长丝加捻纱，所述纬纱为1200D聚四氟乙烯长丝不加捻纱。
5.根据权利要求1或2所述的聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，其特征在于，所述经纱为1200D聚四氟乙烯长丝不加捻纱，所述纬纱为1200D聚四氟乙烯长丝加捻纱。
6.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，其特征在于，所述过滤布纱线的线密度为133.3tex，织物组织结构为2/2斜纹组织，经纬密度为：166根/10cm×143根/10cm。
7.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，其特征在于，所述过滤布纱线的线密度为133.3tex，织物组织结构为1/1平纹组织，经纬密度为：166根/10cm×72根/10cm。
8.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，其特征在于，所述过滤布纱线的线密度为133.3tex，织物组织结构为2/2斜纹组织，经纬密度为：166根/10cm×72根/10cm。
9.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，其特征在于，所述过滤布纱线的线密度为133.3tex，织物组织结构为1/1平纹组织，经纬密度为：86根/10cm×86根/10cm。
10.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯纤维化工过滤材料，其特征在于，所述经纱或纬纱加捻纱的步骤为：
1)对聚四氟乙烯长丝进行预处理，降低在生产过程中，由于静电聚集造成的劈丝保护聚四氟乙烯长丝纤维的完整性；
2)将预处理的聚四氟乙烯长丝在捻线机上，采用长丝捻线工艺，按照设置的捻度进行加捻，捻度设置为：10捻/米～120捻/米；
3)将加捻的聚四氟乙烯长丝在100℃～110℃温度下进行热定型。
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