CN110215767A - 耐腐蚀滤料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀滤料的制备方法，由纤维布和纤维毡在经针刺或水刺加固为一体后与膨化聚四氟乙烯微孔膜经热压复合而成，其中纤维毡与膨化聚四氟乙烯微孔膜分别位于纤维布的厚度方向的两侧；其中纤维毡为迎尘面层；该纤维布为玄武岩纤维布或玻璃纤维布；该纤维毡为聚四氟乙烯非织造毡、聚酰亚胺纤维非织造毡或芳纶纤维非织造毡。本发明中，纤维布可为滤料提供良好的力学性能，同时又由于其与纤维毡复合的面积较少，有利于过滤材料透气性能的提升，保证了滤料较低的运行阻力。作为迎尘面层的纤维毡，由于其会作为过滤袋等设备的内层，利用其良好的柔韧性及耐磨性，使滤料在具有良好尺寸稳定性的同时又具备了较长的使用寿命。

Description

耐腐蚀滤料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐腐蚀过滤材料的制备方法，属于过滤材料制备领域。
背景技术
众所周知，烟尘是大气污染源之一，对人类的健康构成极大的威胁。我国对烟尘的排放有严格的限制，且标准越来越严。目前控制工业烟尘主要通过袋式除尘器来解决，而过滤材料是袋式除尘器的核心。工业烟气的成份比较复杂，特别是垃圾焚烧、水泥窑协同处理垃圾等工况，其烟尘的腐蚀性较强，对过滤材料特别是耐腐蚀性能的要求越来越高。目前人们已经提出了一些具有较高耐腐蚀性能的过滤材料，如专利CN201710970597公开了一种过滤用多层复合毡，其包括基布、第一过滤层和第二过滤层，依次排列，基布材料为聚苯硫醚纤维和玻璃纤维混合编织制得位于最外层，第一过滤层材料为0.5～3μm和20～50μm直径玻璃纤维复合毡置于基布上表面层，第二过滤层材料为超细玻璃纤维和聚四氟乙烯纤维复合毡置于第一滤层上表面层。过滤用多层复合毡可以充分发挥玻璃纤维和聚四氟乙烯、聚苯硫醚纤维各自的性能优势，弥补相互之间的不足，性能协同作用产生了很好的综合效应，得到耐高温、耐化学腐蚀性、力学性能好、耐磨损等性能优异的新型过滤材料。但该专利中PPS纤维不耐氧化，无法在含氧量较高的场合中应用。专利CN201710604360公开了一种玄武岩过滤材料的生产工艺，包括如下步骤：S1.组分原料准备：玄武岩纤维10～12份、混合树脂3～8份、成膜剂15～20份、碳纤维管15～25份、合成纤维4～12份、无机磷酸盐阻燃剂8～15份、增强剂3～8份和固化剂3～6份；S2.将玄武岩纤维10～12份经水洗净，过滤除去杂质，放入干燥器中，温度为135～175℃，时间60～120分钟，干燥，然后密闭保存。发明的目的是针对目前技术中存在的对含硫量高的气体及杂质过滤不完全且耐酸碱性能较差，深度过滤效果不甚理想，易堵塞，降低设备使用寿命的缺点，而提出的耐高温、耐磨损、耐水解、耐化学腐蚀、使用寿命长的一种玄武岩过滤材料的生产工艺。该专利采用了碳纤维管等材料，成本较高，无法在工况中实际应用。
另外实际应用中也有采用纯PTFE针刺毡滤料或覆膜滤料来满足这些工况的需求，PTFE滤料能满足耐腐蚀要求，应用过程随着时间的加长其变形量较大，造成滤料过早的失效，因此希望滤料在具有耐腐蚀性能的同时又具有更好的尺寸稳定性。
发明内容
为了解决现有技术中滤料耐腐蚀性能且具有良好的尺寸稳定性，使滤料在苛刻的除尘环境中具有较低的阻力及较长的使用寿命，本发明提供一种耐腐蚀滤料的制备方法，由纤维布和纤维毡在经针刺或水刺加固为一体后与膨化聚四氟乙烯微孔膜经热压复合而成，其中纤维毡与膨化聚四氟乙烯微孔膜分别位于纤维布的厚度方向的两侧；其中纤维毡为迎尘面层；
该纤维布为玄武岩纤维布或玻璃纤维布；
该纤维毡为聚四氟乙烯非织造毡、聚酰亚胺纤维非织造毡或芳纶纤维非织造毡。
采用该制备方法所制备的滤料为三层复合结构，包括依次叠合在一起的纤维毡、纤维布和膨化聚四氟乙烯微孔膜，其中的纤维毡为迎尘面层，即将该滤料制成过滤袋之类的过滤装置后，膨化聚四氟乙烯微孔膜形成为外层，纤维布形成为中间层，纤维毡形成为内层。
优选地，所述纤维布具有纬二重结构。纤维布可采用平纹、斜纹或缎纹等组织结构，优选具有纬二重的斜纹或缎纹组织结构。该纤维布由纤维经并捻、整经及织布工序后制备而成。
采用本方法所制备的滤料具有尺寸稳定性高、内温高以及过滤效率高等优点，其经纬向强力均大于2200N/50mm，经纬向断裂伸长率均≤3％，耐温可达260℃，过滤效率稳定在99.999％以上。
本发明中，纤维布为机织物，其可为滤料提供良好的力学性能，同时又由于其与纤维毡复合的面积较少，有利于过滤材料透气性能的提升，保证了滤料较低的运行阻力。作为迎尘面层的纤维毡，由于其会作为过滤袋等设备的内层，利用其良好的柔韧性及耐磨性，使滤料在具有良好尺寸稳定性的同时又具备了较长的使用寿命。
为了保证滤料径向强力，增加滤料结构稳定性，限定纤维布中纤维的直径为3～13μm；纤维布的克重为300～1000g/m2，滤料径向强力达到4300N/50mm以上。
为了进一步保证过滤效率和过滤精度，膨化聚四氟乙烯微孔膜的孔径为0.2～3μm；厚度3～25μm。由此增加滤料对粉尘的拦截性能，工业烟气粉尘过滤效率达到99.999％以上，PM2.5过滤效率达到99％以上。
进一步，该制备方法具体包括如下步骤：
(1)将短切纤维经开松、梳理形成单层纤维网，经过多层铺网后与纤维布经针刺或水刺形成为双层复合毡，然后将该双层复合毡进行热定型、烧毛、浸渍处理；
(2)将该双层复合毡与膨化聚四氟乙烯微孔膜高温热压复合；
所述短切纤维为聚四氟乙烯短切纤维、聚酰亚胺短切纤维或芳纶短切纤维；
经多层铺网后所形成的纤维网即为所述纤维毡。
优选地，短切纤维的长度为3～10cm；细度为1.5～10旦，纤维毡的克重为200～1000g/m2。
首先将纤维毡与纤维布复合在一起后，有利于后续的热定型和化学处理，使经过热定型和化学处理后所形成的复合毡中的纤维表面的涂层保持完整的结构，以能够与膨化聚四氟乙烯微孔膜在复合时能够形成较为均匀的连接点，使滤料具有均匀的结构，以保证滤料各处均具有相同的功能。避免单独对纤维毡与纤维布进行化学处理后再进行复合时，易于对已形成的纤维表面的涂层造成破坏的弊端。
为了保证滤料的平整度，步骤(1)中，热定型时，温度为200～400℃；时间为4～15min。
为了提高浸渍处理的效率，提高产品的耐热防腐性及过滤效率，步骤(1)中，化学处理具体为，将双层复合毡经化学处理剂浸渍后，在温度190～340℃下，烘焙4～15min；其中化学处理剂由如下重量百分比的组分构成：聚四氟乙烯浓缩分散液15～30％，硅烷型偶联剂1～3％，氟化乙烯丙烯0～10％和余量的水，上述各组分的总和为100％；当氟化乙烯丙烯的含量为0时，该化学处理剂中不含有氟化乙烯丙烯。
为使膨化聚四氟乙烯微孔膜能够稳定地复合在复合毡上，避免部分区域在使用过程中产生剥离现象，影响过滤效果和使用寿命，步骤(2)中，所述高温热压复合时，温度为270～390℃，；压强为0.1～1MPa。
步骤(2)中，采用覆膜机组将复合毡与膨化聚四氟乙烯微孔膜复合在一起，覆膜机组的车速为1.0～15.0m/min。
所述膨化聚四氟乙烯微孔膜采用如下方法制备：
将聚四氟乙烯微细颗粒和润滑剂混匀后，再依次经制坯、推挤、压延、纵拉及横拉后，形成膨化聚四氟乙烯微孔膜。
本发明未述及之处适用于现有技术。
附图说明
图1为采用本发明所生产的耐腐蚀滤料的结构示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容。
在本申请中，PTFE表示聚四氟乙烯。聚四氟乙烯浓缩分散液即聚四氟乙烯60wt％浓缩分散液。
以下首先对本发明所要制备的耐腐蚀滤料的结构进行说明，请参阅图1，该耐腐蚀滤料为三层结构，包括依次叠合在一起的聚四氟乙烯非织造布3、玄武岩纤维布2和膨化聚四氟乙烯微孔膜1，其中的聚四氟乙烯非织造布3为迎尘面层。
在以下各实施例中，化学处理剂中各组分的比例均为质量百分比。
实施例1：
将长度为5cm、细度5旦PTFE短切纤维经开松、梳理形成单层纤维网，经过多层铺网后经针刺形成克重为650g/m2的聚四氟乙烯非织造布。
将该聚四氟乙烯非织造布与纤维直径为6μm，组织结构为斜纹纬二重结构，克重为750g/m2玄武岩纤维布经针刺复合，形成双层复合毡。
将该双层复合毡在300℃、时间为8min热定型后，再经由配比为聚四氟乙烯浓缩分散液20％，硅烷型偶联剂2％，氟化乙烯丙烯(FEP)5％和余量的水所形成的化学处理剂中浸渍，完成浸渍后，在250℃下烘焙8min。
通过覆膜机组将该双层复合毡与孔径1μm，厚度20μm的膨化聚四氟乙烯微孔膜在350℃，压强为0.4MPa，车速为8.0m/min的工艺条件下进行高温热压复合后，制得1#耐腐蚀滤料。
1#耐腐蚀滤料的经向强力为4503N/50mm，经纬向断裂伸长率1.5％，过滤效率99.9990％，耐酸强力保留率96.5％，热收缩1.2％
实施例2：
将长度为3cm、细度1.5旦PTFE短切纤维经开松、梳理形成单层纤维网，经过多层铺网后经水刺形成克重为600g/m2的聚四氟乙烯非织造布。
将该聚四氟乙烯非织造布与纤维直径为3μm，组织结构为缎纹纬二重结构，克重为400g/m2玄武岩纤维布经水刺复合，形成双层复合毡。
将该双层复合毡在300℃、时间为8min热定型后，再经由配比为聚四氟乙烯浓缩分散液15％，硅烷型偶联剂1％和余量的水所形成的化学处理剂中浸渍，完成浸渍后；在190℃下烘焙4min。
通过覆膜机组将该双层复合毡与孔径0.2μm，厚度3μm膨化聚四氟乙烯微孔膜在390℃，压强为0.1MPa，车速为15.0m/min的工艺高温热压复合后，制得2#耐腐蚀滤料。
2#耐腐蚀滤料的过滤材料经纬向强力为4417N/50mm，经纬向断裂伸长率3％，过滤效率99.9995％耐酸强力保留率97.3％，热收缩1.5％
实施例3：
将长度为10cm、细度10旦PTFE短切纤维经开松、梳理形成单层纤维网，经过多层铺网后形成克重为1000g/m2的聚四氟乙烯非织造布。
将该聚四氟乙烯非织造布与纤维直径为13μm，组织结构为缎纹纬二重结构，克重为1000g/m2玄武岩纤维布经针刺复合，形成双层复合毡。
将该双层复合毡在340℃、时间为4min热定型后，再经由配比为聚四氟乙烯浓缩分散液30％，硅烷型偶联剂3％、氟化乙烯丙烯(FEP)10％和余量的水所形成的化学处理剂中浸渍，完成浸渍后，在340℃下烘焙15min。
通过覆膜机组将该双层复合毡与孔径3μm,厚度4μm膨化聚四氟乙烯微孔膜在270℃，压强为1MPa，车速为3.0m/min的工艺高温热压复合后，制得3#耐腐蚀滤料。
3#耐腐蚀滤料的过滤材料经向强力为5347N/50mm，经纬向断裂伸长率3％，过滤效率99.9997％，耐酸强力保留率97.1％，热收缩0.9％
实施例4：
将长度为7cm、细度7旦PTFE短切纤维经开松、梳理形成单层纤维网，经过多层铺网后形成克重为700g/m2的聚四氟乙烯非织造布。
将该聚四氟乙烯非织造布与纤维直径7μm，组织结构为缎纹纬二重结构，克重为1000g/m2玄武岩纤维布经针刺复合，形成双层复合毡。
将该双层复合毡在360℃、时间为9min热定型后，再经由配比为聚四氟乙烯浓缩分散液25％，硅烷型偶联剂2.5％、氟化乙烯丙烯(FEP)5％和余量的水所形成的化学处理剂中浸渍，完成浸渍后，在240℃下烘焙10min。
通过覆膜机组将该双层复合毡与孔径1.3μm,厚度15μm膨化聚四氟乙烯微孔膜在320℃，压强为0.5MPa，车速为10.0m/min的工艺高温热压复合后，制得4#耐腐蚀滤料。
4#耐腐蚀滤料的过滤材料经向强力为4512N/50mm，经纬向断裂伸长率3％，过滤效率99.9991％，耐酸强力保留率98.1％，热收缩1.1％
实施例5：
将长度为6cm、细度3旦PTFE短切纤维经开松、梳理形成单层纤维网，经过多层铺网后形成克重为400g/m2的聚四氟乙烯非织造布。
将该聚四氟乙烯非织造布与纤维直径5μm，组织结构为平纹结构，克重为420g/m2玄武岩纤维布经针刺复合，形成双层复合毡。
将该双层复合毡在310℃、时间为6min热定型后，再经由配比为聚四氟乙烯浓缩分散液18％，硅烷型偶联剂2.8％、氟化乙烯丙烯(FEP)4％和余量的水所形成的化学处理剂中浸渍，完成浸渍后，在270℃下烘焙6min。
通过覆膜机组将该双层复合毡与孔径2μm,厚度8μm膨化聚四氟乙烯微孔膜在300℃，压强为0.2MPa，车速为4.0m/min的工艺高温热压复合后，制得5#耐腐蚀滤料。
5#耐腐蚀滤料的过滤材料经纬向强力为4319N/50mm，经纬向断裂伸长率1.4％，过滤效率99.9991％，耐酸强力保留率97.9％，热收缩0.9％。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同，其不同在于，PTFE短切纤维替换为聚酰亚胺短切纤维，玄武岩纤维布替换为玻璃纤维布，制成6#耐腐蚀滤料。
6#耐腐蚀滤料的经向强力为4276N/50mm，经纬向断裂伸长率0.9％，过滤效率99.999％，耐酸强力保留率96.7％，热收缩0.7％。
实施例7
本实施例与实施例6基本相同，其不同在于，聚酰亚胺短切纤维替换为芳纶短切纤维，制成7#耐腐蚀滤料。
7#耐腐蚀滤料的经向强力为4376N/50mm，经纬向断裂伸长率0.84％，过滤效率99.999％，耐酸强力保留率97.2％，热收缩0.63％。

Claims (10)

1.耐腐蚀滤料的制备方法，其特征在于，
由纤维布和纤维毡在经针刺或水刺加固为一体后与膨化聚四氟乙烯微孔膜经热压复合而成，其中纤维毡与膨化聚四氟乙烯微孔膜分别位于纤维布的厚度方向的两侧；其中纤维毡为迎尘面层；
该纤维布为玄武岩纤维布或玻璃纤维布；
该纤维毡为聚四氟乙烯非织造毡、聚酰亚胺纤维非织造毡或芳纶纤维非织造毡。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述纤维布具有纬二重结构。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
膨化聚四氟乙烯微孔膜的孔径为0.2～3μm；厚度3～25μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
纤维布中纤维的直径为3～13μm，纤维布的克重为300～1000g/m2。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
具体包括如下步骤：
(1)将短切纤维经开松、梳理形成单层纤维网，经过多层铺网后与纤维布经针刺或水刺形成为双层复合毡，然后将该双层复合毡进行热定型、烧毛、浸渍处理；
(2)将该双层复合毡与膨化聚四氟乙烯微孔膜高温热压复合；
所述短切纤维为聚四氟乙烯短切纤维、聚酰亚胺短切纤维或芳纶短切纤维；
经多层铺网后所形成的纤维网即为所述纤维毡。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
短切纤维的长度为3～10cm；细度为1.5～10旦，纤维毡的克重为200～1000g/m2。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中，热定型时，温度为200～400℃；时间为4～15min。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中，化学处理具体为，将双层复合毡经化学处理剂浸渍后，在温度190～340℃下，烘焙4～15min；其中化学处理剂由如下重量百分比的组分构成：聚四氟乙烯浓缩分散液15～30％，硅烷型偶联剂1～3％，氟化乙烯丙烯0～10％和余量的水，上述各组分的总和为100％；
当氟化乙烯丙烯的含量为0，该化学处理剂中不含有氟化乙烯丙烯。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
步骤(2)中，所述高温热压复合时，温度为270～390℃；压强为0.1～1MPa，。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
步骤(2)中，采用覆膜机组将复合毡与膨化聚四氟乙烯微孔膜复合在一起，覆膜机组的车速为1.0～15.0m/min。
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