CN115040934A - 一种高强度工业滤布 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度工业滤布，属于分离过滤技术领域，包括基布和过滤层，所述过滤层位于两层基布之间；所述工业滤布为基布和过滤层经过热压后，经过浸渍液浸泡，烘干后制得；本发明中制备的过滤层包括基体树脂、聚四氟乙烯和聚苯硫醚，聚四氟乙烯和基体树脂在高温热压下仍然保持颗粒状，聚苯硫醚在高温热压条件下与聚四氟乙烯和基体树脂相连形成整体，与过滤层粘结，形成工业滤布整体，最后经过浸渍液处理，形成“保护层”提高滤布的耐磨性。本发明中通过在改性石墨烯表面发生接枝聚合反应，得到基体树脂。改善石墨烯的分散性，对于烟气中的NO2、SO2等腐蚀性气体进行有效隔离，从而缓解了因受腐蚀造成滤布开裂的现象。

Description

一种高强度工业滤布
技术领域
本发明属于分离过滤技术领域，具体地，涉及一种高强度工业滤布。
背景技术
滤布材料是过滤分离设备的“心脏”，是决定分离效果的重要部分，在化工、医药、冶金、食品等行业中起着十分重要的作用。但是由于不同行业的工作物料性质差别大，滤布的使用环境复杂，这就决定了不同条件下滤布材料的选择的不确定性和复杂性。烟气除尘是治理污染的重要组成部分，而袋式除尘是治理烟气的有效方法。其中的关键技术在于过滤烟气所采用的滤布材料。
在某些工业应用中，烟气温度很高，长期使用会缩短滤布材料的使用寿命，导致耐高温性能下降，当过滤时存在表面较坚硬粗糙的固体时，滤布的表面与这些过滤物接触时易被磨损，而且这些过滤物表面凸起的棱角也容易穿刺进滤布的滤孔中将滤孔撑大，导致滤布的损坏。
在水泥、钢铁、石油化工等领域，生产过程中需要对粉尘或者烟雾进行过滤处理，由于含尘气体往往温度较高，这就对布袋滤料提出了较高的要求，现有的过滤用布袋往往在基布的表面涂覆厚厚的耐火涂层，这样不利于气体的流通，导致布袋的过滤效率降低。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种高强度工业滤布。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高强度工业滤布，包括基布和过滤层，所述过滤层位于两层基布之间；所述工业滤布为基布和过滤层经过热压后，经过浸渍液浸泡，烘干后制得；
所述过滤层包括基体树脂、聚四氟乙烯和聚苯硫醚；
所述基体树脂通过如下步骤制备：
步骤一、将去离子水和氧化石墨烯混合，加入3-氯丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇的混合物，超声分散10min，然后用盐酸调节pH为4左右，升温至50℃，搅拌1h，然后升温至70℃，继续搅拌2h，搅拌结束后，冷却至室温，通过离心、洗涤，以除去未反应的3-氯丙基三乙氧基硅烷，然后经过干燥得到改性石墨烯；
步骤二、将改性石墨烯和无水乙醇混合，分散10min，在氮气保护条件下，加入乙基黄原酸钾，升温至80℃，反应16h，反应结束后，经过过滤干燥，然后用N,N-二甲基甲酰胺分散，在氮气保护条件下，加入甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈，在60℃条件下，搅拌反应18h，反应结束后，经过过滤干燥，得到基体树脂。石墨烯片层间具有很强的分子间作用力，导致其在树脂中不容易分散均匀，本发明中通过3-氯丙基三乙氧基硅烷和氧化石墨烯发生缩合反应，在氧化石墨烯的结构中引入氯代烷基，然后与乙基黄原酸钾发生缩合，然后在引发剂偶氮二异丁腈的作用下，引发甲基丙烯酸甲酯在改性石墨烯表面发生接枝聚合反应，得到基体树脂。改善石墨烯的分散性，对于烟气中的NO2、SO2等腐蚀性气体进行有效隔离，从而缓解了因受腐蚀造成滤布开裂的现象。
进一步地，步骤一中去离子水、氧化石墨烯、3-氯丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇的用量比为20mL：0.1g：1g：5mL；
步骤二中改性石墨烯、乙基黄原酸钾、甲基丙烯酸甲酯和偶氮二异丁腈的用量质量比为1：2：5：0.02。
进一步地，过滤层中基体树脂的质量百分比为25-30％、聚四氟乙烯质量百分比25-30％，余量为聚苯硫醚。
进一步地，所述浸渍液通过如下步骤制备：
按重量计，将聚氨酯20-35份、耐磨添加剂3-5份、环氧树脂20-25份、活性炭5-7份、抗氧剂BHT 2-3份、硅油10-15份混合得到浸渍液；
将氟化钾、全氟-2-甲基-2-戊烯、羟基苯甲酸和四丁基溴化铵加入N,N-二甲基甲酰胺中，在80℃条件下，搅拌反应24h，反应结束后，得到中间产物；全氟-2-甲基-2-戊烯与羟基苯甲酸发生亲核取代得到中间产物，将中间产物加入氯化亚砜中，回流反应5h，得到酰氯化单体；经过氯化亚砜氯化制备酰氯化单体；将KH550-SiO2加入四氢呋喃中，超声分散5min，然后加入酰氯化单体和三乙胺，搅拌12h，得到耐磨添加剂。
通过对SiO2进行处理，制得耐磨添加剂；提高纳米二氧化硅在浸渍液中的分散性，酰氯化单体属于含氟物质，降低纳米二氧化硅表面能，提高浸渍液成膜后的耐腐蚀性。
进一步地，氟化钾、全氟-2-甲基-2-戊烯、羟基苯甲酸和四丁基溴化铵的用量摩尔比为0.2：0.1：0.11：1.2；KH550-SiO2、酰氯化单体和三乙胺的用量质量比为10：5：1。KH550-SiO2为硅烷偶联剂处理后的纳米二氧化硅。
进一步地，过滤层的厚度为40±5μm。
进一步地，热压温度为260-270℃，热压压力为5MPa。
进一步地，所述基布由经线和纬线编织而成。
进一步地，所述经线由质量比为5：2的聚四氟乙烯纤维和氧化锆纤维加捻并股编织而成；
所述纬线由质量比为5：2的聚酰亚胺纤维和石英纤维加捻并股编织而成；
进一步地，所述经线线径为0.2-0.3mm，所述纬线线径为0.2-0.3mm，经线的密度为20-22根/cm，纬线的密度为16-18根/cm。
进一步地，浸渍液浸泡的浸泡时间为30min。
本发明的有益效果：
本发明中制备的过滤层包括基体树脂、聚四氟乙烯和聚苯硫醚，聚四氟乙烯和基体树脂在高温热压下仍然保持颗粒状，聚苯硫醚在高温热压条件下与聚四氟乙烯和基体树脂相连形成整体，与过滤层粘结，形成工业滤布整体，最后经过浸渍液处理，形成“保护层”提高滤布的耐磨性。
本发明中通过在改性石墨烯表面发生接枝聚合反应，得到基体树脂。改善石墨烯的分散性，对于烟气中的NO2、SO2等腐蚀性气体进行有效隔离，从而缓解了因受腐蚀造成滤布开裂的现象。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备浸渍液：
将氟化钾、全氟-2-甲基-2-戊烯、羟基苯甲酸和四丁基溴化铵加入N,N-二甲基甲酰胺中，在80℃条件下，搅拌反应24h，反应结束后，得到中间产物；将中间产物加入氯化亚砜中，回流反应5h，得到酰氯化单体；将KH550-SiO2加入四氢呋喃中，超声分散5min，然后加入酰氯化单体和三乙胺，搅拌12h，得到耐磨添加剂。氟化钾、全氟-2-甲基-2-戊烯、羟基苯甲酸和四丁基溴化铵的用量摩尔比为0.2：0.1：0.11：1.2；KH550-SiO2、酰氯化单体和三乙胺的用量质量比为10：5：1。KH550-SiO2为硅烷偶联剂处理后的纳米二氧化硅。
按重量计，将聚氨酯20份、耐磨添加剂3份、环氧树脂20份、活性炭5份、抗氧剂BHT2份、硅油10份混合得到浸渍液。
实施例2
制备浸渍液：
将氟化钾、全氟-2-甲基-2-戊烯、羟基苯甲酸和四丁基溴化铵加入N,N-二甲基甲酰胺中，在80℃条件下，搅拌反应24h，反应结束后，得到中间产物；将中间产物加入氯化亚砜中，回流反应5h，得到酰氯化单体；将KH550-SiO2加入四氢呋喃中，超声分散5min，然后加入酰氯化单体和三乙胺，搅拌12h，得到耐磨添加剂。氟化钾、全氟-2-甲基-2-戊烯、羟基苯甲酸和四丁基溴化铵的用量摩尔比为0.2：0.1：0.11：1.2；KH550-SiO2、酰氯化单体和三乙胺的用量质量比为10：5：1。KH550-SiO2为硅烷偶联剂处理后的纳米二氧化硅。
按重量计，将聚氨酯35份、耐磨添加剂5份、环氧树脂25份、活性炭7份、抗氧剂BHT3份、硅油15份混合得到浸渍液。
对比例1
与实施例1相比，将耐磨添加剂换成纳米二氧化硅，其余原料及制备过程保持不变。
实施例3
所述基体树脂通过如下步骤制备：
步骤一、将去离子水和氧化石墨烯混合，加入3-氯丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇的混合物，超声分散10min，然后用盐酸调节pH值为4，升温至50℃，搅拌1h，然后升温至70℃，继续搅拌2h，搅拌结束后，冷却至室温，通过离心、洗涤，以除去未反应的3-氯丙基三乙氧基硅烷，然后经过干燥得到改性石墨烯；去离子水、氧化石墨烯、3-氯丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇的用量比为20mL：0.1g：1g：5mL；
步骤二、将改性石墨烯和无水乙醇混合，分散10min，在氮气保护条件下，加入乙基黄原酸钾，升温至80℃，反应16h，反应结束后，经过过滤干燥，然后用N,N-二甲基甲酰胺分散，在氮气保护条件下，加入甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈，在60℃条件下，搅拌反应18h，反应结束后，经过过滤干燥，得到基体树脂。改性石墨烯、乙基黄原酸钾、甲基丙烯酸甲酯和偶氮二异丁腈的用量质量比为1：2：5：0.02。
对比例2
与实施例3相比将改性石墨烯换成氧化石墨烯，其余原料及制备过程保持不变。
实施例4
一种高强度工业滤布，包括基布和过滤层，基布由经线和纬线编织而成。经线由质量比为5：2的聚四氟乙烯纤维和氧化锆纤维加捻并股编织而成；纬线由质量比为5：2的聚酰亚胺纤维和石英纤维加捻并股编织而成；经线线径为0.2-0.3mm，所述纬线线径为0.2-0.3mm，经线的密度为20根/cm，纬线的密度为18根/cm。
将基布和过滤层经过热压，热压温度为260℃，热压压力为5MPa；过滤层的厚度为40±5μm。
过滤层包括实施例3制备的基体树脂、聚四氟乙烯和聚苯硫醚；过滤层中基体树脂的质量百分比为25％、聚四氟乙烯质量百分比30％，余量为聚苯硫醚。经过实施例1制备的浸渍液浸泡，浸泡时间为30min，烘干后制得一种高强度工业滤布。
实施例5
一种高强度工业滤布，包括基布和过滤层，基布由经线和纬线编织而成。经线由质量比为5：2的聚四氟乙烯纤维和氧化锆纤维加捻并股编织而成；纬线由质量比为5：2的聚酰亚胺纤维和石英纤维加捻并股编织而成；经线线径为0.2-0.3mm，所述纬线线径为0.2-0.3mm，经线的密度为21根/cm，纬线的密度为17根/cm。
将基布和过滤层经过热压，热压温度为270℃，热压压力为5MPa；过滤层的厚度为40±5μm。
过滤层包括实施例3制备的基体树脂、聚四氟乙烯和聚苯硫醚；过滤层中基体树脂的质量百分比为28％、聚四氟乙烯质量百分比27％，余量为聚苯硫醚。经过实施例1制备的浸渍液浸泡，浸泡时间为30min，烘干后制得一种高强度工业滤布。
实施例6
一种高强度工业滤布，包括基布和过滤层，基布由经线和纬线编织而成。经线由质量比为5：2的聚四氟乙烯纤维和氧化锆纤维加捻并股编织而成；纬线由质量比为5：2的聚酰亚胺纤维和石英纤维加捻并股编织而成；经线线径为0.2-0.3mm，所述纬线线径为0.2-0.3mm，经线的密度为22根/cm，纬线的密度为16根/cm。
将基布和过滤层经过热压，热压温度为270℃，热压压力为5MPa；过滤层的厚度为40±5μm。
过滤层包括实施例3制备的基体树脂、聚四氟乙烯和聚苯硫醚；过滤层中基体树脂的质量百分比为30％、聚四氟乙烯质量百分比25％，余量为聚苯硫醚。经过实施例2制备的浸渍液浸泡，浸泡时间为30min，烘干后制得一种高强度工业滤布。
对比例3
将实施例5中的浸渍液换成对比例1制备的样品，其余原料及制备过程保持不变。
对比例4
将实施例5中的基体树脂换成对比例2制备的样品，其余原料及制备过程保持不变。
对实施例4-6和对比例3-4制备的滤布进行测试，耐磨性的测试，通过280目砂轮摩擦，记录暴露过滤层的次数；
100次反冲洗后的滤布补尘率；
干热收缩率：将待测样品在100℃条件下放置50min，测定其长度变化率。
测试结果如下表1所示：
表1
Figure BDA0003751357990000081
从上表1可知本发明制备的滤布具有良好的机械强度和耐磨性，随反冲洗的次数增加补尘率下降不明显。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，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，只要不偏离发明或者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 (9)

1.一种高强度工业滤布，包括基布和过滤层，其特征在于，所述过滤层位于两层基布之间；所述工业滤布为基布和过滤层经过热压后，经过浸渍液浸泡，烘干后制得；
所述过滤层包括基体树脂、聚四氟乙烯和聚苯硫醚；
所述基体树脂通过如下步骤制备：
步骤一、将去离子水和氧化石墨烯混合，加入3-氯丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇的混合物，超声分散10min，然后用盐酸调节pH，升温至50℃，搅拌1h，然后升温至70℃，继续搅拌2h，得到改性石墨烯；
步骤二、将改性石墨烯和无水乙醇混合，分散10min，在氮气保护条件下，加入乙基黄原酸钾，升温至80℃，反应16h，然后用N,N-二甲基甲酰胺分散，在氮气保护条件下，加入甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈，在60℃条件下，搅拌反应18h，得到基体树脂。
2.根据权利要求1所述的一种高强度工业滤布，其特征在于，过滤层中基体树脂的质量百分比为25-30％、聚四氟乙烯质量百分比25-30％，余量为聚苯硫醚。
3.根据权利要求1所述的一种高强度工业滤布，其特征在于，所述浸渍液通过如下步骤制备：
将氟化钾、全氟-2-甲基-2-戊烯、羟基苯甲酸和四丁基溴化铵加入N,N-二甲基甲酰胺中，在80℃条件下，搅拌反应24h，得到中间产物；将中间产物加入氯化亚砜中，回流反应5h，得到酰氯化单体；将KH550-SiO2加入四氢呋喃中，超声分散5min，然后加入酰氯化单体和三乙胺，搅拌12h，得到耐磨添加剂，按重量计，将聚氨酯20-35份、耐磨添加剂3-5份、环氧树脂20-25份、活性炭5-7份、抗氧剂BHT 2-3份、硅油10-15份混合得到浸渍液。
4.根据权利要求1所述的一种高强度工业滤布，其特征在于，过滤层的厚度为40±5μm。
5.根据权利要求1所述的一种高强度工业滤布，其特征在于，热压温度为260-270℃，热压压力为5MPa。
6.根据权利要求1所述的一种高强度工业滤布，其特征在于，所述基布由经线和纬线编织而成。
7.根据权利要求6所述的一种高强度工业滤布，其特征在于，所述经线由质量比为5：2的聚四氟乙烯纤维和氧化锆纤维加捻并股编织而成；
所述纬线由质量比为5：2的聚酰亚胺纤维和石英纤维加捻并股编织而成。
8.根据权利要求6所述的一种高强度工业滤布，其特征在于，所述经线线径为0.2-0.3mm，所述纬线线径为0.2-0.3mm，经线的密度为20-22根/cm，纬线的密度为16-18根/cm。
9.根据权利要求1所述的一种高强度工业滤布，其特征在于，浸渍液浸泡的浸泡时间为30min。
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