CN115121044A - 一种耐高温过滤材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温过滤材料及其制备方法，由上至下包括以下结构：过滤面层、基布层和非过滤面层；所述过滤面层包括以下重量组分：0～50%宝德纶纤维、40～100%的芳纶纤维和0～50%热塑性纤维；所述非过滤面层包括以下重量组分：50～100%宝德纶纤维和0～50%芳纶纤维。本发明通过宝德纶纤维、芳纶纤维、热塑性纤维制备过滤面层和非过滤层，并与基布层针刺复合，制备得到的过滤材料能够在200～230℃的温度下长期使用，瞬间最高使用温度甚至达到280℃，成本较低。本发明的过滤材料缝制成袋状后，适合用作燃煤、垃圾焚烧炉、钢铁等产业的除尘滤袋，特别适合于沥青以及水泥领域。

Description

一种耐高温过滤材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及技术领域，具体为一种耐高温过滤材料及其制备方法。
背景技术
中国国内大气污染问题成为急需解决的环境问题之一，为此国家颁布了一系列的环境政策。在2007年中国环保产业协会就颁布了袋式除尘器用料及滤袋的国家标准，对于钢铁、燃煤、沥青、水泥、玻璃窑等的排放要求越来越严格，要求使用滤袋进行过滤。宝德纶纤维化学名聚芳噁二唑纤维(简称POD纤维，宝德纶是商品名)，该纤维可以在240℃高温下长期使用，瞬间使用温度可达280℃。宝德纶化学结构较为稳定，耐酸性较差，耐磨性好。但是宝德纶在单独使用时，由于耐酸性较差，往往会被酸腐蚀，造成使用寿命缩短。
如中国专利CN203075755U公开了一种宝德纶纤维耐高温过滤针刺毡，通过在宝德纶基布或者宝德纶复合基布的上下表面采用针刺机分别粘贴一宝德纶纤维层的方式制得宝德纶过滤毡，其耐温效果好，热稳定性，抗氧化性强，机械强度耐磨性优秀。但是由于耐酸腐蚀性差，在酸环境恶劣的工况现场，往往会被腐蚀，造成使用寿命大幅缩减。又如中国专利CN106268027A公开了一种高温滤材及其制备方法和应用，复合滤布的组分按质量百分比为：宝德纶纤维为10%～90%，聚四氟乙烯纤维为10%～90%。该过滤毡加入PTFE（聚四氟乙烯）的目的是为了延长其使用寿命，虽然这对过滤毡的寿命延长确实起到了效果，但是，由于长期使用后，PTFE摩擦系数低，纤维与纤维之间间隙增大，粉尘就容易入侵，从而导致过滤毡的压差升高，由于压差过高后也会导致使用寿命缩短。因此，我们提出一种耐高温过滤材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温过滤材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种耐高温过滤材料，由上至下包括以下结构：过滤面层、基布层和非过滤面层；
进一步的，所述过滤面层包括以下重量组分：0～50%宝德纶纤维、40～100%的芳纶纤维和0～50%热塑性纤维；
进一步的，所述非过滤面层包括以下重量组分：50～100%宝德纶纤维和0～50%芳纶纤维。
进一步的，所述过滤面层中芳纶纤维的含量大于等于热塑性纤维的含量。
进一步的，所述热塑性纤维为聚酰亚胺纤维、尼龙66纤维中的一种或两种混合。
进一步的，热塑性纤维的熔点高于250℃。
进一步的，所述过滤面层与非过滤面层的克重比为（40～70）:（60～30）。
进一步的，所述过滤材料的克重为400～800g/m2、基布层的克重为80～180g/㎡。
进一步的，所述宝德纶纤维为短纤维，长度为38～112mm，平均卷曲数为6～12峰/25mm，平均卷曲度为7～14%。
进一步的，所述过滤面层中宝德纶纤维的平均纤度为1D～2D；非过滤面层中宝德纶纤维的平均纤度为1.5D～3.0D。
进一步的，基布层为机织布，由宝德纶纤维或PTFE制得。
一种耐高温过滤材料的制备方法，包括以下工艺：
取过滤面层原料纤维混合开松，梳理，铺网，针刺，形成过滤面层；
取非过滤面层原料纤维混合开松，梳理，铺网，针刺，形成非过滤面层；
分别叠合在基布层的上表面和下表面，针刺成型，得到过滤材料。
进一步的，工艺前准备包括：将开松机、棉箱、梳理机、交叉铺网机等设备充分的接地放电，车间湿度至25%以上，温度控制在0～50℃；
在混合开松工艺中，均匀喷洒抗静电剂药液；抗静电剂药液中含有质量分数为2～10%的抗静电剂与90～98%的水；
混合开松工艺后，将混合好的纤维喂入梳理机，梳理整齐的纤维通过铺网机进行交叉铺网，形成毛网层，过滤面毛网层数在3～10层，非过滤面毛网层数在3～10层，控制过滤面毛网层的总克重在100～400g/m2，控制非过滤面毛网层的总克重在100～400g/m2；
然后，在两台梳理机、两台交叉铺机铺设的交叉多层毛网中间植入80～180 g/m2纤维制成的基布，一同引入预针刺机，进行预针刺，形成初步胚毡，预针刺深度在9～14mm，预针刺密度控制在80～150针/cm2 ,纤网牵伸比例控制在4～10%；
将初步胚毡再经过上、下针刺主刺机进行主针刺，加固形成素毡，主针刺深度在5～12mm,主针刺密度控制在1000～1600针/cm2，纤网牵伸比例控制在4～10%以内；
使用拉幅定型机将针刺形成的素毡进行热定型处理，然后对其进行烧毛、压光处理；形成过滤毡，热定型处理的温度控制在150～260℃，热定型时间为2～15min；烧毛、压光处理控制燃气与空气比例为（30～80）:（70～20），压光处理时压光辊温度控制在0～200℃，烧毛速度控制在5～25m/min。
进一步的，过滤材料可以制备成一种滤袋，应用于沥青、水泥窑等领域，作为除尘滤袋进行使用。
在上述技术方案中，与以往的过滤材料相比，本发明的过滤材料能够在200～230℃的温度下长期使用，瞬间最高使用温度甚至达到280℃，成本较低。本发明的过滤材料缝制成袋状后，适合用作燃煤、垃圾焚烧炉、钢铁等产业的除尘滤袋，特别适合于沥青以及水泥领域。
进一步的，所述过滤面层经过表面整理，包括以下工艺：
（1）改性乳液的制备：
取抗氧剂1010、羟甲基丙烯酸甲酯混合，搅拌，加热熔融；升温至88～95℃，加入六氟异丙醇、异佛尔酮二异氰酸酯、催化剂二月桂酸二丁基锡（DBTDL），反应23～27h，得到抗氧化单体；
抗氧剂1010、羟甲基丙烯酸甲酯、六氟异丙醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡的质量比为（2～3）:100:（28～32）:（36～42）:（0.1～0.5）；
取有机硅乳液，升温至60～65℃，加入一半的单体，搅拌30min；升温至70～75℃，加入一半的引发剂溶液，保温30～45min；加入剩余的单体和剩余的引发剂溶液，反应30～60min；冷却，利用氨水调节体系pH至中性，加入去离子水，配置得到38～40wt%的改性乳液，作为整理剂；
有机硅乳液、单体、引发剂溶液的质量比为（40～70）:（30～60）:（0.2～0.8）；
单体包括抗氧化单体、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯，质量比为（5～7）:（35～38）:（22～27）:（1.8～2.4）；
（2）浸渍整理：
取过滤面层，置于温度为70～80℃的整理剂中浸渍6～20min，浴比1:（10～30）；取出，0.3MPa压轧；170℃热定型40～60s，80～100℃干燥2～5min。
进一步的，所述有机硅乳液由以下工艺制得：
取2～6重量份十二烷基二苯醚二磺酸钠、50～70重量份去离子水、3.0～4.2重量份乙二醇混合，缓慢加入50重量份八甲基环四硅氧烷，得到预乳液；
取10～12重量份十二烷基苯磺酸，加热至75～85℃，加入预乳液开环反应1～3h，利用碳酸氢钠调节pH至3～4，加入0.7～1.1重量份苯基三甲基硅烷，反应2～4h；
保持体系pH为3～4，加入0.3～0.4重量份1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、0.15～0.20重量份乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液（溶液浓度为10%），反应3～4h；降温至35～42℃，调节pH至中性；减压蒸馏去除醇类；加入去离子水，配置得到40～50wt%的有机硅乳液。
在上述技术方案中，单体八甲基环四硅氧烷在乳化剂十二烷基二苯醚二磺酸钠、助乳化剂乙二醇、催化剂十二烷基苯磺酸的作用下，开环生成羟基聚硅氧烷，然后缩聚，分子量得到提高，生成固含量高、粒径小、稳定性好的预乳液；然后加入苯基三甲基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷，在催化剂条件下，将水解生成的羟基与预乳液中的羟基缩合，发生交联，在预乳液中引入苯基进行改性；有助于提高有机硅乳液的耐高温氧化稳定性、耐稀释稳定性、储存稳定性；接着，加入1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷，将硅氧烷水解，再次缩合交联，得到氟硅改性的有机硅乳液，具有较好的成膜性、附着力和耐磨损、抗碰撞能力，使得所制整理剂在使用后，能够提高所制过滤面层在作为除尘应用时的耐热氧老化和抗磨损能力。
将抗氧剂1010、羟甲基丙烯酸甲酯、六氟异丙醇共混，在催化剂二月桂酸二丁基锡作用下，与异佛尔酮二异氰酸酯反应，其中的羟基与异氰酸基反应，得到含有双键的抗氧化单体；然后在有机硅乳液体系中，与丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯共聚，生成改性聚丙烯酸酯，接枝于有机硅乳液表面，形成核壳结构的改性乳液；作为整理剂，整理形成的涂层不易发生龟裂，具有更好的抗裂纹能力；并由于基团的大位阻效应，使得整理后的过滤面层具有更为优异的耐碱能力和抗热氧老化、耐热震性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明的耐高温过滤材料及其制备方法，通过宝德纶纤维、芳纶纤维、热塑性纤维制备过滤面层和非过滤层，并与基布层针刺复合，制备得到的过滤材料能够在200～230℃的温度下长期使用，瞬间最高使用温度甚至达到280℃，成本较低。本发明的过滤材料缝制成袋状后，适合用作燃煤、垃圾焚烧炉、钢铁等产业的除尘滤袋，特别适合于沥青以及水泥领域。
2.本发明的耐高温过滤材料及其制备方法，通过将抗氧剂引入乳液体系中，并截接枝于有机硅乳液表面，形成核壳结构，作为整理剂对过滤面层进行整理，使得所制过滤面层表面防水防油，并能提高了过滤材料在作为除尘应用时的耐热氧老化和抗磨损能力。
具体实施方式
下面将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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
取2.0D芳纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成过滤面层；
取2.0D的宝德纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成非过滤面层；
基布层为宝德纶纤维机织布，克重为105g/㎡；过滤层与非过滤层的克重比为6:4；
分别叠合在基布层的上表面和下表面，按照过滤层、基布层、非过滤层的顺序叠加以后进行针刺，总克重为450g/㎡，热定型、烧毛，得到过滤材料。
实施例2
取50wt%的2.0D芳纶纤维、50wt%的2.0D的宝德纶纤维混合开松12min，梳理，铺网，形成过滤面层；
取2.0D的宝德纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成非过滤面层；
基布层为宝德纶纤维机织布，克重为105g/㎡；过滤层与非过滤层的克重比为5:5；
分别叠合在基布层的上表面和下表面，按照过滤层、基布层、非过滤层的顺序叠加以后进行针刺，总克重为450g/㎡，热定型、烧毛，得到过滤材料。
实施例3
取1.0D芳纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成过滤面层；
取2.0D的宝德纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成非过滤面层；
基布层为宝德纶纤维机织布，克重为105g/㎡；过滤层与非过滤层的克重比为6:4；
分别叠合在基布层的上表面和下表面，按照过滤层、基布层、非过滤层的顺序叠加以后进行针刺，总克重为450g/㎡，热定型、烧毛，得到过滤材料。
实施例4
取50wt%的1.5D芳纶纤维、50wt%的1.2D的宝德纶纤维混合开松10min，梳理，铺网，形成过滤面层；
取2.0D的宝德纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成非过滤面层；
基布层为宝德纶纤维机织布，克重为105g/㎡；过滤层与非过滤层的克重比为5:5；
分别叠合在基布层的上表面和下表面，按照过滤层、基布层、非过滤层的顺序叠加以后进行针刺，总克重为450g/㎡，热定型、烧毛，得到过滤材料。
实施例5
取2.0D的芳纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成过滤面层；
取2.0D的宝德纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成非过滤面层；
基布层为宝德纶纤维机织布，克重为105g/㎡；过滤层与非过滤层的克重比为6:4；
分别叠合在基布层的上表面和下表面，按照过滤层、基布层、非过滤层的顺序叠加以后进行针刺，总克重为550g/㎡，热定型、烧毛，得到过滤材料。
实施例6
取2.0D的芳纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成过滤面层；
取2.0D的宝德纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成非过滤面层；
基布层为PTFE纤维机织布，克重为105g/㎡；过滤层与非过滤层的克重比为6:4；
分别叠合在基布层的上表面和下表面，按照过滤层、基布层、非过滤层的顺序叠加以后进行针刺，总克重为450g/㎡，热定型、烧毛，得到过滤材料。
实施例7
取30wt%的2.0D芳纶纤维、30wt%的2.0D尼龙66纤维、40wt%的2.0D宝德纶纤维混合开松15min，梳理，铺网，形成过滤面层；
取50wt%的2.0D芳纶纤维、50wt%的2.0D的宝德纶纤维混合开松10min，梳理，铺网，形成非过滤面层；
基布层为宝德纶纤维机织布，克重为105g/㎡；过滤层与非过滤层的克重比为6:4；
分别叠合在基布层的上表面和下表面，按照过滤层、基布层、非过滤层的顺序叠加以后进行针刺，总克重为450g/㎡，热定型、烧毛，得到过滤材料。
实施例8
取30wt%的2.0D芳纶纤维、30wt%的3.5D PTFE纤维、40wt%的2.0D宝德纶纤维混合开松15min，梳理，铺网，形成过滤面层；
取50wt%的2.0D芳纶纤维、50wt%的3.5D PTFE纤维混合开松10min，梳理，铺网，形成非过滤面层；
基布层为PTFE纤维机织布，克重为110g/㎡；过滤层与非过滤层的克重比为6:4；
分别叠合在基布层的上表面和下表面，按照过滤层、基布层、非过滤层的顺序叠加以后进行针刺，总克重为600g/㎡，热定型、PTFE乳液浸渍处理，得到过滤材料。
上述混合开松工艺中，均匀喷洒抗静电剂药液；抗静电剂药液中含有质量分数为5%的抗静电剂与95%的水，抗静电剂为山东聚力防静电科技有限公司的JL- WTA；
梳理、铺网形成的毛网层，过滤面层、非过滤面层的毛网层数均在8层；
针刺工艺包括预针刺和主针刺：预针刺深度在12mm，预针刺密度控制在120针/cm2,纤网牵伸比例控制在7%；主针刺深度在9mm,主针刺密度控制在1500针/cm2，纤网牵伸比例控制在6%；
热定型工艺中热定型温度为240℃，热定型时间为8min。
实施例9
与实施例1相比，过滤面层经过表面整理，包括以下工艺：
（1）有机硅乳液由以下工艺制得：
取2重量份十二烷基二苯醚二磺酸钠、50重量份去离子水、3.0重量份乙二醇混合，缓慢加入50重量份八甲基环四硅氧烷，得到预乳液；
取10重量份十二烷基苯磺酸，加热至75℃，加入预乳液开环反应1h，利用碳酸氢钠调节pH至4，加入0.7重量份苯基三甲基硅烷，反应2h；
保持体系pH为4，加入0.3重量份1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、0.15重量份乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，反应3h；降温至35℃，调节pH至中性；减压蒸馏去除醇类；加入去离子水，配置得到40wt%的有机硅乳液；
（2）改性乳液的制备：
取抗氧剂1010、羟甲基丙烯酸甲酯混合，搅拌，加热熔融；升温至88℃，加入六氟异丙醇、异佛尔酮二异氰酸酯、催化剂二月桂酸二丁基锡，反应23h，得到抗氧化单体；
抗氧剂1010、羟甲基丙烯酸甲酯、六氟异丙醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡的质量比为2:100:28:36:0.1；
取有机硅乳液，升温至60℃，加入一半的单体，搅拌30min；升温至70℃，加入一半的引发剂溶液，保温30min；加入剩余的单体和剩余的引发剂溶液，反应30min；冷却，利用氨水调节体系pH至中性，加入去离子水，配置得到38wt%的改性乳液，作为整理剂；
有机硅乳液、单体、引发剂溶液的质量比为40:30:0.2；
单体包括抗氧化单体、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯，质量比为5:35:22:1.8；
（3）浸渍整理：
取过滤面层，置于温度为70℃的整理剂中浸渍6min，浴比1:30；取出，0.3MPa压轧；170℃热定型40s，80℃干燥2min。
实施例10
与实施例1相比，过滤面层经过表面整理，包括以下工艺：
（1）有机硅乳液由以下工艺制得：
取4重量份十二烷基二苯醚二磺酸钠、60重量份去离子水、3.6重量份乙二醇混合，缓慢加入50重量份八甲基环四硅氧烷，得到预乳液；
取11重量份十二烷基苯磺酸，加热至80℃，加入预乳液开环反应2h，利用碳酸氢钠调节pH至3.5，加入0.9重量份苯基三甲基硅烷，反应3h；
保持体系pH为3.5，加入0.35重量份1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、0.18重量份乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液（溶液浓度为10%），反应3.5h；降温至38℃，调节pH至中性；减压蒸馏去除醇类；加入去离子水，配置得到45wt%的有机硅乳液；
（2）改性乳液的制备：
取抗氧剂1010、羟甲基丙烯酸甲酯混合，搅拌，加热熔融；升温至90℃，加入六氟异丙醇、异佛尔酮二异氰酸酯、催化剂二月桂酸二丁基锡（DBTDL），反应24h，得到抗氧化单体；
抗氧剂1010、羟甲基丙烯酸甲酯、六氟异丙醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡的质量比为2.5:100:30:39:0.3；
取有机硅乳液，升温至62℃，加入一半的单体，搅拌30min；升温至72℃，加入一半的引发剂溶液，保温38min；加入剩余的单体和剩余的引发剂溶液，反应45min；冷却，利用氨水调节体系pH至中性，加入去离子水，配置得到39wt%的改性乳液，作为整理剂；
有机硅乳液、单体、引发剂溶液的质量比为55:45:0.5；
单体包括抗氧化单体、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯，质量比为6:36:25:2.1；
（3）浸渍整理：
取过滤面层，置于温度为75℃的整理剂中浸渍12min，浴比1:20；取出，0.3MPa压轧；170℃热定型50s，90℃干燥3min。
实施例11
与实施例1相比，过滤面层经过表面整理，包括以下工艺：
（1）有机硅乳液由以下工艺制得：
取6重量份十二烷基二苯醚二磺酸钠、70重量份去离子水、4.2重量份乙二醇混合，缓慢加入50重量份八甲基环四硅氧烷，得到预乳液；
取12重量份十二烷基苯磺酸，加热至85℃，加入预乳液开环反应3h，利用碳酸氢钠调节pH至3，加入1.1重量份苯基三甲基硅烷，反应4h；
保持体系pH为3，加入0.4重量份1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、0.20重量份乙烯基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，反应4h；降温至42℃，调节pH至中性；减压蒸馏去除醇类；加入去离子水，配置得到50wt%的有机硅乳液；
（2）改性乳液的制备：
取抗氧剂1010、羟甲基丙烯酸甲酯混合，搅拌，加热熔融；升温至95℃，加入六氟异丙醇、异佛尔酮二异氰酸酯、催化剂二月桂酸二丁基锡（DBTDL），反应27h，得到抗氧化单体；
抗氧剂1010、羟甲基丙烯酸甲酯、六氟异丙醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡的质量比为3:100:32:42:0.5；
取有机硅乳液，升温至65℃，加入一半的单体，搅拌30min；升温至75℃，加入一半的引发剂溶液，保温45min；加入剩余的单体和剩余的引发剂溶液，反应60min；冷却，利用氨水调节体系pH至中性，加入去离子水，配置得到40wt%的改性乳液，作为整理剂；
有机硅乳液、单体、引发剂溶液的质量比为70:60:0.8；
单体包括抗氧化单体、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯，质量比为7:38:27:2.4；
（3）浸渍整理：
取过滤面层，置于温度为80℃的整理剂中浸渍20min，浴比1:10；取出，0.3MPa压轧；170℃热定型60s，100℃干燥5min。
对比例1
取20wt%的2.0D芳纶纤维、80wt%的2.0D 宝德纶纤维混合开松12min，梳理，铺网，形成过滤面层；
取2.0D芳纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成非过滤面层；
基布层为宝德纶纤维机织布，克重为105g/㎡；过滤层与非过滤层的克重比为5:5；
分别叠合在基布层的上表面和下表面，按照过滤层、基布层、非过滤层的顺序叠加以后进行针刺，总克重为450g/㎡，热定型、烧毛处理，得到过滤材料。
对比例2
取2.0D芳纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成过滤面层；
取2.0D宝德纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成非过滤面层；
基布层为宝德纶纤维机织布，克重为70g/㎡；过滤层与非过滤层的克重比为6:4；
分别叠合在基布层的上表面和下表面，按照过滤层、基布层、非过滤层的顺序叠加以后进行针刺，总克重为450g/㎡，热定型、烧毛处理，得到过滤材料。
对比例3
取2.0D芳纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成过滤面层；
取2.0D宝德纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成非过滤面层；
基布层为宝德纶纤维机织布，克重为70g/㎡；过滤层与非过滤层的克重比为6:4；
分别叠合在基布层的上表面和下表面，按照过滤层、基布层、非过滤层的顺序叠加以后进行针刺，总克重为380g/㎡，热定型、烧毛处理，得到过滤材料。
对比例4
取2.0D芳纶纤维混合开松，梳理，铺网，形成过滤面层；
取40wt%的2.0D宝德纶纤维、60wt%的2.0D尼龙55纤维混合开松10min，梳理，铺网，形成非过滤面层；
基布层为宝德纶纤维机织布，克重为105g/㎡；过滤层与非过滤层的克重比为6:4；
分别叠合在基布层的上表面和下表面，按照过滤层、基布层、非过滤层的顺序叠加以后进行针刺，总克重为450g/㎡，热定型、烧毛处理，得到过滤材料。
对比例5
与实施例1相比，过滤面层经过表面整理，包括以下工艺：
（1）有机硅乳液由以下工艺制得：
取2重量份十二烷基二苯醚二磺酸钠、50重量份去离子水、3.0重量份乙二醇混合，缓慢加入50重量份八甲基环四硅氧烷，得到预乳液；
取10重量份十二烷基苯磺酸，加热至75℃，加入预乳液开环反应1h，利用碳酸氢钠调节pH至4，加入0.7重量份乙烯基三乙氧基硅烷，反应2h；降温至35℃，调节pH至中性；减压蒸馏去除醇类；加入去离子水，配置得到40wt%的有机硅乳液；
步骤（2）、（3）与实施例10相同。
对比例6
与实施例1相比，过滤面层经过表面整理，包括以下工艺：
（2）改性乳液的制备：
取有机硅乳液，升温至60℃，加入一半的单体，搅拌30min；升温至70℃，加入一半的引发剂溶液，保温30min；加入剩余的单体和剩余的引发剂溶液，反应30min；冷却，利用氨水调节体系pH至中性，加入去离子水，配置得到38wt%的改性乳液，作为整理剂；
有机硅乳液、单体、引发剂溶液的质量比为40:30:0.2；
单体包括六氟异丙醇、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯，质量比为5:35:22:1.8。
步骤（1）、（3）与对比例5相同。
对比例7
与实施例1相比，过滤面层经过表面整理，包括以下工艺：
（1）有机硅乳液由以下工艺制得：
取2重量份十二烷基二苯醚二磺酸钠、50重量份去离子水、3.0重量份乙二醇混合，缓慢加入50重量份八甲基环四硅氧烷，得到预乳液；
取10重量份十二烷基苯磺酸，加热至75℃，加入预乳液开环反应1h；降温至35℃，调节pH至中性；减压蒸馏去除醇类；加入去离子水，配置得到40wt%的有机硅乳液；
（2）改性乳液的制备：
取有机硅乳液，升温至60℃，加入一半的单体，搅拌30min；升温至70℃，加入一半的引发剂溶液，保温30min；加入剩余的单体和剩余的引发剂溶液，反应30min；冷却，利用氨水调节体系pH至中性，加入去离子水，配置得到38wt%的改性乳液，作为整理剂；
有机硅乳液、单体、引发剂溶液的质量比为40:30:0.2；
单体包括六氟异丙醇、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯，质量比为5:35:22:1.8。
步骤（3）与实施例10相同。
对比例8
取实施例10中的有机硅乳液作为整理剂对过滤面层进行整理，其他工艺与实施例10相同。
对比例9
与实施例1相比，过滤面层经过表面整理，包括以下工艺：
（1）改性乳液的制备：
取抗氧剂1010、羟甲基丙烯酸甲酯混合，搅拌，加热熔融；升温至88℃，加入六氟异丙醇、异佛尔酮二异氰酸酯、催化剂二月桂酸二丁基锡（DBTDL），反应23h，得到抗氧化单体；
抗氧剂1010、羟甲基丙烯酸甲酯、六氟异丙醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡的质量比为2:100:28:36:0.1；
取去离子水、聚乙烯吡咯烷酮混合，升温至60℃，加入一半的单体，搅拌30min；升温至70℃，加入一半的引发剂溶液，保温30min；加入剩余的单体和剩余的引发剂溶液，反应30min；冷却，利用氨水调节体系pH至中性，加入去离子水，配置得到38wt%的改性乳液，作为整理剂；
十二烷基硫酸钠、去离子水、单体、引发剂溶液的质量比为2:40:30:0.2；单体包括抗氧化单体、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯，质量比为5:35:22:1.8；
（2）浸渍整理：
取过滤面层，置于温度为70℃的整理剂中浸渍6min，浴比1:30；取出，0.3MPa压轧；170℃热定型40s，80℃干燥2min。
对比例10
取对比例7中的有机硅乳液作为整理剂对过滤面层进行整理，其他工艺与对比例7相同。
对比例11
与实施例1相比，过滤面层经过表面整理，包括以下工艺：
（1）改性乳液的制备：
取去离子水、聚乙烯吡咯烷酮混合，升温至60℃，加入一半的单体，搅拌30min；升温至70℃，加入一半的引发剂溶液，保温30min；加入剩余的单体和剩余的引发剂溶液，反应30min；冷却，利用氨水调节体系pH至中性，加入去离子水，配置得到38wt%的改性乳液，作为整理剂；
十二烷基硫酸钠、去离子水、单体、引发剂溶液的质量比为2:40:30:0.2；单体包括六氟异丙醇、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯，质量比为5:35:22:1.8；
（2）浸渍整理：
取过滤面层，置于温度为70℃的整理剂中浸渍6min，浴比1:30；取出，0.3MPa压轧；170℃热定型40s，80℃干燥2min。
上述宝德纶纤维的长度为38～112mm，购买自江苏宝德新材料有限公司；
PTFE纤维的长度为35～112mm，购买自南京英斯瑞德高分子材料股份有限公司；
尼龙66纤维的长度为38～112mm，购买自潍坊博菲特新材料有限公司；
芳纶纤维的长度为38～112mm，购买自帝人芳纶贸易（上海）有限公司。
PTFE乳液购买自山东东岳高分子材料有限公司。
实验
取实施例1-11、对比例1-11中得到的过滤材料，制得试样，分别对其性能进行检测并记录检测结果：
宝德纶含量：采用SEM(电子显微镜)，放大300倍的倍率拍摄其断面照片，宝德纶占有的数量占比，通过纤维直径再算出面积，宝德纶纤维含量=(S1xρ1)/((S1xρ1)+(S其它xρ其它)),S1为宝德纶纤维的面积，ρl为宝德纶纤维的密度；S其它和ρ其它则为除了宝德纶纤维以外，纤维的面积和密度。
纤维的纤度测试：采用扫描电子显微镜(SEM)对样品的过滤面的断面进行测试，随机抽取10个点进行制样及测试，每个点测试倍率为500倍，随机标示出所拍摄的样品中的构造纤维直径，每个测试点至少标示出30根纤维的直径。共至少标示出300根显微的直径，取其平均值。然后根据纤维直径计算出纤维的纤度。非过滤面也采用相同的测试方法。
克重测试：根据GB/T4669的方法，将过滤材料切割成10cm×10cm的正方形式样，从重量计算出该过滤材料的单位面积克重g/㎡，平均测量5次，最终结果取该5次的平均值。
过滤材料拉伸强度测试：按GB/T3923.1的规定检测方法测量样品布条的拉伸强度。分别对经向以及纬向取样，试样尺寸为20cm×5cm，拉伸速度为100mm/min，夹头间隔为10cm。对经向以及纬向分别测试五回，取平均值。
热塑性纤维熔点测试：采用DSC差示扫描量热分析法，测试出材料的熔点。
长期工作温度耐热性测试：长期工作温度，需要在此温度下处理24小时后经向收缩率小于1.5%，纬向收缩率小于1.0%。经向强力保持率大于等于100%，纬向断裂强力保持率大于100%。同时需要在此温度下处理14天后经向强力保持率大于等于95%，纬向断裂强力保持率大于95%。
瞬时工作温度耐热性测试：需要在该温度下加热10分钟，在室温下冷却10分钟，再加热冷却，往复10次后测试，经向强力保持率大于等于95%，纬向断裂强力保持率大于95%。
表1：
Figure 129188DEST_PATH_IMAGE001
表2：
Figure 843328DEST_PATH_IMAGE002
表3：
Figure 516886DEST_PATH_IMAGE003
取整理剂缓慢倒入聚四氟乙烯表面皿中，置于通风橱4d，水分挥发，得到胶膜；
拉伸性能测试：将胶膜制成哑铃状试样，试样长度20mm；按GB/T 528-2009规定的检测方法，用试验机以500mm/min的拉伸速率进行测试；
热氧老化性能测试：将胶膜制成哑铃状试样，悬挂于老化试验箱中，以125℃老化24-48-72-96h，进行拉伸测试；
表面能测试：以水为标准液体，检测试样的表面的接触角，计算其表面自由能。
表4：
Figure 840420DEST_PATH_IMAGE004
根据上表中的数据，可以清楚得到以下结论：
实施例1-11中得到的过滤材料与对比例1-11中得到的过滤材料形成对比，检测结果可知，
1、与对比例1-4相比，实施例1-8中得到的过滤材料，其长期使用温度、瞬时使用温度及经纬向的断裂强度，综合数据更为优异；这充分说明了本发明制备得到的过滤材料能够在200～230℃的温度下长期使用，瞬间最高使用温度甚至达到280℃，成本较低。本发明的过滤材料缝制成袋状后，适合用作燃煤、垃圾焚烧炉、钢铁等产业的除尘滤袋，特别适合于沥青以及水泥领域。
其中，实施例1-5中得到的过滤材料均可以应用于沥拌站、水泥窑等恶劣工况；实施例1-2中得到的过滤材料可以对应30mg/Nm3的排放要求，但是不能使用在超低排放要求的工况。实施例3中得到的过滤材料可以对应10mg/Nm3的超低排放要求。实施例4中得到的过滤材料可以对应20mg/Nm3的排放要求。实施例5中得到的过滤材料可以对应20mg/Nm3的排放要求。
实施例6中得到的过滤材料可以应用于沥拌站、水泥窑、火力发电、钢铁等恶劣工况，可以对应30mg/Nm3的排放要求，但是不能使用在超低排放要求的工况。实施例7中得到的过滤材料可以应用于沥拌站等恶劣工况，可以对应30mg/Nm3的排放要求，但是不能使用在超低排放要求的工况。实施例8中得到的过滤材料可以应用于沥拌站、钢铁、水泥等恶劣工况，可以对应30mg/Nm3的排放要求，但是不能使用在超低排放要求的工况。
对比例1中得到的过滤材料可以应用于沥拌站等恶劣工况，可以对应30mg/Nm3的排放要求，但是由于本案宝德纶的含量过多，对于过滤材料本身来说，耐酸性较差，即使在沥拌站使用，也会由于少量酸性气体的影响，导致寿命和实施例1相比只有75%。对比例2中得到的过滤材料可以应用于沥拌站、水泥窑等恶劣工况，可以对应30mg/Nm3的排放要求，但是由于经向强力过低，当客户有明确强力要求时，则不能被使用。对比例3中得到的过滤材料可以应用于沥拌站、水泥窑等恶劣工况，但是无法保证各种排放要求，并且由于纬向强力过低，当客户有明确强力要求时，则不能被使用。对比例4中得到的过滤材料可以应用于某些温度较低的沥拌站等恶劣工况，可以对应30mg/Nm3的排放要求，但是不能使用在200度以上的工况。
2、与对比例5-11相比，实施例9-11得到的过滤材料中的整理剂，在热氧老化中具有更为优异的拉伸强度数据，且表面能更低；可知本发明对整理剂中有机硅乳液、改性乳液工艺及所需成分的设置，能够促进整理剂的抗热氧老化能力和表面能的综合改善，有助于在过滤面层中表现更为优异的防水防油和抗热氧老化能力。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程方法物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程方法物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改等同替换改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温过滤材料，其特征在于：由上至下包括以下结构：过滤面层、基布层和非过滤面层；
所述过滤面层包括以下重量组分：0～50%宝德纶纤维、40～100%的芳纶纤维和0～50%热塑性纤维；
所述非过滤面层包括以下重量组分：50～100%宝德纶纤维和0～50%芳纶纤维。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温过滤材料，其特征在于：所述过滤面层中芳纶纤维的含量大于等于热塑性纤维的含量。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温过滤材料，其特征在于：所述热塑性纤维为聚酰亚胺纤维、尼龙66纤维中的一种或两种混合。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温过滤材料，其特征在于：所述过滤面层与非过滤面层的克重比为（40～70）:（60～30）；所述过滤材料的克重为400～800g/m2，基布层的克重为80～180g/㎡。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温过滤材料，其特征在于：所述宝德纶纤维为短纤维，长度为38～112mm，平均卷曲数为6～12峰/25mm，平均卷曲度为7～14%。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温过滤材料，其特征在于：所述过滤面层中宝德纶纤维的平均纤度为1D～2D；非过滤面层中宝德纶纤维的平均纤度为1.5D～3.0D。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温过滤材料的制备方法，其特征在于：包括以下工艺：
取过滤面层原料纤维混合开松，梳理，铺网，针刺，形成过滤面层；
取非过滤面层原料纤维混合开松，梳理，铺网，针刺，形成非过滤面层；
分别叠合在基布层的上表面和下表面，针刺成型，得到过滤材料。
8.根据权利要求7所述的一种耐高温过滤材料的制备方法，其特征在于：所述过滤面层经过表面整理，包括以下工艺：
取抗氧剂1010、羟甲基丙烯酸甲酯混合，搅拌，加热熔融；升温至88～95℃，加入六氟异丙醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡，反应23～27h，得到抗氧化单体；
取有机硅乳液，升温至60～65℃，加入一半的单体，搅拌30min；升温至70～75℃，加入一半的引发剂溶液，保温30～45min；加入剩余的单体和剩余的引发剂溶液，反应30～60min；冷却，利用氨水调节体系pH至中性，加入去离子水，配置得到38～40wt%的整理剂；单体包括抗氧化单体、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、叔碳酸乙烯酯；
取过滤面层，置于整理剂中浸渍；取出，压轧，热定型，干燥。
9.根据权利要求8所述的一种耐高温过滤材料的制备方法，其特征在于：所述有机硅乳液由以下工艺制得：
取十二烷基二苯醚二磺酸钠、去离子水、乙二醇混合，缓慢加入八甲基环四硅氧烷，得到预乳液；
取十二烷基苯磺酸，加热，加入预乳液开环反应，调节体系pH至3～4，加入苯基三甲基硅烷反应；
加入1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷，反应，得到有机硅乳液。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种耐高温过滤材料的应用，其特征在于：所述过滤材料制备得到除尘滤袋，所述除尘滤袋在沥青、水泥窑领域的应用。
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Denomination of invention: A high-temperature resistant filter material and its preparation method

Effective date of registration: 20230627

Granted publication date: 20221230

Pledgee: Bank of Jiangsu Co.,Ltd. Taizhou Branch

Pledgor: JIANGSU AOKAI ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980045798