CN117225082A - 一种耐高温pps改性过滤材料的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于PPS改性过滤材料领域，具体公开了一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺。本发明主要是先使用磷酸改性石墨烯粉末、氧化铝粉末对聚苯硫醚树脂进行改性，提升其耐高温性能，进一步的将甲基硅树脂包裹在改性聚苯硫醚树脂外层，纺出的复合长丝经上油、集束、牵伸、卷曲、烘干定型、切断，制得双组份短纤维束，然后经开松、混合、梳理成网后，形成双组份复合纤维，通过针刺将双组份复合纤维、PTFE基布层、双组份复合纤维依次加固，然后经过烧毛压光处理，形成双组份复合纤维毡，再将其浸没在耐高温抗氧化乳液中处理，最后热定型。本发明制备的PPS改性过滤材料具有耐高温耐氧化性能，可以应用于工业高温气体的过滤中。
Description
技术领域
本发明属于PPS改性过滤材料领域，具体公开了一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺。
背景技术
聚苯硫醚纤维(polyphenylene sulfide fibre)，又称PPS纤维。由聚苯硫醚经熔融纺丝制得。美国Phillips公司于1983年工业化，商品名Ryton PPS纤维。聚合物以硫化钠和二氯苯为原料，在N-甲基吡咯烷酮或含碱金属羧酸盐的有机极性溶剂中缩聚制得，熔点285℃。呈琥珀色，强度0.18～0.26N/tex，伸长率25％～35％，初始模量2.65～3.53N/tex。具有良好的耐热性，主要用作高温过滤织物，耐受温度可达190℃。该纤维还具有优良的耐化学试剂和水解性，以及阻燃性能。可用作阻燃织物、家庭装饰织物、烟道气过滤材料等。
但是，聚苯硫醚的耐氧化性比较差，如果烟尘中氧体积分数超过15％，会严重降低其过滤效率和使用寿命，此时采用普通的聚苯硫醚纤维制成的过滤材料很难满足工业需求，因此，提高聚苯硫醚的耐氧化性具有重大的意义。现有技术中，针对上述问题，主要的解决方法是针对聚苯硫醚进行改性，例如，中国专利，CN202111501007.8公开了一种耐氧化PPS过滤材料的制备工艺及制得的改性PPS纤维，包括以下步骤：(1)按照质量比为1:1-1:9，将聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂切片和聚丙烯腈树脂切片经螺杆加热熔融、挤出、喷丝，进行双组份复合纺丝；(2)将纺出的丝直接干热拉伸；(3)制成针刺毡；(4)覆膜处理。本发明采用双组分纤维的制备方法，以PET树脂为皮层，聚丙烯腈树脂为芯层，经熔融纺丝工艺，制备出双组分纤维，其中皮层组分为PET，芯层成分为聚丙烯腈，制备出双组分纤维，相比较于混纺针刺毡而言，双组分纤维针刺毡在覆膜后处理阶段，皮层PET融化，从而与PTFE膜具有很好的粘合牢度，且基本上无粘合不均匀性问题。利用木质素特殊的多酚结构，其在300℃发生热分解，化学键断裂产生酚类化合物，将聚苯硫醚树脂切片和木质素混合，木质素的存在改善PPS的结晶性，使纺制出的长时间在高温条件下力学性能优越，热尺寸稳定性佳，具有很好的耐高温性和耐氧化剂腐蚀性能，适用于袋式除尘器的使用。
进一步的，CN201510969031.2公开了一种改性PPS纤维过滤材料生产工艺，其技术方案要点是包括1)纤维选用：选用PPS纤维以及PTFE纤维；2)PPS纤维改性：步骤一：将PPS纤维材料氧化还原炉中，并充入氧化剂；步骤二：充入氧化剂后在常压下进行升温，升温时间在20min至80min之间，氧化还原炉内温度达到60℃至100℃之间的既定温度；步骤三：在达到既定温度后加入阻燃剂；3)梳理：将PTFE纤维和2)中改性后的PPS纤维一起放入到梳理机中进行混合梳理；4)针刺、缜密：将3)中梳理后得到的纤维面层投入到针刺机中针刺、缜密形成毡；5)后处理：包括常规后处理或功能化后处理，然后进行切边、卷绕、成品。达到了提高过滤毡耐温性能和耐氧化性能，以及提高对烟气的过滤精度的效果。
高温烟气通常指的是燃烧过程中产生的热气体,其温度范围一般在300℃以上，但是上述发明中获得的改性PPS材料的最高使用温度均不能超过300℃，大大的限制了其在高温烟气过滤中的应用，因此急需对PPS纤维进一步的研究，增强其耐高温性能。
发明内容
针对以上不足，本发明公开了一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺。
本发明的技术方案如下：
一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，包括以下步骤：
1)改性聚苯硫醚树脂的制备：按重量份，将质量比为100份的聚苯硫醚树脂粉料、15-20份磷酸改性石墨烯粉末、氧化铝粉末5-10份，经加热熔融、挤出造粒、干燥后，制得改性聚苯硫醚树脂；
2)双组份复合纤维毡的制备：将步骤1)获得的改性聚苯硫醚树脂和甲基硅树脂按质量比:10：2-5的比例混合后纺丝，所述甲基硅树脂包裹在改性聚苯硫醚树脂外层，纺出的复合长丝经上油、集束、牵伸、卷曲、烘干定型、切断，制得双组份短纤维束，然后经开松、混合、梳理成网后，形成双组份复合纤维，通过针刺将双组份复合纤维、PTFE基布层、双组份复合纤维依次加固，然后经过烧毛压光处理，形成双组份复合纤维毡；
3)耐高温抗氧化乳液的制备：将纳米二氧化钛粉末、螯合剂、聚醚改性硅油、去离子水混合，搅拌；
4)将步骤2)中的双组份复合纤维毡浸轧于步骤(3)的抗氧化乳液中，然后经热定型，制得耐高温PPS改性过滤材料。
本发明将聚苯硫醚树脂使用磷酸改性石墨烯粉末、氧化铝粉末进行改性，制成了机械性能好，耐高温的改性聚苯硫醚树脂，进一步的将更耐高温的化学性质稳定的甲基硅树脂将聚苯硫醚树脂其中，制备成机械性能好，耐热性能更好的复合长丝，最后再按常规工艺制成形成双组份复合纤维毡，可以用于制备耐高温耐氧化的过滤材料。
进一步的，上述一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，所述磷酸改性石墨烯粉末由以下步骤制备：
(a)将氨甲基磷酸酯溶于有机溶剂，控制温度40-55℃，加入亚硝酸钠和酸，搅拌反应；
(b)加入氧化石墨烯反应，反应结束后，回收溶剂，过滤，得到磷酸酯改性石墨烯；
(c)磷酸酯改性石墨烯在碱性溶液中水解，调节pH＝3-4，得到磷酸改性石墨烯溶液；
(d)将上述溶液减压干燥得磷酸改性石墨烯粉末。
进一步的，上述一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，步骤(a)中，所述溶剂为四氢呋喃；
步骤(a)中，反应时间3-8h，
步骤(b)中，氧化石墨烯：氨甲基磷酸酯质量比＝1：2-4。
进一步的，上述一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，所述步骤(2)中的纺丝步骤包括：将改性聚苯硫醚树脂和甲基硅树脂分别经两台螺杆挤出纺丝机加热熔融，挤出后，经计量泵汇合，由一个喷丝板喷出，进行双组份复合纺丝。
进一步的，上述一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，所述步骤(2)中的纺丝步骤包括：将改性聚苯硫醚树脂和甲基硅树脂分别经两台螺杆挤出纺丝机加热熔融，挤出后，经计量泵汇合，由一个喷丝板喷出，进行双组份复合纺丝。
进一步的，上述一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，投放改性聚苯硫醚树脂螺杆挤出机的1～4区温度分别为355℃、365℃、370℃、385℃。
进一步的，上述一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，投放甲基硅树脂的螺杆挤出机的1～4区温度分别为365℃、370℃、380℃、385℃。
进一步的，上述一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，所述步骤(2)中双组份短纤维束的长度为34～50mm。
进一步的，上述一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，所述步骤(2)中烧毛火口离布面30～50mm，压光处理步骤中上压辊温度250～270℃，下压辊温度230～250℃，上下压辊压强4.5kPa，速度为8m/min。
进一步的，上述一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，所述步骤(3)中，按重量份计算，
纳米二氧化钛粉末15-20份、螯合剂5-10分、聚醚改性硅油3-6份、去离子水100份。
另一方面，本发明还公开了一种耐高温PPS改性过滤材料，由上述的方法制备。
另一方面，本发明还公开了上述耐高温PPS改性过滤材料在制备工业高温气体过滤装置中的用途。
本发明至少有以下有益效果：本发明将聚苯硫醚树脂使用磷酸改性石墨烯粉末、氧化铝粉末进行改性，制成了机械性能好，耐高温的改性聚苯硫醚树脂，进一步的将更耐高温的化学性质稳定的甲基硅树脂将聚苯硫醚树脂其中，制备成机械性能好，耐热性能更好的复合长丝，最后再按常规工艺制成形成双组份复合纤维毡，可以用于制备耐高温耐氧化的过滤材料。改进了现有的PPS过滤材料无法用于过滤300℃以上工业高温气体的缺点，能够广泛应用于重污染工况企业中，改善大气环境，具有重大的环保意义。
附图说明
图1为纤维的高温耐氧化性能测试，20℃断裂强度(cN/dtex)和350℃处理后断裂强度(cN/dtex)；
图2为纤维的高温耐氧化性能测试，强度保持率(％)；
图3为过滤材料的高温耐氧化性能测试，20℃断裂强力N和350℃处理后断裂强力N；
图4为过滤材料的高温耐氧化性能测试，强力保持率(％)。
具体实施方式
一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，包括以下步骤：
1)改性聚苯硫醚树脂的制备：按重量份，将质量比为100份的聚苯硫醚树脂粉料、15-20份磷酸改性石墨烯粉末、氧化铝粉末5-10份，经加热熔融、挤出造粒、干燥后，制得改性聚苯硫醚树脂；
2)双组份复合纤维毡的制备：将步骤1)获得的改性聚苯硫醚树脂和甲基硅树脂按质量比:10：2-5的比例混合后纺丝，所述甲基硅树脂包裹在改性聚苯硫醚树脂外层，纺出的复合长丝经上油、集束、牵伸、卷曲、烘干定型、切断，制得双组份短纤维束，然后经开松、混合、梳理成网后，形成双组份复合纤维，通过针刺将双组份复合纤维、PTFE基布层、双组份复合纤维依次加固，然后经过烧毛压光处理，形成双组份复合纤维毡；
3)耐高温抗氧化乳液的制备：将纳米二氧化钛粉末、螯合剂、聚醚改性硅油、去离子水混合，搅拌；
4)将步骤2)中的双组份复合纤维毡浸轧于步骤(3)的抗氧化乳液中，然后经热定型，制得耐高温PPS改性过滤材料。
所述磷酸改性石墨烯粉末由以下步骤制备：
(a)将氨甲基磷酸酯溶于有机溶剂，控制温度40-55℃，加入亚硝酸钠和酸，搅拌反应；
(b)加入氧化石墨烯反应，反应结束后，回收溶剂，过滤，得到磷酸酯改性石墨烯；
(c)磷酸酯改性石墨烯在碱性溶液中水解，调节pH＝3-4，得到磷酸改性石墨烯溶液；
(d)将上述溶液减压干燥得磷酸改性石墨烯粉末。
步骤(a)中，所述溶剂为四氢呋喃；
步骤(a)中，反应时间3-8h，
步骤(b)中，氧化石墨烯：氨甲基磷酸酯质量比＝1：2-4；
所述步骤(2)中的纺丝步骤包括：将改性聚苯硫醚树脂和甲基硅树脂分别经两台螺杆挤出纺丝机加热熔融，挤出后，经计量泵汇合，由一个喷丝板喷出，进行双组份复合纺丝；
投放改性聚苯硫醚树脂螺杆挤出机的1～4区温度分别为355℃、365℃、370℃、385℃；
投放甲基硅树脂的螺杆挤出机的1～4区温度分别为365℃、370℃、380℃、385℃；
所述步骤(2)中双组份短纤维束的长度为34～50mm；
所述步骤(2)中烧毛火口离布面30～50mm，压光处理步骤中上压辊温度250～270℃，下压辊温度230～250℃，上下压辊压强4.5kPa，速度为8m/min；
所述步骤(3)中，按重量份计算，
纳米二氧化钛粉末15-20份、螯合剂5-10分、聚醚改性硅油3-6份、去离子水100份。
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。所述实验材料没有特殊说明均可自商业渠道购得。
所述甲基硅树脂由以下方法制备：
一、将1g的正硅酸乙酯分散于50g的无水乙醇中，磁力搅拌45min得到正硅酸乙酯的乙醇分散液，然后取1g的去离子水、7.5g的无水乙醇和2g的氨水磁力搅拌混合20min后滴加到正硅酸乙酯的乙醇分散液中，以500r/min搅拌反应6h，得到二氧化硅乙醇溶液；
二、取1.5g的钛酸四丁酯分散于10g的无水乙醇中，磁力搅拌40min得到钛酸四丁酯的乙醇分散液，然后取1g的去离子水、6g的无水乙醇和1g质量浓度为12％的盐酸磁力搅拌混合20min后滴加到钛酸四丁酯的乙醇分散液中，以500r/min搅拌反应5h，得到二氧化钛乙醇溶液；
三、将0.07mol的甲基三乙氧基硅烷和0.03mol的二甲基二乙氧基硅烷分散于0.45mol无水乙醇中，以1000r/min的速度磁力搅拌，升温至60℃后再滴加0.2mol的去离子水和0.075g质量浓度为15％的盐酸，加热回流4.5h，得到甲基硅树脂预聚物；
四、使用盐酸调节步骤一得到的二氧化硅乙醇溶液的pH＝7，使用氨水调节步骤二得到的二氧化钛乙醇溶液的pH＝7，再使用盐酸调节步骤三得到的甲基硅树脂预聚物的pH＝7，然后将pH＝7的二氧化硅乙醇溶液和pH＝7的二氧化钛乙醇溶液加入到pH＝7的甲基硅树脂预聚物中，加热回流45min，再在80℃下蒸馏反应15min得到耐高温甲基硅树脂。
聚苯硫醚树脂购自东莞市伟迎达新材料有限公司(日本宝理)，1130T6。
螯合剂为氨基三甲叉膦酸。
聚醚改性硅油购自济南龙彩化工有限公司，折射率N20/D1.406，比重1.02。
实施例1
一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，包括以下步骤：
1)改性聚苯硫醚树脂的制备：按重量份，将质量比为100份的聚苯硫醚树脂粉料、15份磷酸改性石墨烯粉末、氧化铝粉末5份，经加热熔融、挤出造粒、干燥后，制得改性聚苯硫醚树脂；
2)双组份复合纤维毡的制备：将步骤1)获得的改性聚苯硫醚树脂和甲基硅树脂按质量比:10：1的比例混合后纺丝，所述甲基硅树脂包裹在改性聚苯硫醚树脂外层，纺出的复合长丝经上油、集束、牵伸、卷曲、烘干定型、切断，制得双组份短纤维束，然后经开松、混合、梳理成网后，形成双组份复合纤维，通过针刺将双组份复合纤维、PTFE基布层、双组份复合纤维依次加固，然后经过烧毛压光处理，形成双组份复合纤维毡；
3)耐高温抗氧化乳液的制备：将纳米二氧化钛粉末、螯合剂、聚醚改性硅油、去离子水混合，搅拌；
4)将步骤2)中的双组份复合纤维毡浸轧于步骤(3)的抗氧化乳液中，然后经热定型，制得耐高温PPS改性过滤材料。
所述磷酸改性石墨烯粉末由以下步骤制备：
(a)将氨甲基磷酸酯溶于有机溶剂，控制温度40℃，加入亚硝酸钠和酸，搅拌反应；
(b)加入氧化石墨烯反应，反应结束后，回收溶剂，过滤，得到磷酸酯改性石墨烯；
(c)磷酸酯改性石墨烯在碱性溶液中水解，调节pH＝3-4，得到磷酸改性石墨烯溶液；
(d)将上述溶液减压干燥得磷酸改性石墨烯粉末。
步骤(a)中，所述溶剂为四氢呋喃；
步骤(a)中，反应时间3h，
步骤(b)中，氧化石墨烯：氨甲基磷酸酯质量比＝1：2；
所述步骤(2)中的纺丝步骤包括：将改性聚苯硫醚树脂和甲基硅树脂分别经两台螺杆挤出纺丝机加热熔融，挤出后，经计量泵汇合，由一个喷丝板喷出，进行双组份复合纺丝；
投放改性聚苯硫醚树脂螺杆挤出机的1～4区温度分别为355℃、365℃、370℃、385℃；
投放甲基硅树脂的螺杆挤出机的1～4区温度分别为365℃、370℃、380℃、385℃；
所述步骤(2)中双组份短纤维束的长度为34～50mm；
所述步骤(2)中烧毛火口离布面30～50mm，压光处理步骤中上压辊温度250～270℃，下压辊温度230～250℃，上下压辊压强4.5kPa，速度为8m/min；
所述步骤(3)中，按重量份计算，
纳米二氧化钛粉末15份、螯合剂5分、聚醚改性硅油3份、去离子水100份。
实施例2
一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，包括以下步骤：
1)改性聚苯硫醚树脂的制备：按重量份，将质量比为100份的聚苯硫醚树脂粉料、18份磷酸改性石墨烯粉末、氧化铝粉末7份，经加热熔融、挤出造粒、干燥后，制得改性聚苯硫醚树脂；
2)双组份复合纤维毡的制备：将步骤1)获得的改性聚苯硫醚树脂和甲基硅树脂按质量比:10：3的比例混合后纺丝，所述甲基硅树脂包裹在改性聚苯硫醚树脂外层，纺出的复合长丝经上油、集束、牵伸、卷曲、烘干定型、切断，制得双组份短纤维束，然后经开松、混合、梳理成网后，形成双组份复合纤维，通过针刺将双组份复合纤维、PTFE基布层、双组份复合纤维依次加固，然后经过烧毛压光处理，形成双组份复合纤维毡；
3)耐高温抗氧化乳液的制备：将纳米二氧化钛粉末、螯合剂、聚醚改性硅油、去离子水混合，搅拌；
4)将步骤2)中的双组份复合纤维毡浸轧于步骤(3)的抗氧化乳液中，然后经热定型，制得耐高温PPS改性过滤材料。
所述磷酸改性石墨烯粉末由以下步骤制备：
(a)将氨甲基磷酸酯溶于有机溶剂，控制温度50℃，加入亚硝酸钠和酸，搅拌反应；
(b)加入氧化石墨烯反应，反应结束后，回收溶剂，过滤，得到磷酸酯改性石墨烯；
(c)磷酸酯改性石墨烯在碱性溶液中水解，调节pH＝3-4，得到磷酸改性石墨烯溶液；
(d)将上述溶液减压干燥得磷酸改性石墨烯粉末。
步骤(a)中，所述溶剂为四氢呋喃；
步骤(a)中，反应时间5h，
步骤(b)中，氧化石墨烯：氨甲基磷酸酯质量比＝1：3；
所述步骤(2)中的纺丝步骤包括：将改性聚苯硫醚树脂和甲基硅树脂分别经两台螺杆挤出纺丝机加热熔融，挤出后，经计量泵汇合，由一个喷丝板喷出，进行双组份复合纺丝；
投放改性聚苯硫醚树脂螺杆挤出机的1～4区温度分别为355℃、365℃、370℃、385℃；
投放甲基硅树脂的螺杆挤出机的1～4区温度分别为365℃、370℃、380℃、385℃；
所述步骤(2)中双组份短纤维束的长度为34～50mm；
所述步骤(2)中烧毛火口离布面30～50mm，压光处理步骤中上压辊温度250～270℃，下压辊温度230～250℃，上下压辊压强4.5kPa，速度为8m/min；
所述步骤(3)中，按重量份计算，
纳米二氧化钛粉末18份、螯合剂7分、聚醚改性硅油4份、去离子水100份。
实施例3
一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，包括以下步骤：
1)改性聚苯硫醚树脂的制备：按重量份，将质量比为100份的聚苯硫醚树脂粉料、20份磷酸改性石墨烯粉末、氧化铝粉末10份，经加热熔融、挤出造粒、干燥后，制得改性聚苯硫醚树脂；
2)双组份复合纤维毡的制备：将步骤1)获得的改性聚苯硫醚树脂和甲基硅树脂按质量比:10：5的比例混合后纺丝，所述甲基硅树脂包裹在改性聚苯硫醚树脂外层，纺出的复合长丝经上油、集束、牵伸、卷曲、烘干定型、切断，制得双组份短纤维束，然后经开松、混合、梳理成网后，形成双组份复合纤维，通过针刺将双组份复合纤维、PTFE基布层、双组份复合纤维依次加固，然后经过烧毛压光处理，形成双组份复合纤维毡；
3)耐高温抗氧化乳液的制备：将纳米二氧化钛粉末、螯合剂、聚醚改性硅油、去离子水混合，搅拌；
4)将步骤2)中的双组份复合纤维毡浸轧于步骤(3)的抗氧化乳液中，然后经热定型，制得耐高温PPS改性过滤材料。
所述磷酸改性石墨烯粉末由以下步骤制备：
(a)将氨甲基磷酸酯溶于有机溶剂，控制温度55℃，加入亚硝酸钠和酸，搅拌反应；
(b)加入氧化石墨烯反应，反应结束后，回收溶剂，过滤，得到磷酸酯改性石墨烯；
(c)磷酸酯改性石墨烯在碱性溶液中水解，调节pH＝3-4，得到磷酸改性石墨烯溶液；
(d)将上述溶液减压干燥得磷酸改性石墨烯粉末。
步骤(a)中，所述溶剂为四氢呋喃；
步骤(a)中，反应时间8h，
步骤(b)中，氧化石墨烯：氨甲基磷酸酯质量比＝1：4；
所述步骤(2)中的纺丝步骤包括：将改性聚苯硫醚树脂和甲基硅树脂分别经两台螺杆挤出纺丝机加热熔融，挤出后，经计量泵汇合，由一个喷丝板喷出，进行双组份复合纺丝；
投放改性聚苯硫醚树脂螺杆挤出机的1～4区温度分别为355℃、365℃、370℃、385℃；
投放甲基硅树脂的螺杆挤出机的1～4区温度分别为365℃、370℃、380℃、385℃；
所述步骤(2)中双组份短纤维束的长度为34～50mm；
所述步骤(2)中烧毛火口离布面30～50mm，压光处理步骤中上压辊温度250～270℃，下压辊温度230～250℃，上下压辊压强4.5kPa，速度为8m/min；
所述步骤(3)中，按重量份计算，
纳米二氧化钛粉末20份、螯合剂10分、聚醚改性硅油6份、去离子水100份。
对比例1
不使用甲基硅树脂，单纯使用改性聚苯硫醚树脂纺丝，直径与实施例2相同，其余与实施例2均相同。
对比例2
不使用耐高温抗氧化乳液，其余同实施例2。
对比例3
不含18份磷酸改性石墨烯粉末、而仅仅含有氧化铝粉末25份，其他同实施例2。
测试例1
纤维的高温耐氧化性能测试
对实施例1-3以及对比例1-3制备的纤维的耐氧化性能进行测定。测定工况是在热空气中加热，氧含量为空气中的氧含量，约20～21％。通常正常除尘器系统的工况条件中的氧含量远低于此范围值，耐氧化性能测定时将制得的纤维在350℃、经72hr热空气处理后测定，强度保持率为350℃处理后断裂强度/20℃断裂强度x 100％。
结果如表1和图1、图2所示
表1纤维的高温耐氧化性能测试
从表1的数据可以看出，使用本发明所述方案制备的纤维在常温下具有超过5cN/dtex断裂强度，经过350℃，72小时处理后断裂强度下降不到3％，而对比例1中不使用甲基硅树脂，单纯使用改性聚苯硫醚树脂纤维的断裂强度的下降超过14％；而不使用耐高温抗氧化乳液的方案中，断裂强度的下降超过16％，不含磷酸改性石墨烯粉末的方案的断裂强度的下降也超过9％，可见本发明将聚苯硫醚树脂使用磷酸改性石墨烯粉末、氧化铝粉末进行改性，制成了机械性能好，耐高温的改性聚苯硫醚树脂，进一步的将更耐高温的化学性质稳定的甲基硅树脂将聚苯硫醚树脂其中，制备成机械性能好，耐热性能更好的复合长丝。
测试例2
过滤材料的高温耐氧化性能测试。
对实施例1-3以及对比例1-3制备的过滤材料的耐氧化性能进行测定。测定工况是在热空气中加热，氧含量为空气中的氧含量，约20～21％。通常正常除尘器系统的工况条件中的氧含量远低于此范围值，耐氧化性能测定时将制得的滤料在350℃、经72hr热空气处理后测定，强力保持率为350℃处理后断裂强力/20℃断裂强力x 100％。结果见表2和图3、图4所示。
表2过滤材料的高温耐氧化性能测试
从表2的数据可以看出，使用本发明所述方案制备的过滤材料在常温下具有超过1100N的断裂强力，经过350℃，72小时处理后断裂强力下降不到5％，而对比例1中不使用甲基硅树脂，单纯使用改性聚苯硫醚树脂纤维的滤材断裂强力的下降超过23％；而不使用耐高温抗氧化乳液的方案中，断裂强度的下降超过23％，不含磷酸改性石墨烯粉末的方案的断裂强度的下降也超过17％，可见本发明将聚苯硫醚树脂使用磷酸改性石墨烯粉末、氧化铝粉末进行改性，制成了机械性能好，耐高温的改性聚苯硫醚树脂，进一步的将更耐高温的化学性质稳定的甲基硅树脂将聚苯硫醚树脂其中，制备成机械性能好，耐热性能更好的复合长丝。最后再按常规工艺制成形成双组份复合纤维毡，可以用于制备耐高温耐氧化的过滤材料。
本发明改进了现有的PPS过滤材料无法用于过滤300℃以上工业高温气体的缺点，能够广泛应用于重污染工况企业中，改善大气环境，具有重大的环保意义。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明的保护范围，即大凡依本发明权利要求书及发明内容所做的简单的等效变化与修改，皆仍属于本发明专利申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)改性聚苯硫醚树脂的制备：按重量份，将质量比为100份的聚苯硫醚树脂粉料、15-20份磷酸改性石墨烯粉末、氧化铝粉末5-10份，经加热熔融、挤出造粒、干燥后，制得改性聚苯硫醚树脂；
2)双组份复合纤维毡的制备：将步骤1)获得的改性聚苯硫醚树脂和甲基硅树脂按质量比:10：2-5的比例混合后纺丝，所述甲基硅树脂包裹在改性聚苯硫醚树脂外层，纺出的复合长丝经上油、集束、牵伸、卷曲、烘干定型、切断，制得双组份短纤维束，然后经开松、混合、梳理成网后，形成双组份复合纤维，通过针刺将双组份复合纤维、PTFE基布层、双组份复合纤维依次加固，然后经过烧毛压光处理，形成双组份复合纤维毡；
3)耐高温抗氧化乳液的制备：将纳米二氧化钛粉末、螯合剂、聚醚改性硅油、去离子水混合，搅拌；
4)将步骤2)中的双组份复合纤维毡浸轧于步骤(3)的抗氧化乳液中，然后经热定型，制得耐高温PPS改性过滤材料。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，其特征在于，所述磷酸改性石墨烯粉末由以下步骤制备：
(a)将氨甲基磷酸酯溶于有机溶剂，控制温度40-55℃，加入亚硝酸钠和酸，搅拌反应；
(b)加入氧化石墨烯反应，反应结束后，回收溶剂，过滤，得到磷酸酯改性石墨烯；
(c)磷酸酯改性石墨烯在碱性溶液中水解，调节pH＝3-4，得到磷酸改性石墨烯溶液；
(d)将上述溶液减压干燥得磷酸改性石墨烯粉末。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，其特征在于，步骤(a)中，所述溶剂为四氢呋喃；
步骤(a)中，反应时间3-8h，
步骤(b)中，氧化石墨烯：氨甲基磷酸酯质量比＝1：2-4。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(2)中的纺丝步骤包括：将改性聚苯硫醚树脂和甲基硅树脂分别经两台螺杆挤出纺丝机加热熔融，挤出后，经计量泵汇合，由一个喷丝板喷出，进行双组份复合纺丝。
5.根据权利要求4所述的一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，其特征在于：投放改性聚苯硫醚树脂螺杆挤出机的1～4区温度分别为355℃、365℃、370℃、385℃。
6.根据权利要求4所述的一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，其特征在于：投放甲基硅树脂的螺杆挤出机的1～4区温度分别为365℃、370℃、380℃、385℃。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(2)中双组份短纤维束的长度为34～50mm。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(2)中烧毛火口离布面30～50mm，压光处理步骤中上压辊温度250～270℃，下压辊温度230～250℃，上下压辊压强4.5kPa，速度为8m/min。
9.根据权利要求1所述的一种耐高温PPS改性过滤材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(3)中，按重量份计算，
纳米二氧化钛粉末15-20份、螯合剂5-10分、聚醚改性硅油3-6份、去离子水100份。
10.一种耐高温PPS改性过滤材料，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的方法制备。
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| PB01 | Publication | ||
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