CN101920138A - 一种过滤材料及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过滤材料及其用途，该过滤材料至少包含一层含聚苯硫醚纤维的织物，起泡点范围为10～500μm，平均流动孔径为0.1～400μm。本发明产品具有耐高温、耐药品性能，及良好的过滤效果和优越的机械性能，可以扩大滤布的应用范围并进一步提高滤布的使用寿命，该滤布可广泛应用于化工或水处理等领域的液体过滤，主要用于精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸(TPA)的生产过程中的液体过滤。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤材料及其用途。
背景技术
目前，在一般液体过滤行业中滤芯所使用的滤材，大都是丙纶(PP)、涤纶(PET)、锦纶(NYLON)织物等，但是这些材质的过滤材料存在强度较低，不耐磨、不耐高温的缺点；在高温过滤行业中，有无机过滤介质和有机过滤介质，无机介质以玻璃纤维为主、有机介质以聚四氟乙烯(PTFE)、三氟氯乙烯(PCTFE)为主，但是它存在通量小、孔径分布不均等方面的缺陷。由于现在在对苯二甲酸及精对苯二甲酸的制造过程中，条件较为苛刻，温度高，腐蚀性较强，所以需要使用耐高温、耐腐蚀的液体过滤材料，目前使用的过滤材料一般是乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、可熔性四氟乙烯(PFA)、四氟乙烯和六氟丙烯共聚物(FEP)等材料，但是这些材料在过滤过程中，容易磨损，材料更换周期短，过滤性能不能满足生产需求，而且成本较高。
中国专利CN101244353公开了一种玻氟复合耐高温过滤材料及其制造方法，其组成包括特种耐高温玻璃纤维机织布和聚四氟乙烯纤维网；虽然这种过滤材料机械强度高，伸长率低，但是由于其耐磨性不高及孔径不匀性的缺点，不能适应于对苯二甲酸及精对苯二甲酸制造过程使用的过滤材料要求。
发明内容
本发明是鉴于上述存在的问题而提出的，其目的在于提供一种具有耐高温、耐腐蚀性能的用于制造精对苯二甲酸和对苯二甲酸过程中的过滤材料。
作为高温液体过滤所用的材料，必须是耐高温的，优选含有聚苯硫醚(简称PPS)、间位芳香族聚酰胺(间位芳纶)、聚四氟乙烯(简称PTFE)、聚酞亚胺、玻璃纤维等的过滤材料，更优选含有耐热性和耐化学药品性优良的PPS纤维的过滤材料。
本发明的技术解决方案如下：
一种过滤材料，该过滤材料至少包含一层含PPS纤维的织物，在这里的PPS纤维是其构成单位的90wt％或90wt％以上含-(C6H4-S)n-表示的亚苯基硫醚结构单元的聚合物构成的材料；该织物包括机织物、针织物、无纺布；该过滤材料(即滤布)的起泡点范围为10～500μm，优选10～100μm。平均流动孔径范围为0.1～400μm，优选5～100μm。此起泡点和平均流动孔径的优选范围的滤布具有可以处理滤液中大部分细度粒子的能力，颗粒截留性能好。根据过滤材料的不同过滤要求可选用不同的泡点和平均流动孔径的滤布。
本发明织物由PPS单丝所形成，该单丝直径为1～200μm，考虑到由PPS单丝所形成的滤布具有较高的强度以及良好的卸饼性能，并具备处理较细粒子的能力，PPS单丝直径优选5～120μm。
本发明织物由细度为50～2000dtex的纯聚苯硫醚复丝制成，或是细度为50～2000dtex的由聚苯硫醚与聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、可熔性四氟乙烯、六氟丙烯共聚物中的一种或多种混纤所形成的复丝制成。
本发明织物由细度为0.5～10dtex的纯聚苯硫醚短纤纱制成，或是由细度为0.5～10dtex的聚苯硫醚与聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、可熔性四氟乙烯、六氟丙烯共聚物中的一种或多种混纤所形成的短线纱制成。
采用不同细度的PPS纤维及纱线可以起到不同的过滤效果。长丝是由多根单丝并合而成，单丝是由合成纤维制成的单根连续的长纤维，由长丝织成的滤布具有高的强度及良好的卸饼性能，除此之外可以处理较细的粒子。
织物由细度为0.5～10dtex，优选1.0～8.5dtex的纯PPS短纤维，或是PPS与PTFE、ETFE、PFA、FEP中的一种或多种混纺而生成的短纤纱所形成。
短纤纱是由短纤维利用纺纱的方法使纤维排列、加捻形成连续的细长物体，由这种纱线织成的短纤纱滤布具有极优的机械性能，颗粒截留性能好，同等截留效果下透过率较高。
织物中所含PPS纤维，其断面为三角形、叶型、十字型、田字型、多边型、椭圆型或扁平型的异型断面。
利用相同或不同截面的PPS纤维纱线织成的滤布具有优异的过滤性能。
本发明的过滤材料，在制备精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸(TPA)生产过程中的液体过滤材料的应用。
再次，滤布的组织结构、纱线规格及纤维细度等直接决定滤布的孔径大小、滤布的孔隙率，从而决定滤布的过滤性能。根据不同的用途需要，可以选用不同的织物形态，如机织物(平纹组织、斜纹组织、缎纹组织、荷兰织法)、针织物、无纺布及其复合结构。为满足优异的强力和尺寸稳定性，优选机织物，其中平纹组织滤布具有良好的尺寸稳定性，构造致密，孔隙小，故颗粒截留性能好，滤液澄清度高，使用寿命长；缎纹组织滤布的孔隙最大，比阻小，不易堵塞，卸饼能力好；斜纹组织滤布的各项性能居中，抗摩擦能力很强，过滤速度也大，寿命最长，因而被广泛应用；荷兰织法滤布中经线和纬线的直径是不同的，适用于晶体过滤，可再生。非织造类滤布的纤维组织不是规则的，而是杂乱且紧密排列的，具有三维空隙，属深层过滤，对胶体粒子的截留性能好。复合结构滤布是针对不同过滤要求，结合了不同结构滤布的性能优势，将2层以上相同或不同的织物形态复合或与其它功能性材料复合，如双层复合结构滤布、三明治结构滤布等。可以提高颗粒的截留率、滤饼的可剥离性和滤液的排出能力等，因此两者的结合，使该复合滤布不仅具有优异的耐高温、耐化学腐蚀，起到良好的过滤分离作用，还具有好的尺寸稳定性和机械性能。
本发明提供的滤布具有耐高温、耐酸碱腐蚀、耐药品、耐蒸热、过滤效果好且机械性能优越的优良性能。并且本发明提供的过滤材料在过滤过程中，和其他过滤材料相比，具有断裂强力高、使用寿命长，成本低的优点。
具体实施方式
通过以下实施例，更加详细地说明本发明，但本发明不受这些实施例的限制。
实施例和比较例中的各物性由下列方法测定。
【密度】
根据JIS L 1096 8.6密度法，用密度镜来测量织物的经纬密。
【厚度】
根据JIS L 1096 8.5厚度法，测试的压力为23.5kPa(240gf/m2)。
【克重】
根据JIS L 1096 8.4.2法，在标准状态下剪取20cm×20cm的实验片3块，每个在标准状态下称其质量，按照克重＝质量/面积，求出每块实验片的克重，再取平均值。
【拉伸性能】
根据JIS L 1096 8.12.1A法(基布扯边法)，对于机织物，实验样品取样大小为5.5cm×30cm，从边的两侧扯去相同根数的纱线，使剩余实验样品幅宽满足规定幅宽：5cm。在拉伸实验机上，用夹具夹住样品两端，夹头间距为20cm，在定速20cm/min的速度下，测定样品被拉断时的断裂强力和伸长率，每组样品至少3回，取平均值。
根据JIS L 1096 8.12.1B法，对于针织物、无纺布，实验样品取样大小为5.0cm×30cm。在拉伸实验机上，用夹具夹住样品两端，夹头间距为20cm，在定速20cm/min的速度下，测定样品被拉断时的断裂强力和伸长率，每组样品至少3回，取平均值。
其中：L1是样品断裂时的夹距；L0是试验测试开始时的夹距。
【起泡点及平均流动孔径】
根据ASTMF316-03标准，采用毛细管流动气孔计测量起泡点和平均流动孔径。将样品膜放在样品室中，用表面张力为19.1dynes/cm的斯维克硅酮液(silwick silicone Fluid)润湿。样品室的底部夹件具有直径为2.54cm，厚度为3.175mm的多孔金属盘插件，样品室的顶部夹件具有3.175mm直径的孔洞。表示起泡点和平均流动孔径的值是两次测量的平均值。
实施例1
将纤维平均直径为36μm的PPS单丝(东丽株式会社制)进行整经，采用经纱密度2235根/10cm、纬纱密度1948根/10cm，组织为1/3斜纹进行织造，制得经纱密度2127根/10cm、纬纱密度1925根/10cm的PPS单丝斜纹织物，所得织物可作为过滤材料，应用于PTA或TPA生产过程中的液体过滤。评价该过滤材料的特性，并示于表1中。
实施例2
将纤维平均直径为120μm的PPS单丝(东丽株式会社制)进行整经，采用经纱密度800根/10cm、纬纱密度660根/10cm，组织为1/3斜纹进行织造，制得经纱密度766根/10cm、纬纱密度650根/10cm的PPS单丝斜纹织物，所得织物可作为过滤材料，应用于PTA或TPA生产过程中的液体过滤。评价该过滤材料的特性，并示于表1中。
实施例3
将纤维总细度为220dtex*6、单丝直径为7μm的PPS长丝(东丽株式会社制)进行整经，采用经纱密度173根/10cm、纬纱密度118根/10cm，组织为1/1平纹进行织造，制得经纱密度184根/10cm、纬纱密度127根/10cm的PPS长丝平纹织物，所得织物可作为过滤材料，应用于PTA或TPA生产过程中的液体过滤。评价该过滤材料的特性，并示于表1中。
实施例4
将经纱为24s/2、纬纱为7s/6、单丝直径为7μm的PPS短纤纱(东丽株式会社制)进行整经，采用经纱密度330根/10cm、纬纱密度200根/10cm，组织为5枚3飞缎纹进行织造，制得经纱密度344根/10cm、纬纱密度189根/10cm的PPS缎纹织物，所得织物可作为过滤材料，应用于PTA或TPA生产过程中的液体过滤。评价该过滤材料的特性，并示于表1中。
实施例5
将纤维细度为1.8dtex、单丝直径为3μm的平均长度为51mm的PPS短纤维(东丽株式会社制)，经下列步骤梳理成纤维网：纤维捆-开松-梳理分离纤维-纤维网，作为上下两层过滤层的纤维网。作为中间一层滤布层的PPS短纤纱平纹织物，使用细度为3.3dtex、单丝直径为5μm的PPS短纤维，经纺纱工艺制得细度为600dtex的纱线，利用剑杆织机织成220根/10cm×165根/10cm平纹组织滤布。按照纤维网-平纹织物-纤维网的顺序依次层叠，通过针刺的方式结合在一起。所得织物可作为过滤材料，应用于PTA或TPA生产过程中的液体过滤。评价该过滤材料的特性，并示于表1中。
实施例6
将单纤直径为7μm、总细度为110dtex*6股PPS长丝(东丽株式会社制)进行整经，采用横向密度120根/10cm、纵向密度130根/10cm，组织为经编经平/经平/经平组织进行织造，制得PPS长丝经编平纹织物，所得织物可作为过滤材料，应用于PTA或TPA生产过程中的液体过滤。评价该过滤材料的特性，并示于表1中。
实施例7
将细度为4.4dtex、长度为60mm、单丝直径为7μm的PPS短纤维与细度为3.3dtex、长度为70mm的PTFE短纤维(东丽株式会社制)经过混纺工艺，制得总细度为900dtex的纱线，利用剑杆织机织成平纹组织滤布，所得织物可作为过滤材料，应用于PTA或TPA生产过程中的液体过滤。评价该过滤材料的特性，并示于表1中。
实施例8
将细度为4.4dtex、直纤为7μm的PPS长丝与细度为3.3dtex的PTFE长丝(东丽株式会社制)经过混纺工艺，制得总细度为850dtex的纱线，利用剑杆织机织成平纹组织滤布，所得织物可作为过滤材料，应用于PTA或TPA生产过程中的液体过滤。评价该过滤材料的特性，并示于表1中。
比较例1
将纤维平均直径为30μm的三氟氯乙烯单丝进行整经，采用经纱335根/10cm、纬纱148根/10cm，组织为平纹进行织造，制得经纱密度300根/10cm、纬纱密度140根/10cm的PPS单丝平纹织物。评价该滤布的特性，并示于表2中。
比较例2
将经纱为108dtex/6*36f、纬纱为105dtex/6*36f、单丝直径为9um的涤纶(PET)纱线进行整经，采用经纱193根/10cm、纬纱140根/10cm，组织为平纹进行织造，制得经纱密度201根/10cm、纬纱密度145根/10cm的平纹织物。评价该滤布的特性，并示于表2中。
表1
表2
Claims (6)
1.一种过滤材料，其特征在于：该过滤材料至少包含一层含聚苯硫醚纤维的织物，且该过滤材料的起泡点范围为10～500μm，平均流动孔径为0.1～400μm。
2.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于：所述织物由直径为1～200μm的聚苯硫醚单丝所形成。
3.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于：所述织物由细度为50～2000dtex的纯聚苯硫醚复丝制成，或是由细度为50～2000dtex的聚苯硫醚与聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯、可熔性四氟乙烯、六氟丙烯共聚物中的一种或多种进行混纤所形成的复丝制成。
4.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于：所述织物由细度为0.5～10dtex的纯聚苯硫醚短纤纱制成，或是由细度为0.5～10dtex的聚苯硫醚与聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯、可熔性四氟乙烯、六氟丙烯共聚物中的一种或多种进行混纤所形成的短纤纱制成。
5.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于：所述织物中含的聚苯硫醚纤维，其断面为三角形、叶型、十字型、田字型、多边型、椭圆型或扁平型的异型断面。
6.一种如权利要求1所述的过滤材料，在制备精对苯二甲酸或对苯二甲酸生产过程中的液体过滤材料的应用。
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