CN102454048B - 一种耐高温尼龙无纺布及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温尼龙无纺布及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料应用领域,涉及一种耐高温尼龙无纺布及其制备方法。本发明所提供的耐高温尼龙无纺布纤维直径为5-15um,克重450-530g/m2。该耐高温尼龙无纺布的制备方法包括以下步骤:将耐高温尼龙切片真空干燥,干燥后的耐高温尼龙切片通过熔喷***经熔融、挤出、拉伸、冷却、成网自粘合成无纺布。本发明方法制备得到的耐高温尼龙无纺布结构稳定具有良好耐热、耐溶剂性能;孔隙率高,过滤效率优的特点;长期耐热温度为180℃,可应用于高温液体、气体,烟尘的过滤。

Description

一种耐高温尼龙无纺布及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料应用领域,具体涉及一种可广泛应用于高温液体、气体、烟尘的过滤等领域的耐高温尼龙无纺布及其制备方法。
背景技术
耐高温纤维良好的耐高温性能,使其可用于各种高温环境下的防护服、滤材、装饰用材等,虽说与常规纺织品相比,耐高温纤维的价格较高,但由于其优异的性能使其在产业领域有广泛应用。耐高温纤维可用于航天、航空等工业领域,且可扩展至建筑、环保、电子、机械、防护等众多领域。
目前,耐高温过滤介质多采用烧结氧化铝、烧结陶瓷、烧结不锈钢、折叠不锈钢毡、玻璃纤维复合纸(毡)等无机金属过滤介质,不适合于高固体含量的气体、高粘度、高浊度的液体过滤,受到压力后过滤孔径变形,从而产生阻力增大而迅速堵塞,使过滤受到影响。而纤维无纺布过滤介质因其纤维直径小,内表面积大,孔隙率高,孔间结合性良好等特点,具有良好的过滤性能。耐高温纤维过滤介质可长时间经受高温并保持其原有的物理机械性能;长期使用温度在180℃以上大分子结构不易降解;同时具有良好的耐水解和耐化学药剂等性能。
现有的耐高温纤维过滤介质有芳纶、聚苯硫醚(PPS),聚酰亚胺(PI),聚四氟乙烯(PTFE)等。其中,芳纶(上海纺织科技,2005(1):12-14,21)使用温度为135-204℃,瞬间可承受220℃;可制成连续长丝或纤维原料,用于制造针刺毡或机织布过滤材料,但芳纶易发生水解,在酸性环境中会水解加速。PPS纤维(甘肃石油与化工,2007(4):42-45)是现阶段使用最多的耐高温过滤介质,可以在190℃的温度下连续工作运行,在无其他化学成分的影响时瞬间可以承受232℃的高温,但当被处理的烟气中的氧含量超过10%时,运行温度超过165℃时PPS易发生分解。PI纤维(产业用纺织品,2000(18):40-42)是具有良好的阻燃耐温性能,在240℃时机械性能不会发生变化,最高耐温可达260℃。其过滤介质主要应用于化学条件苛刻的应用场合,但不适用于强酸条件下。PTFE纤维(中国专利200910050527)的连续运行温度为240℃,瞬间耐热最高温度可达260℃,能耐全部PH值内的酸碱侵蚀,自润性极佳,不吸潮,能承受紫外线辐射;但其耐磨性一般,在设计过滤介质时需注意避免过多摩擦。
上述几类耐高温过滤介质的制备主要是经历先制成纤维或长丝,再经水刺、复合等方式制成无纺布或毡的形式用于高温过滤,这使其制备环节增多,生产成本提高。现有技术中未见到半芳香族耐高温尼龙无纺布的专利和研究报道,而半芳香族尼龙是介于脂肪族尼龙和全芳族尼龙之间的耐高温热塑性树脂,其加工流动性较高,利于熔喷成型制备耐高温尼龙无纺布。
发明内容
本发明的目的是公开一种耐高温尼龙无纺布,采用的耐高温尼龙树脂切片为半芳香族尼龙和/或其共聚物,耐高温尼龙切片经过熔喷工艺制备成无纺布,该无纺布可应用于高温液体、气体、烟尘的过滤等领域。
本发明的另一个目的是提供上述耐高温尼龙无纺布的制备方法,该方法加工环节少,成本降低。
本发明的技术方案如下:
本发明提供了一种结构新颖的耐高温尼龙无纺布,由耐高温尼龙切片经过干燥、熔喷、定型过程制造而成,纤维直径为5-15um,克重450-530g/m2
所述的耐高温尼龙无纺布结构稳定,长期使用温度为180℃,最高使用温度为260℃,具有良好耐热、耐溶剂性能。
采用的耐高温尼龙切片为半芳香族尼龙和/或其共聚物,其结构具有如通式(I)所示的重复结构单元:
式中:
A为-(CH2)x-,其中4≤x≤16,
-(CH2)x-中的H可任选C1-4的烷基取代,
50≤P≤100。
或结构具有如通式(II)所示的重复结构单元:
式中:
B为-(CH2)x-,其中4≤x≤16;
-(CH2)x-中的H可任选C1-4的烷基取代,
50≤q≤100。
或者是包含有如通式(I)或(II)所示结构单元的共聚半芳香族尼龙。
所述的半芳香族尼龙和/或其共聚物可采用专利CN 101200542A(5-7页)和专利CN1537881A(7-8页)公开的方法制备。
所述耐高温尼龙切片分子结构中x优选为6-12,更加优选x为6、9、10、12。
所述的耐高温尼龙切片的特性黏数[η]=0.5-2.0dl/g,优选[η]=0.8-1.6dl/g。
本发明还提供了上述耐高温尼龙无纺布的制备方法,包括以下步骤:
将耐高温尼龙切片真空干燥,干燥后的耐高温尼龙切片通过熔喷***经熔融、挤出、拉伸、冷却、成网自粘合成无纺布,将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型。
所述的耐高温尼龙切片的干燥条件包括:温度:60-120℃,时间:10-24h。
所述的耐高温尼龙无纺布熔喷***条件包括:熔融温度:280-350℃;接收距离:5-20cm;接收线速度:15-35m/min;压缩空气流速:50-200m/sec,压缩空气温度:100-250℃。
所述的干燥定型温度为100-120℃,定型时间为60-90h。
本发明同现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
(1)本发明采用半芳香族尼龙及其共聚物作为原料,经过干燥、熔喷、定型过程直接制成耐高温尼龙无纺布,这样可减少加工环节,降低成本。
(2)本发明的耐高温尼龙无纺布结构稳定,具有良好耐热、耐溶剂性能,可应用于燃煤锅炉的除尘,高炉煤气,高温化工气体的过滤。
(3)本发明的耐高温尼龙无纺布因采用熔喷方法形成,使其纤维直径较细为5-15um,得到无纺布具有孔隙率高,过滤效率优的特点。
(4)本发明的耐高温尼龙无纺布可设计性强,可与其他耐高温纤维过滤介质复合制备功能化耐高温纤维过滤介质。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
将特性黏度[η]=1.56dl/g的PA6T/66(商品名:Genius HPN)耐高温尼龙切片真空干燥,干燥温度:100℃,时间:24h;再将干燥后的耐高温尼龙切片经螺杆挤出机加热、熔融温度为340℃、挤压成熔体,当熔体从模头的喷丝孔挤出时,受到喷丝孔两侧流速为200m/sec,温度为120℃的高压热气流喷吹,尼龙熔体被拉伸成超细纤维,凝聚在离喷头距离20cm的滚筒式接收器上,接收器的线速度为30m/min,自粘合成无纺布,将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型,定型温度为120℃,定型时间为60h。得到的耐高温尼龙无纺布纤维的直径为14um,无纺布的克重为:530g/m2,最高使用温度为260℃,长时间使用温度为180℃。
实施例2
将特性黏度[η]=1.06dl/g的PA6T/6I/66(商品名:Genius HPN)耐高温尼龙切片真空干燥,干燥温度:80℃,时间:16h;再将干燥后的耐高温尼龙切片经螺杆挤出机加热、熔融温度为290℃、挤压成熔体,当熔体从模头的喷丝孔挤出时,受到喷丝孔两侧流速为150m/sec,温度为150℃的高压热气流喷吹,尼龙熔体被拉伸成超细纤维,凝聚在离喷头距离15cm的滚筒式接收器上,接收器的线速度为35m/min,自粘合成无纺布,将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型,定型温度为110℃,定型时间为80h。得到的耐高温尼龙无纺布纤维的直径为9um,无纺布的克重为:490g/m2,最高使用温度为260℃,长时间使用温度为180℃。
实施例3
将特性黏度[η]=0.78dl/g的PA6T/6I/612(商品名:Genius HPN)耐高温尼龙切片真空干燥,干燥温度:60℃,时间:24h;再将干燥后的耐高温尼龙切片经螺杆挤出机加热、熔融温度为280℃、挤压成熔体,当熔体从模头的喷丝孔挤出时,受到喷丝孔两侧流速为100m/sec,温度为180℃的高压热气流喷吹,尼龙熔体被拉伸成超细纤维,凝聚在离喷头距离10cm的滚筒式接收器上,接收器的线速度为20m/min,自粘合成无纺布,将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型,定型温度为100℃,定型时间为90h。得到的耐高温尼龙无纺布纤维的直径为7um,无纺布的克重为:480g/m2,最高使用温度为260℃,长时间使用温度为180℃。
实施例4
将特性黏度[η]=0.89dl/g的PA6T/6I/1212(商品名:Genius HPN)耐高温尼龙切片真空干燥,干燥温度:100℃,时间:18h;再将干燥后的耐高温尼龙切片经螺杆挤出机加热、熔融温度为300℃、挤压成熔体,当熔体从模头的喷丝孔挤出时,受到喷丝孔两侧流速为50m/sec,温度为200℃的高压热气流喷吹,尼龙熔体被拉伸成超细纤维,凝聚在离喷头距离5cm的滚筒式接收器上,接收器的线速度为15m/min,自粘合成无纺布,将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型,定型温度为110℃,定型时间为60h。得到的耐高温尼龙无纺布纤维的直径为7um,无纺布的克重为:470g/m2,最高使用温度为260℃,长时间使用温度为180℃。
实施例5
将特性黏度[η]=0.97dl/g的PA6T/6I/66(商品名:Genius HPN)耐高温尼龙切片真空干燥,干燥温度:80℃,时间:20h;再将干燥后的耐高温尼龙切片经螺杆挤出机加热、熔融温度为340℃、挤压成熔体,当熔体从模头的喷丝孔挤出时,受到喷丝孔两侧流速为100m/sec,温度为150℃的高压热气流喷吹,尼龙熔体被拉伸成超细纤维,凝聚在离喷头距离20cm的滚筒式接收器上,接收器的线速度为30m/min,自粘合成无纺布,将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型,定型温度为100℃,定型时间为80h。得到的耐高温尼龙无纺布纤维的直径为8um,无纺布的克重为:490g/m2,最高使用温度为260℃,长时间使用温度为180℃。
实施例6
将特性黏度[η]=1.23dl/g的PA9T/9I/1010(商品名:Genius HPN)耐高温尼龙切片真空干燥,干燥温度:90℃,时间:14h;再将干燥后的耐高温尼龙切片经螺杆挤出机加热、熔融温度为340℃、挤压成熔体,当熔体从模头的喷丝孔挤出时,受到喷丝孔两侧流速为100m/sec,温度为120℃的高压热气流喷吹,尼龙熔体被拉伸成超细纤维,凝聚在离喷头距离15cm的滚筒式接收器上,接收器的线速度为25m/min,自粘合成无纺布,将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型,定型温度为120℃,定型时间为90h。得到的耐高温尼龙无纺布纤维的直径为12um,无纺布的克重为:515g/m2,最高使用温度为260℃,长时间使用温度为180℃。
实施例7
将特性黏度[η]=0.81dl/g的PA10T(商品名:Genius HPN)耐高温尼龙切片真空干燥,干燥温度:120℃,时间:12h;再将干燥后的耐高温尼龙切片经螺杆挤出机加热、熔融温度为310℃、挤压成熔体,当熔体从模头的喷丝孔挤出时,受到喷丝孔两侧流速为50m/sec,温度为180℃的高压热气流喷吹,尼龙熔体被拉伸成超细纤维,凝聚在离喷头距离10cm的滚筒式接收器上,接收器的线速度为20m/min,自粘合成无纺布,将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型,定型温度为100℃,定型时间为60h。得到的耐高温尼龙无纺布纤维的直径为6um,无纺布的克重为:450g/m2,最高使用温度为260℃,长时间使用温度为180℃。
实施例8
将特性黏度[η]=0.96dl/g的PA10T/10I/1212(商品名:Genius HPN)耐高温尼龙切片真空干燥,干燥温度:110℃,时间:22h;再将干燥后的耐高温尼龙切片经螺杆挤出机加热、熔融温度为330℃、挤压成熔体,当熔体从模头的喷丝孔挤出时,受到喷丝孔两侧流速为200m/sec,温度为200℃的高压热气流喷吹,尼龙熔体被拉伸成超细纤维,凝聚在离喷头距离20cm的滚筒式接收器上,接收器的线速度为30m/min,自粘合成无纺布,将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型,定型温度为110℃,定型时间为80h。得到的耐高温尼龙无纺布纤维的直径为8um,无纺布的克重为:500g/m2,最高使用温度为260℃,长时间使用温度为180℃。
实施例9
将特性黏度[η]=0.75dl/g的PA12T(商品名:Genius HPN)耐高温尼龙切片真空干燥,干燥温度:80℃,时间:24h;再将干燥后的耐高温尼龙切片经螺杆挤出机加热、熔融温度为290℃、挤压成熔体,当熔体从模头的喷丝孔挤出时,受到喷丝孔两侧流速为150m/sec,温度为150℃的高压热气流喷吹,尼龙熔体被拉伸成超细纤维,凝聚在离喷头距离10cm的滚筒式接收器上,接收器的线速度为20m/min,自粘合成无纺布,将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型,定型温度为120℃,定型时间为90h。得到的耐高温尼龙无纺布纤维的直径为7um,无纺布的克重为:515g/m2,最高使用温度为260℃,长时间使用温度为180℃。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种耐高温尼龙纤维无纺布的制备方法,其特征在于:所述的方法包括以下步骤:将耐高温尼龙切片真空干燥,干燥后的耐高温尼龙切片通过熔喷***经熔融、挤出、拉伸、冷却、成网自粘合成无纺布,将无纺布从滚筒上取下放入干燥箱内干燥定型;
所述耐高温尼龙无纺布的纤维直径为5-15um,克重450-530g/m2
所述的耐高温尼龙切片为半芳香族尼龙和/或其共聚物,其结构具有如通式(I)所示的重复结构单元:
式中:
A为—(CH2)x—,其中x为6-12,
—(CH2)x—中的H可任选C1-4的烷基取代,
50≤P≤100;
或,所述的耐高温尼龙切片为半芳香族尼龙和/或其共聚物,其结构具有如通式(II)所示的重复结构单元:
式中:
B为—(CH2)x—,其中x为6-12;
—(CH2)x—中的H可任选C1-4的烷基取代,
50≤q≤100;
所述的耐高温尼龙无纺布熔喷***条件为:熔融温度:280-350℃;接收距离:5-20cm;接收线速度:15-35m/min;压缩空气流速:50-200m/sec,压缩空气温度:100-250℃;
所述的耐高温尼龙切片的特性黏数η=0.5-2.0dl/g;所述的耐高温尼龙切片的干燥温度为60-120℃,时间为10-24h;所述的干燥定型温度为100-120℃,定型时间为60-90h。
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