CN103182224A - 含有短纤维共混物的过滤毡及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包含短纤维共混物的过滤毡及其制备方法，所述过滤毡中的共混物由10至50重量份的P84短纤维和50至90重量份的耐热短纤维组成，所述的耐热短纤维选自芳香族聚砜酰胺短纤维、间位芳纶短纤维以及它们的混合物。以这种短纤维共混物制成的过滤毡具有较高的透气性，提高了粉尘过滤效率，降低滤料阻力，改善了过滤毡的过滤性能。该过滤毡还具有更好的耐酸性和耐水解性，可以有效延长过滤毡的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤材料及其制备方法，尤其涉及一种含有短纤维共混物的过滤毡及其制备方法。
背景技术
间位芳纶纤维，全称：聚间苯二甲酰间苯二胺，简称芳纶1313，英文名称：poly-m-phenyleneisophthalamide，是非热塑性纤维，其横截面为圆形或椭圆形。该纤维在高温下如371℃状态下会碳化或分解成小分子，在干燥的条件下可经受200℃的操作温度；同时间位芳纶纤维具有水解性，遇高温伴随化学介质以及水分时会很快水解而损坏，在水分体积分数为10％及弱酸性及中性坏境下适用于190℃的操作温度，其使用寿命最多只有半年，若水分增加至20％时其使用寿命最多只有半年；特别不耐硫氧化物的侵蚀，如SO2体积分数在400ppm，操作温度在180℃，水分体积分数为10％，其强度保留率只有5％，因此以100％间位芳纶纤维制成的过滤毡不耐酸且耐水解性也差，这极大的限制了它的使用环境，降低了过滤毡的使用寿命。
芳香族聚砜酰胺纤维是一种在高分子主链上含有砜基(-SO2-)的芳香族聚酰胺纤维，为三元无规共聚物，英文名称为Polysulfonamidefibre(简称PSA纤维)。由于芳砜纶大分子主链上存在强吸电子的砜基，通过苯环的双键共轭作用，使芳砜纶纤维分子结构稳定，具有很好的耐水解性，阻燃性和耐高温性，但是纤维强度不够高。
间位芳纶纤维和芳香族聚砜酰胺纤维由于其横截面为圆形或椭圆形，使得纤维不能自然弯曲，呈棒状，纤维之间的抱合力与缠结力几乎为零。并且由于圆形或椭圆形的截面使得纤维的表面积较小，在过滤粉尘时，过滤精度不够高。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一提供一种含有短纤维共混物的过滤毡，具有更好的过滤精度和透气性，较低的机器运行阻力，同时还具有更好的耐酸性和耐水解性，可以延长过滤毡的使用寿命。
本发明所要解决的技术问题之二提供一种短纤维共混物的过滤毡的制备方法。
本发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种含有短纤维共混物的过滤毡，所述共混物由下述组分按重量份组成：
(a)P84短纤维10-50份；
(b)耐热短纤维50-90份，所述的耐热短纤维选自芳香族聚砜酰胺短纤维、间位芳纶短纤维以及它们的混合物。
优选的，
所述共混物由下述组分按重量份组成：P84短纤维10-50份，芳香族聚砜酰胺短纤维50-90份。
所述共混物由下述组分按重量份组成：P84短纤维10-50份，间位芳纶短纤维50-90份。
所述共混物由下述组分按重量份组成：P84短纤维10-50份，芳香族聚砜酰胺短纤维45-70份，间位芳纶短纤维5-20份。
所述共混物由下述组分按重量份组成：P84短纤维10份，芳香族聚砜酰胺短纤维70份，间位芳纶短纤维20份。
本发明还提供了上述含有短纤维共混物的过滤毡的方法，包含以下步骤：
(1)将所述的P84短纤维和耐热短纤维捆的卷曲短纤维团开松，然后把开松后的短纤维制成均匀的混合物；
(2)使用标准梳理和交叉卷绕设备，将这些短纤维转变成交叉错叠的细毡；
(3)在标准针刺机或水刺机上将细毡粗缝或微微加固，将两片以上的细毡合并，并且在两面上针刺或水刺以制得所述过滤毡。
P84纤维，又称聚酰亚胺纤维，分子结构中含有
酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，英文名Polyimide(简称PI)。可在260℃以下连续使用，瞬时温度可达280℃，瞬时温度每年不超过200h，其制成滤料后在使用中有诸多限制，如进入滤袋的废弃需要进行脱硫处理，氮氧化合物必须小于600mg/Nm3，硫氧化合物必须小于600mg/Nm3，含氧量必须小于16％Vol，含水量必须小于35％Vol，否则滤料会水解，降低毡的拉伸强度，对制成的过滤毡使用寿命起了很大制约。
耐热纤维中的芳香族聚砜酰胺纤维和间位芳纶纤维的横截面都是圆形或椭圆形，而P84纤维的横截面为三叶形。P84纤维三叶形的横截面形成了非常高的纤维表面积系数，与圆形或椭圆形截面相比，提高了80％左右的表面积，增大了捕集尘粒的机会，使得粉尘大部分被集中到滤料的表面，很难渗透到滤料的内部堵塞空隙，降低运行阻力。同时由于纤维不规则，使其内应力大小不同，分布不均匀，而使得纤维自然卷曲，所以纤维之间具有较强的抱合缠结力，而圆形或椭圆形截面的纤维如芳香族聚砜酰胺纤维和间位芳纶纤维不能自然弯曲，呈棒状，纤维之间的抱合力与缠结力几乎为零，因此在圆形或椭圆形截面的纤维如芳香族聚砜酰胺纤维和间位芳纶纤维中添加三叶形截面的P84纤维后的过滤毡，不但能够提高过滤毡的过滤精度和降低设备运行阻力，而且由于纤维之间的抱和缠结力的增强，使毡层与基布之间的抱合力增加，即使过滤风速增加，毡层也不易从基布上剥离脱落。
进一步的，发明人发现：由于间位芳纶特别不耐硫氧化物的侵蚀，如SO2体积分数在400ppm，操作温度在180℃，水分体积分数为10％，其强度保留率只有5％，而P84纤维在使用时氮氧化合物必须小于600mg/Nm3，硫氧化合物必须小于600mg/Nm3，含氧量必须小于16％Vol，含水量必须小于35％Vol，否则滤料会水解。但是芳砜纶纤维在大分子主链上存在强吸电子的砜基，通过苯环的双键共轭作用，使芳砜纶纤维分子结构更加稳定，其与P84纤维共混物制得的过滤毡，特别是与P84纤维和间位芳纶纤维三者共混物制得的过滤毡在不损失过滤性能的情况下其耐酸和耐水解性能效果特别显著，这也提供了延长滤袋寿命和降低设备成本的可能性。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明的含有短纤维共混物的过滤毡具有较高的过滤精度、较低的设备运行阻力，并且具有更好的耐酸性和耐水解性，可以有效延长过滤毡的使用寿命。该过滤毡还具有较高的透气性，提高粉尘过滤效率，降低滤料阻力，改善了过滤毡的过滤性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
将10wt％P84短纤维与90wt％芳香族聚砜酰胺短纤维(PSA纤维)两种不同类型短纤维捆的卷曲短纤维(P84短纤维和PSA短纤维规格2D×51mm)团开松，然后把开松后的短纤维制成均匀的混合物，使用标准梳理和交叉卷绕设备，将这些短纤维转变成交叉错叠的细毡，在标准针刺机或水刺机上将细毡粗缝或微微加固，将两片以上的细毡合并，并且在两面上针刺或水刺以制得所述过滤毡，也可以在标准针刺机或水刺机上将细毡粗缝或微微加固，将这些细毡中的两片或两片以上放置在基布的上下二面，并且在两面上针刺或水刺以制得过滤毡。显然，采用本行业通用的方法也可以制备而成本发明的过滤毡。
以GB/T 5453-1997《纺织品织物透气性的测定》为参考标准，用YG461E/II型数字式透气量仪来测定透气性。测定环境温度为20℃，相对湿度65％，试样压差200Pa，试样尺寸为半径15cm的圆形试样。
以GB/T 6719-2009《袋式除尘器技术要求》中附录A《滤料静态过滤性能检测》和附录B《滤料动态过滤性能测试》为参考标准，用滤料静态过滤性能测试仪和滤料动态过滤性能测试仪来测定阻力特性、除尘特性和清灰特性。试样尺寸为半径15cm的圆形试样。
表1： 透气性实验和阻力、除尘和清灰特性实验表
如上表结果所示，该过滤毡与100％芳砜纶过滤毡相比，具有较高的透气性，提高粉尘过滤效率，降低滤料阻力。且以上各参数均符合国标要求。
实施例2
将10wt％P84短纤维、70wt％芳香族聚砜酰胺短纤维(PSA纤维)和20wt％间位芳纶短纤维(芳纶1313)按照实施例1所述方式制成过滤毡，分别经过强酸和强碱处理，使用条样法测定其强力保持率，强力保持率越高，表明其性能越好。
实验仪器为HD026N+型电子织物强力仪。以FZ/T 60005-1991《非织造布断裂强力及断裂伸长的测定》、GB/T 3923-1983《机织物断裂强力及断裂伸长的测定》和GB/T 6719-2009中附录D《滤料耐腐蚀性检测》为参考标准。环境温度为20℃，相对湿度为65％，织物夹持长度为200mm，拉伸速度为100mm/min，预加张力为2N，试样尺寸为30cm×5cm。
表2： 耐酸水解性和耐碱水解性实验表
结果如上表所示，该过滤毡与纯间位芳纶纤维过滤毡或纯P84纤维过滤毡相比较，具有较好的耐酸性和耐水解性，可以有效延长过滤毡的使用寿命。
实施例3
按照表3所对应的实施例3数据称取各组分，采用实施例1所述方法进行制备，制得本实施例的过滤毡。
实施例4
按照表3所对应的实施例4数据称取各组分，采用实施例1所述方法进行制备，制得本实施例的过滤毡。
实施例5
按照表3所对应的实施例5数据称取各组分，采用实施例1所述方法进行制备，制得本实施例的过滤毡。
实施例6
按照表3所对应的实施例6数据称取各组分，采用实施例1所述方法进行制备，制得本实施例的过滤毡。
实施例7
按照表3所对应的实施例7数据称取各组分，采用实施例1所述方法进行制备，制得本实施例的过滤毡。
表3： 过滤毡纤维原料成分表 单位：公斤
| 例3过滤毡 | 例4过滤毡 | 例5过滤毡 | 例6过滤毡 | 例7过滤毡 | |
| P84短纤维 | 50 | 30 | 20 | 10 | 50 |
| 芳香族聚砜酰胺短纤维 | 50 | 70 | 70 | 45 | |
| 间位芳纶短纤维 | 80 | 5 | 20 |
对实施例3-7所制备的过滤毡进行测试，具体数据见表4和表5。
表4： 透气性实验和阻力、除尘和清灰特性实验表
表5： 耐酸水解性和耐碱水解性实验表
Claims (6)
1.一种含有短纤维共混物的过滤毡，其特征在于，所述共混物由下述组分按重量份组成：
(a)P84短纤维10-50份；
(b)耐热短纤维50-90份，所述的耐热短纤维选自芳香族聚砜酰胺短纤维、间位芳纶短纤维以及它们的混合物。
2.根据权利要求1所述的含有短纤维共混物的过滤毡，其特征在于，所述共混物由下述组分按重量份组成：P84短纤维10-50份，芳香族聚砜酰胺短纤维50-90份。
3.根据权利要求1所述的含有短纤维共混物的过滤毡，其特征在于，所述共混物由下述组分按重量份组成：P84短纤维10-50份，间位芳纶短纤维50-90份。
4.根据权利要求1所述的含有短纤维共混物的过滤毡，其特征在于，所述共混物由下述组分按重量份组成：P84短纤维10-50份，芳香族聚砜酰胺短纤维45-70份，间位芳纶短纤维5-20份。
5.根据权利要求4所述的含有短纤维共混物的过滤毡，其特征在于，所述共混物由下述组分按重量份组成：P84短纤维10份，芳香族聚砜酰胺短纤维70份，间位芳纶短纤维20份。
6.制备权利要求1-5中任一项所述的含有短纤维共混物的过滤毡的方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)将所述的P84短纤维和耐热短纤维捆的卷曲短纤维团开松，然后把开松后的短纤维制成均匀的混合物；
(2)使用标准梳理和交叉卷绕设备，将这些短纤维转变成交叉错叠的细毡；
(3)在标准针刺机或水刺机上将细毡粗缝或微微加固，将两片以上的细毡合并，并且在两面上针刺或水刺以制得所述过滤毡。
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