CN107469465A - 一种聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料及其制备方法 - Google Patents

一种聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料，包括基层以及通过针刺工艺将聚丙烯腈预氧化纤维和聚苯硫醚纤维组成的混合纤维缠结在基层上下表面构成的迎尘面纤维面层以及非迎尘面纤维面层，所述基层包括至少一层基布；所述的迎尘面纤维面层的厚度大于非迎尘面纤维面层的厚度，所述的迎尘面纤维面层或非迎尘面纤维面层中的聚苯硫醚纤维的长度长于聚丙烯腈预氧化纤维的长度。本发明还公开了所述除尘滤料的制备方法方法。本发明生产的耐高温袋式除尘滤料具有强度高、耐高温性能优良、阻燃、耐腐蚀、孔隙率高、高过滤效率、阻力值低且稳定、易清灰等优良性能，适用于钢铁冶炼、垃圾焚烧、火力发电及工业窑炉等高温烟气排放环境。

Description

一种聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种袋式除尘滤料，尤其涉及一种聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料。同时，本发明还涉及上述袋式除尘滤料的制备方法。
背景技术
空气污染的来源主要集中在钢铁、冶金、热电、水泥和垃圾焚烧等工业领域排放的废气，这些废气温度可高达300℃以上，即使是芳纶、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺、聚四氟乙烯(PTFE)等高性能纤维制备的过滤材料，也仅能在200℃左右的条件下长期工作，高温烟气往往需要经过增加较长管道冷却后才能进行过滤。通常用于高温过滤的芳纶、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺、聚四氟乙烯(PTFE)等高性能纤维价格普遍较高，而目前大部分钢铁企业处于为维持产量而亏损经营的状态，***，难以在环保上投入大量资金，面临着利益与环境之间的艰难选择。
聚丙烯腈纤维本不具备耐高温的特性，但优良的聚丙烯腈纤维在经过预氧化、碳化、石墨化之后可制得碳纤维，在这个过程中每一步都会产生中间产物，聚丙烯腈预氧化纤维就是其中之一，在实际生产中，一部分预氧化纤维用于继续深加工，而其他则只能用于制作一些价格低廉的产品，如隔音棉、隔热材料、阻燃材料等，形成了不少浪费。聚丙烯腈预氧化纤维极限氧指数高达45％以上，具有不熔、不软化、不收缩、在400℃的大气环境中性能稳定等特点，成本较低，聚丙烯腈预氧化纤维大约为30元/公斤，而其他高性能纤维的价格均在120元左右，可以直接对高温烟气进行过滤，是耐高温袋式除尘滤料的理想选择。
我国过滤用纺织品工业起步较晚，与发达国家相比存在较大差距，尤其在耐高温袋式除尘滤料方面，国产过滤材料产品的性能与价格都很难与国外产品形成竞争。聚丙烯腈预氧化纤维虽然耐高温性能优异，但剪切强度较差，加工难度较大，在高温袋式除尘滤料领域的应用仍发展缓慢，尚未形成工业化生产。
日本在碳纤维研究方面一直处于领先地位，其聚丙烯腈预氧化纤维依然主要用于耐火材料、隔热材料、防火地毯等方面，以及加工程序复杂的消防服等，然而在加工成本相对较低但附加值极高的耐高温袋式除尘滤料方面却鲜有报道；国内碳纤维研究起步较晚，在预氧化纤维的应该方面更是如此，1999年，江苏省纺织科学研究院的张浩圣等人曾采用聚丙烯腈预氧化纤维制备高温袋式除尘滤料，应用针刺工艺将聚丙烯腈预氧化纤维与高强无碱玻璃纤维增强底布复合，使得复合滤材的强度提高到了1000N/5cm以上，然而由于预氧化纤维与玻璃纤维均属于脆性纤维材料，不利于清灰及长期使用，并未被广泛应用。除此之外，鲜有见到关于运用预氧化纤维制作耐高温袋式除尘滤料并应用的报道。
发明专利申请CN 104711775 A中有涉及采用聚丙烯腈预氧化纤维短纤维及长丝制备一种连续分散型长丝纤维针刺毡的制备方法，但其目的并非用于高温袋式除尘领域，且并未解决聚丙烯腈预氧化纤维用于滤料所存在的强度问题以及清灰性能问题，其制备的针刺毡存在强度低，表面粗糙，过滤效率低，清灰性能较差，使用寿命短等缺陷，可应用于粗效过滤，但难以达到常规袋式除尘滤料的基本性能要求，不适用于耐高温袋式除尘滤料领域。
综上所述，目前采用聚丙烯腈预氧化纤维制备耐高温袋式除尘滤料存在以下问题：
1.聚丙烯腈预氧化纤维自身强度较低，且剪切强度差，加工难度较大，普通针刺工艺对其损伤过大，制品强度极低，仅能用于吸音棉、隔热棉等，不适用于高温袋式除尘滤料领域；
2.聚丙烯腈预氧化纤维加工而成的针刺毡，表面粗造，但内部的纤维表面却十分光滑，这种结构在袋式除尘领域中存在过滤效率低，清灰性能较差，使用寿命短等缺陷，需频繁更换，成本不降反升。
发明内容
针对目前聚丙烯腈预氧化纤维难以应用于高温袋式除尘滤料，但同时又极具潜质的现状，本发明目的之一是提供一种性能优异且价格低廉的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料，其主要由聚丙烯腈预氧化纤维和聚苯硫醚纤维混纺织于基布上，有效规避了聚丙烯腈预氧化纤维自身强度较低且剪切强度差的缺点，并改善了其制品的过滤效率与清灰性能，且大幅降低烟气污染治理材料成本，有助于推进我国环保事业进程。
本发明的目的之二是提供上聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料的制备方法。
本发明的目的之一通过以下技术方案来实现：一种聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料，包括基层以及通过针刺工艺将聚丙烯腈预氧化纤维和聚苯硫醚纤维组成的混合纤维缠结在基层上下表面的迎尘面纤维面层以及非迎尘面纤维面层，所述基层包括至少一层基布；所述的迎尘面纤维面层的厚度略大于非迎尘面纤维面层的厚度，所述的迎尘面纤维面层或非迎尘面纤维面层中的聚苯硫醚纤维的长度略长于聚丙烯腈预氧化纤维的长度。
作为本发明的一个优选实施例，所述基布采用低密芳纶机织物。低密芳纶机织物所用芳纶为芳纶1313，经纱与纬纱线密度相同，其线密度在30tex到45tex之间，经密与纬密相同，其经纬密在55根/10cm到75根/10cm之间。由于聚丙烯腈预氧化纤维剪切强度较低，基布需选择高强低伸但同时具有一定柔性的耐高温纤维制品，芳纶同时具备了以上优点，因此采用芳纶织物。采用经纬密较低的低密芳纶机织物作为基布，可减少基布对滤料过滤性能的影响同时又保证强度，并且经密与纬密相同可以保证高温袋式除尘滤料的各向同性。
所述的聚丙烯腈预氧化纤维长度为50-65mm，所述的聚苯硫醚纤维长度为75-90mm，所述的聚丙烯腈预氧化纤维与聚苯硫醚纤维混合的比例65:35至55:45之间。单纯采用聚丙烯腈预氧化纤维制备滤料时，滤料的强力较低，且过滤效率与清灰性能较差，仅具备耐高温性能，为改善其力学性，同时提交滤料内部的纤维纠缠程度与孔隙曲折程度，选用耐高温，同时具备熔点可热处理的聚苯硫醚纤维与之混合，试验结果证明当聚苯硫醚纤维的含量在35％-45％之前，且长度略长于聚丙烯腈预氧化纤维时最有利于减少对聚丙烯腈预氧化纤维的损伤，同时提高其过滤效率与清灰性能。
所述的迎尘面纤维面层的克重与非迎尘面纤维面层的克重的比值为6:4，两个纤维面层总克重为500-650g/m2。
进一步地，所述迎尘面纤维面层以及非迎尘面纤维面层的纤维上均粘附有聚四氟乙烯颗粒。
更进一步地，所述迎尘面纤维面层上设有至少一层聚四氟乙烯膜。
本发明的目的之二通过以下技术方案来实现：一种聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料，以聚丙烯腈预氧化纤维为主料与聚苯硫醚纤维组成混合纤维，依次经过消静电处理、开松、梳理后，在基布上进行铺网形成迎尘面纤维面层/基布/非迎尘面纤维面层的铺网结构，其中所述迎尘面纤维面层的厚度略大于非迎尘面纤维面层，之后依次进行针刺、水刺、水洗去油处理、烘干、高温热处理、浸渍及烘焙，最后获得袋式除尘滤料。
所述的聚丙烯腈预氧化纤维长度为50-65mm，所述的聚苯硫醚纤维长度为75-90mm，所述的聚丙烯腈预氧化纤维与聚苯硫醚纤维混合的比例65:35至55:45之间。
所述基布包括但不限于低密芳纶机织物。
所述消静电处理过程为：在所有纤维上喷洒质量分数为2-5％的阳离子抗静电剂，然后在室温下密封静置24小时。聚丙烯腈预氧化纤维剪切强度低，在加工过程中，容易受到外力影响而断裂，同时混入的聚苯硫醚纤维极易带静电，故对其进行相应的消静电处理，消除静电同时提高其润湿度，改善加工性能。
所述的梳理过程中锡林与道夫的间距为0.10-0.25mm，速比为1.4-1.65。虽然已对混合纤维进行了相应的消静电处理，但由于纤维密度较低，依然存在梳理过程中难以由锡林转移至道夫，故采用较小的间距，大速比，以提高纤维的转移率，同时减少纤维损失。
所述的铺网的过程为：建立迎尘面纤维面层/基布/非迎尘面纤维面层的铺网结构，其中迎尘面纤维面层的克重与非迎尘面纤维面层的克重的比值为6:4，纤维面层总克重为500-650g/m2。采用迎尘面纤维面层与非迎尘面纤维面层厚度不同的设计，旨在提高非迎尘面纤维面层厚度以有利于对非迎尘面纤维面层进行进一步的后处理，同时可有效改善其过滤性能，尤其是其清灰性能。
所述的针刺过程分为预针刺与主针刺两个过程，其中预针刺刺针密度为15-25刺/cm2，深度为4-6mm，频率为80-130刺/min，输出速度为1.5-2.0m/min。主针刺刺针密度为40-60刺/cm2，深度为5-8mm，频率为200-280刺/min，输出速度为1.5-2.0m/min。聚丙烯腈预氧化纤维剪切强度低，采用普通针刺工艺进行加工，容易造成聚丙烯腈预氧化纤维断裂，形成短纤维，在烟气过滤过程中易被吹出，排放至空气中形成污染，同时过滤效率随过滤进程不断下降，故需采用较低的针密，较浅的针刺深度，较低的针刺频率，但同时又需要保证纤维间的纠缠程度与曲折程度，需采用较低的输出速度，经试验表明，前述的预针刺与主针刺工艺可以在保证纤维间纠缠的同时最大限度的保护聚丙烯腈预氧化纤维不被外力所切断，保障其性能不受断裂纤维的影响。
所述的水刺过程采用的喷嘴密度为30-50个/cm2，压力为3-8MPa，输出速度为1.5-2.0m/min。由于采用的针刺工艺较为温和，针刺后滤料的迎尘面纤维面层较为粗糙，且空洞较多，不利于提高其过滤效率与清灰性能，故采用水刺工艺对其表面进行进一步的加工，试验表明，采用以上工艺参数对针刺后的滤料进行进一步的加工整理，可以有效提高其表面平整度，消除针孔，提高其过滤效率与清灰性能，同时不损伤聚丙烯腈预氧化纤维。
所述的高温热处理采用多重两輥热轧的方式进行，具体地，采用4-6组两輥热轧，热轧輥温度分区控制，上热轧輥温度为280℃，下热轧輥温度为290℃，其中迎尘面纤维面层贴近下热轧輥，速度为1-1.5m/min，热轧輥压强由前至后逐步升高，第一组热轧輥的压强为0.1-0.3MPa，最后一组热轧輥的压强为0.6-0.8MPa。经水洗去油处理并烘干后，在聚苯硫醚纤维熔点的温度对滤料进行热处理，使聚苯硫醚纤维部分熔融，与聚丙烯腈预氧化纤维形成粘结点，同时填补部分过大的孔洞，可以使滤料结构更加稳定，有效提高滤料的强度，减小纤维间的空隙，并使迎尘面更加平整，同时提高滤料的强度、过滤效率及清灰性能，但过多的热处理会使得大量聚苯硫醚纤维熔融，造成空隙堵塞，阻力急剧升高，本发明采用的多重两輥热轧的方式可以有效控制热处理的程度，在不造成阻力大幅上升的前提下，提高聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料的强度、过滤效率及清灰性能。
所述的浸渍工艺为：浸渍液配方为质量分数：聚四氟乙烯乳液：5％-10％，三聚氰胺甲醛树脂乳液：6％-9％，余量为水；将滤料放入已搅拌至均匀状态的浸渍液中，超声1-2小时，超声频率为2530kHz，温度为60℃。所述的浸渍及烘焙具体为，轧液轧余率为60-80％，于90℃条件下预烘30min，然后在160℃条件下烘焙3min。对滤料进行聚四氟乙烯乳液浸渍可以有效提高滤料内部孔隙的曲折程度，从而提高过滤效率，但当滤料应用于高温过滤时，普通的浸渍手段难以使聚四氟乙烯颗粒物固定于纤维表面，颗粒物会被高速通过的烟气过滤气流带出，形成污染。本发明中采用三聚氰胺甲醛树脂乳液最为固化剂，在160℃对三聚氰胺甲醛树脂进行固化，可有效提高聚四氟乙烯颗粒物与纤维间的粘附力，并可承受近200℃的高温，在保障聚四氟乙烯颗粒物稳固的同时，提高纤维表面粗糙程度与孔隙曲折程度，可有效提高聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料过滤效率，并保障其在高温条件下的性能表现。同时预烘与烘焙对聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料起到了预收缩的效果，使之在进入高温工况时不会再次出现收缩应力，保障了其在高温工况下的稳定工作状态。
进一步地，当本发明的还包括聚四氟乙烯膜时，在结束烘焙工序后，在迎尘面纤维面层上粘贴聚四氟乙烯膜。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过采用聚丙烯腈预氧化纤维与聚苯硫醚纤维以一定比例混合，优选以低密芳纶机织物为基布，通过针刺法制备聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料。可有效解决聚丙烯腈预氧化纤维强度低，剪切强度差，难以加工，制品强度低，过滤效率低及清灰性能差的问题，所制备的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料较克重相同的普通聚丙烯腈预氧化纤维针刺毡，强度可由100-200N/5cm提高至1000N/5cm以上，同时可在200℃高温条件下保有90％的强度(参见图2)；对PM1.0的过滤效率可由80％左右提高至95％以上；且在高温条件下过滤效率基本不变，粉尘过滤效率可由99.1％左右提高至99.9％以上，同时残余阻力较克重相同的普通聚丙烯腈预氧化纤维针刺毡上升速度更慢(参见图3)，30次1000Pa清灰周期粉尘剥离率可由85％左右提高至99％以上。
本发明有效提高聚丙烯腈预氧化纤维间抱合力，解决其强度低，加工性能差的缺点，同时增大纤维表面粗糙程度，生产的耐高温袋式除尘滤料具有强度高、耐高温性能优良、阻燃、耐腐蚀、孔隙率高、高过滤效率、阻力值低且稳定、易清灰等优良性能，使用寿命长且价格低廉，适用于钢铁冶炼、垃圾焚烧、火力发电及工业窑炉等高温烟气排放环境，可为污染治理企业节省大量治理成本。
附图说明
图1是本发明实施例一的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料的结构示意图。
图2是聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料及普通聚丙烯腈预氧化纤维针刺毡的断裂伸长曲线。
图3是聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料及普通聚丙烯腈预氧化纤维针刺毡对不同粒径颗粒物的过滤效率。
图4是聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料30次1000Pa清灰周期的残余阻力-时间曲线。
图5是本发明制备的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料表面形貌。
图6是本发明实施例二的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，本实施例的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料，包括基层1以及通过针刺工艺将聚丙烯腈预氧化纤维和聚苯硫醚纤维组成的混合纤维缠结在基层上下表面的迎尘面纤维面层2以及非迎尘面纤维面层3。聚丙烯腈预氧化纤维长度为60mm，聚苯硫醚纤维长度为80mm，聚丙烯腈预氧化纤维与聚苯硫醚纤维混合的比例60:40之间。迎尘面纤维面层的克重与非迎尘面纤维面层的克重的比值为6:4，所述的两个纤维面层总克重为500g/m2，使迎尘面纤维面层2的厚度D1略大于非迎尘面纤维面层3的厚度D2。基层1为一层基布低密芳纶机织物，该低密芳纶机织物所用芳纶为芳纶1313，经纱与纬纱线密度均为40tex，经密与纬密均为65根/10cm。除尘滤料通过浸渍法在迎尘面纤维面层2以及非迎尘面纤维面层3的纤维上粘附聚四氟乙烯颗粒。
制备方法如下：
消静电处理：选取长度为60mm的聚丙烯腈预氧化纤维，以及长度为80mm的聚苯硫醚纤维，以60:40的质量比进行混合，在纤维上喷洒质量分数为3％的阳离子抗静电剂，然后在室温下密封静置24小时。
开松、梳理：将经过消静电处理的纤维进行开松混棉，送入梳理机，设置梳理机锡林与道夫间距为0.15mm，速比为1.5。
铺网：纤维经梳理后按迎尘面纤维面层/机织芳纶基布/非迎尘面纤维面层的铺网结构进行交替铺网，其中低密芳纶机织物所用芳纶为芳纶1313，经纱与纬纱线密度均为40tex，经密与纬密均为65根/10cm，迎尘面纤维网克重为300g/m2，非迎尘面纤维网克重为200g/m2。
针刺：以克重为300g/m2的迎尘面面向刺针进行针刺，其中预针刺刺针密度为20刺/cm2，深度为5mm，频率为100刺/min，输出速度为2.0m/min，主针刺刺针密度为50刺/cm2，深度为7mm，频率为250刺/min，输出速度为2.0m/min，经针刺工艺后聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料基体基本成型。
水刺：纤维网经针刺后直接进入水刺机，水刺工艺为：喷嘴密度40个/cm2，压力为5MPa，输出速度为2.0m/min，克重为300g/m2的迎尘面面向喷嘴。经水刺工艺处理后，聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料纤维分布更加均匀，进一步减小纤维空隙，提高了纤维件纠缠程度，并改善了滤料的表面状态，尤其是迎尘面表面状态，可进一步提高其过滤效率与清灰性能。
水洗去油及烘干：水刺工艺后，对聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料进行水洗去油处理并烘干。
高温热处理：对烘干的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料进行进一步的热处理，具体采用5组两輥热轧，上热轧輥温度为280℃，下热轧輥温度为290℃，其中迎尘面纤维面层贴近下热轧輥，速度为1.5m/min，热轧輥压强由前至后逐步升高，第1组热轧輥的压强为0.2MPa，第2组热轧輥的压强为0.2MPa，第3组热轧輥的压强为0.4MPa，第4组热轧輥的压强为0.6MPa，最后一组热轧輥的压强为0.8MPa。热处理使聚苯硫醚纤维部分熔融，与聚丙烯腈预氧化纤维形成粘结点，同时填补部分过大的孔洞，可以使滤料结构更加稳定，有效提高滤料的强度，减小纤维间的空隙，并使迎尘面更加平整。
浸渍：经热处理后的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料已基本成型，为进一步提高其过滤效率，对其进行浸渍工艺整理与高温烘焙处理。具体为浸渍液配方为质量分数：聚四氟乙烯乳液：8％，三聚氰胺甲醛树脂乳液：6％，水：86％；将前述滤料放入已搅拌至均匀状态的浸渍液中，超声1小时，超声频率为25kHz，温度为60℃。
烘焙：浸渍后将滤料送入轧液机，轧液轧余率为60％，于90℃条件下预烘30min，然后在160℃条件下烘焙3min。聚四氟乙烯被三聚氰胺甲醛树脂固化在纤维表面，提高了纤维表面的粗造程度，同时提高空隙的曲折程度，进一步提高滤料的过滤效率。至此，聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料制备完成。
对以上制备的滤料进行相关性能测试，滤料的断裂强力与断裂伸长采用GB/T3923.1-2013《纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》进行测试，其中高温测试在高温箱内进行，先将样品放入高温箱，并夹持好后，待温度上升至200℃，再按GB/T 3923.1-2013进行测试；滤料对对PM0.3、PM0.5、PM1.0、PM3.0及PM5.0的分级过滤效率采用GTT TM 047-2017《纤维滤料分级过滤效率试验方法》进行测试；滤料的粉尘动态过滤效率采用GB/T 6719-2009附录B《袋式除尘器技术要求》进行测试。
经测试，经本实施例制备的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料纵横向断裂强力基本相同，其常温纵向断裂强度达1148N/5cm，横向断裂强度达1132N/5cm，在200℃高温条件下其断裂强度可保留95％以上，其高温纵向断裂强度达1118N/5cm，横向断裂强度达1086N/5cm，相对相同克重的普通聚丙烯腈预氧化纤维针刺毡提高数倍(图2)，与常规耐高温袋式除尘滤料接近，满足袋式除尘滤料的强度要求。
对PM0.3、PM0.5、PM1.0、PM3.0及PM5.0的过滤效率均较普通聚丙烯腈预氧化纤维针刺毡大幅提高，其中对PM1.0的过滤效率更是由83.7％提高至95.3％(图3)。
对聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料按GB/T 6719进行常温动态粉尘过滤性能测试与200℃高温动态粉尘过滤性能测试，结果显示上述工艺制备的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料在高温条件下过滤效率基本不变；相对普通聚丙烯腈预氧化纤维针刺毡，其粉尘过滤效率由99.1％左右提高到了99.97％，同时在初始阻力较大的情况下，阻力上升至清灰阻力所需的时间为普通聚丙烯腈预氧化纤维针刺毡近2倍(图4)，30次1000Pa清灰周期粉尘剥离率可由88.3％提高至99.7％。这说明经本发明方法制备的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料较普通聚丙烯腈预氧化纤维针刺毡具有更高的过滤效率，更好的清灰性能，以及更长的使用寿命，已可以满足高温袋式除尘滤料的需求，适用于高温袋式除尘过滤领域，可为污染治理企业节省近一半的材料成本。
实施例二
如图6所示，本实施例的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料，包括基层1、通过针刺工艺将聚丙烯腈预氧化纤维和聚苯硫醚纤维组成的混合纤维缠结在基层1上下表面的迎尘面纤维面层2以及非迎尘面纤维面层3、聚四氟乙烯涂层4和聚四氟乙烯膜5。聚丙烯腈预氧化纤维长度为60mm，聚苯硫醚纤维长度为80mm，聚丙烯腈预氧化纤维与聚苯硫醚纤维混合的比例60:40之间。迎尘面纤维面层的克重与非迎尘面纤维面层的克重的比值为6:4，两个纤维面层总克重为500g/m2，使迎尘面纤维面层的厚度略大于非迎尘面纤维面层的厚度。基层为一层基布低密芳纶机织物。除尘滤料通过浸渍法在迎尘面纤维面层2以及非迎尘面纤维面层3的纤维上粘附聚四氟乙烯颗粒。迎尘面纤维面层2上设有聚四氟乙烯膜5。
制备方法与实施例一不同的是：烘焙结束后，在迎尘面纤维面层2上粘贴聚四氟乙烯膜5。
实施例三
消静电处理：选取长度为50mm的聚丙烯腈预氧化纤维，以及长度为75mm的聚苯硫醚纤维，以55:35的质量比进行混合，在纤维上喷洒质量分数为2％的阳离子抗静电剂，然后在室温下密封静置24小时。
开松、梳理：将经过消静电处理的纤维进行开松混棉，送入梳理机，设置梳理机锡林与道夫间距为0.10mm，速比为1.4。
铺网：纤维经梳理后按迎尘面纤维面层/机织芳纶基布/非迎尘面纤维面层的铺网结构进行交替铺网，其中低密芳纶机织物所用芳纶为芳纶1313，经纱与纬纱线密度均为45tex，经密与纬密均为55根/10cm，迎尘面纤维网克重为360g/m2，非迎尘面纤维网克重为240g/m2。
针刺：以克重为360g/m2的迎尘面面向刺针进行针刺，其中预针刺刺针密度为15刺/cm2，深度为4mm，频率为80刺/min，输出速度为1.5m/min，主针刺刺针密度为40刺/cm2，深度为5mm，频率为200刺/min，输出速度为1.5m/min，经针刺工艺后聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料基体基本成型。
水刺：纤维网经针刺后直接进入水刺机，水刺工艺为：喷嘴密度30个/cm2，压力为3MPa，输出速度为2.0m/min，克重为360g/m2的迎尘面面向喷嘴。经水刺工艺处理后，聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料纤维分布更加均匀，进一步减小纤维空隙，提高了纤维件纠缠程度，并改善了滤料的表面状态，尤其是迎尘面表面状态，可进一步提高其过滤效率与清灰性能。
水洗去油及烘干：水刺工艺后，对聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料进行水洗去油处理并烘干。
高温热处理：对烘干的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料进行进一步的热处理，具体采用4组两輥热轧，上热轧輥温度为280℃，下热轧輥温度为290℃，其中迎尘面纤维面层贴近下热轧輥，速度为1.5m/min，热轧輥压强由前至后逐步升高，第1组热轧輥的压强为0.1MPa，第2组热轧輥的压强为0.3MPa，第3组热轧輥的压强为0.6MPa，最后一组热轧輥的压强为0.8MPa。热处理使聚苯硫醚纤维部分熔融，与聚丙烯腈预氧化纤维形成粘结点，同时填补部分过大的孔洞，可以使滤料结构更加稳定，有效提高滤料的强度，减小纤维间的空隙，并使迎尘面更加平整。
浸渍：经热处理后的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料已基本成型，为进一步提高其过滤效率，对其进行浸渍工艺整理与高温烘焙处理。具体为浸渍液配方为质量分数：聚四氟乙烯乳液：6％，三聚氰胺甲醛树脂乳液：6％，水：88％；将前述滤料放入已搅拌至均匀状态的浸渍液中，超声1小时，超声频率为25kHz，温度为60℃。
烘焙：浸渍后将滤料送入轧液机，轧液轧余率为70％，于90℃条件下预烘30min，然后在160℃条件下烘焙3min。聚四氟乙烯被三聚氰胺甲醛树脂固化在纤维表面，提高了纤维表面的粗造程度，同时提高空隙的曲折程度，进一步提高滤料的过滤效率。至此，聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料制备完成。
所得的除尘滤料性能与实施例1的相似。
实施例四
消静电处理：选取长度为65mm的聚丙烯腈预氧化纤维，以及长度为90mm的聚苯硫醚纤维，以65:45的质量比进行混合，在纤维上喷洒质量分数为5％的阳离子抗静电剂，然后在室温下密封静置24小时。
开松、梳理：将经过消静电处理的纤维进行开松混棉，送入梳理机，设置梳理机锡林与道夫间距为0.25mm，速比为1.65。
铺网：纤维经梳理后按迎尘面纤维面层/机织芳纶基布/非迎尘面纤维面层的铺网结构进行交替铺网，其中低密芳纶机织物所用芳纶为芳纶1313，经纱与纬纱线密度均为30tex，经密与纬密均为75根/10cm，迎尘面纤维网克重为390g/m2，非迎尘面纤维网克重为260g/m2。
针刺：以克重为390g/m2的迎尘面面向刺针进行针刺，其中预针刺刺针密度为25刺/cm2，深度为6mm，频率为130刺/min，输出速度为2.0m/min，主针刺刺针密度为60刺/cm2，深度为8mm，频率为280刺/min，输出速度为2.0m/min，经针刺工艺后聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料基体基本成型。
水刺：纤维网经针刺后直接进入水刺机，水刺工艺为：喷嘴密度50个/cm2，压力为8MPa，输出速度为2.0m/min，克重为390g/m2的迎尘面面向喷嘴。经水刺工艺处理后，聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料纤维分布更加均匀，进一步减小纤维空隙，提高了纤维件纠缠程度，并改善了滤料的表面状态，尤其是迎尘面表面状态，可进一步提高其过滤效率与清灰性能。
水洗去油及烘干：水刺工艺后，对聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料进行水洗去油处理并烘干。
高温热处理：对烘干的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料进行进一步的热处理，具体采用6组两輥热轧，上热轧輥温度为280℃，下热轧輥温度为290℃，其中迎尘面纤维面层贴近下热轧輥，速度为1m/min，热轧輥压强由前至后逐步升高，第1组热轧輥的压强为0.3MPa，第2组热轧輥的压强为0.3MPa，第3组热轧輥的压强为0.4MPa，第4组热轧輥的压强为0.4MPa，第5组热轧輥的压强为0.6Mpa，最后一组热轧輥的压强为0.8MPa。热处理使聚苯硫醚纤维部分熔融，与聚丙烯腈预氧化纤维形成粘结点，同时填补部分过大的孔洞，可以使滤料结构更加稳定，有效提高滤料的强度，减小纤维间的空隙，并使迎尘面更加平整。
浸渍：经热处理后的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料已基本成型，为进一步提高其过滤效率，对其进行浸渍工艺整理与高温烘焙处理。具体为浸渍液配方为质量分数：聚四氟乙烯乳液：10％，三聚氰胺甲醛树脂乳液：9％，水：81％；将前述滤料放入已搅拌至均匀状态的浸渍液中，超声2小时，超声频率为30kHz，温度为60℃。
烘焙：浸渍后将滤料送入轧液机，轧液轧余率为80％，于90℃条件下预烘30min，然后在160℃条件下烘焙3min。聚四氟乙烯被三聚氰胺甲醛树脂固化在纤维表面，提高了纤维表面的粗造程度，同时提高空隙的曲折程度，进一步提高滤料的过滤效率。至此，聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料制备完成。
所得的除尘滤料性能与实施例1的相似。

Claims (10)

1.一种聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料，其特征是，包括基层以及通过针刺工艺将聚丙烯腈预氧化纤维和聚苯硫醚纤维组成的混合纤维缠结在基层上、下表面构成的迎尘面纤维面层以及非迎尘面纤维面层，所述基层包括至少一层基布；所述的迎尘面纤维面层的厚度大于非迎尘面纤维面层的厚度，所述的迎尘面纤维面层或非迎尘面纤维面层中的聚苯硫醚纤维的长度长于聚丙烯腈预氧化纤维的长度。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料，其特征是，所述的聚丙烯腈预氧化纤维长度为50-65mm，所述的聚苯硫醚纤维长度为75-90mm，所述的聚丙烯腈预氧化纤维与聚苯硫醚纤维混合的比例65:35至55:45之间；所述基布包括但不限于低密芳纶机织物。
3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料，其特征是，所述迎尘面纤维面层以及非迎尘面纤维面层的纤维上均粘附有聚四氟乙烯颗粒；所述迎尘面纤维面层上设有至少一层聚四氟乙烯膜。
4.一种权利要求1-3任一项所述的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料的制备方法，其特征是，以聚丙烯腈预氧化纤维为主料与聚苯硫醚纤维组成混合纤维，依次经过消静电处理、开松、梳理后，在基布上进行铺网形成迎尘面纤维面层/基布/非迎尘面纤维面层的铺网结构，其中所述迎尘面纤维面层的厚度略大于非迎尘面纤维面层，之后依次进行针刺、水刺、水洗去油处理、烘干、高温热处理、浸渍及烘焙，最后获得袋式除尘滤料。
5.根据权利要求4所述的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料的制备方法，其特征是，所述的聚丙烯腈预氧化纤维长度为50-65mm，所述的聚苯硫醚纤维长度为75-90mm，所述的聚丙烯腈预氧化纤维与聚苯硫醚纤维混合的比例65:35至55:45之间；所述基布包括但不限于低密芳纶机织物。
6.根据权利要求4或5所述的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料的制备方法，其特征是，所述消静电处理过程为：在所述聚丙烯腈预氧化纤维和聚苯硫醚纤维上喷洒质量分数为2-5％的阳离子抗静电剂，然后在室温下密封静置24小时。
7.根据权利要求6所述的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料的制备方法，其特征是，所述的梳理过程中锡林与道夫的间距为0.10-0.25mm，速比为1.4-1.65；所述的铺网的过程为：建立迎尘面纤维面层/基布/非迎尘面纤维面层的铺网结构，其中迎尘面纤维面层的克重与非迎尘面纤维面层的克重的比值为6:4，两个纤维面层总克重为500-650g/m2。
8.根据权利要求6所述的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料的制备方法，其特征是，所述的针刺过程分为预针刺与主针刺两个过程；其中，所述预针刺刺针密度为15-25刺/cm2，深度为4-6mm，频率为80-130刺/min，输出速度为1.5-2.0m/min；所述主针刺刺针密度为40-60刺/cm2，深度为5-8mm，频率为200-280刺/min，输出速度为1.5-2.0m/min；所述的水刺过程采用的喷嘴密度为30-50个/cm2，压力为3-8MPa，输出速度为1.5-2.0m/min。
9.根据权利要求6所述的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料的制备方法，其特征是，所述的高温热处理采用多重两輥热轧的方式进行，采用4-6组两輥热轧，热轧輥温度分区控制，上热轧輥温度为280℃，下热轧輥温度为290℃，其中迎尘面纤维面层贴近下热轧輥，速度为1-1.5m/min，热轧輥压强由前至后逐步升高，第一组热轧輥的压强为0.1-0.3MPa，最后一组热轧輥的压强为0.6-0.8MPa；所述的浸渍过程为：浸渍液配方为质量分数：聚四氟乙烯乳液5％-10％，三聚氰胺甲醛树脂乳液6％-9％，余量为水；将滤料放入已搅拌至均匀状态的浸渍液中，超声1-2小时，超声频率为2530kHz，温度为60℃；所述烘焙具体为，轧液轧余率为60-80％，于90℃条件下预烘30min，然后在160℃条件下烘焙3min。
10.根据权利要求6所述的聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料的制备方法，其特征是，当所述除尘滤料还包括聚四氟乙烯膜时，在结束烘焙工序后，在迎尘面纤维面层上粘贴聚四氟乙烯膜。
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