一种高过滤、耐高温、抗腐蚀覆膜混杂纤维针刺毡的制造方法

摘要

本发明涉及一种高过滤、耐高温、抗腐蚀覆膜混杂纤维针刺毡的制造方法，将混杂纤维针刺毡素毡经含稀土表面改性剂的表面处理剂进行抗腐蚀处理后，与聚四氟乙烯微孔膜通过热压覆合而成；前述表面处理剂，由下列组分按重量比配制而成：聚四氟乙烯乳液10～35%、聚丙烯酸酯乳液5～20%、稀土表面改性剂0.05～5%、余量为水；前述抗腐蚀处理是这样进行的：混杂纤维针刺毡素毡经表面处理剂浸渍后，在100～250℃下预烘2～10min，再在180～250℃下焙烘2～15min，得到处理的混杂纤维针刺毡。本发明的耐高温、抗腐蚀性好，过滤效率高，耐折性强，使用寿命得到了较大的延长。

权利要求

1.一种高过滤、耐高温、抗腐蚀覆膜混杂纤维针刺毡的制造方法，其特征在于将混杂纤维针刺毡素毡经含稀土表面改性剂的表面处理剂进行抗腐蚀处理后，与聚四氟乙烯微孔膜通过热压覆合而成；前述表面处理剂，由下列组分按重量比配制而成：聚四氟乙烯乳液10～35%、聚丙烯酸酯乳液5～20%、稀土表面改性剂0.05～5%、余量为水；

前述抗腐蚀处理是这样进行的：混杂纤维针刺毡素毡经表面处理剂浸渍后，在100～

250℃下预烘2～10min，再在180～250℃下焙烘2～15min，得到处理的混杂纤维针刺毡。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述混杂纤维针刺毡素毡是将两层由聚酰亚胺短纤维、PTFE短纤维和玻璃纤维短切丝混合而成的混杂纤维层通过预针刺和主针刺分别覆于基布的两面而成，其中混杂纤维层中各种纤维的重量含量为：玻璃纤维： 5~30%

聚酰亚胺纤维： 5~30%

PTFE纤维： 40~90%

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述基布是玻璃纤维基布、PTFE基布或者由玻璃纤维及PTFE纤维混纺的基布中的一种。

4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于聚四氟乙烯微孔膜由下述组分按重量比制备而成：PTFE微粉：60～85%、润滑剂：15～40%。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于聚四氟乙烯微孔膜孔径在0.02μm～3μm。

6.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于热压覆合时的温度为280～360℃，压强为0.1～2.0MPa。

7.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的稀土表面改性剂可以是镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕的氧化物或化合物中的一种或两种以上任意 比例的混合物。

说明书

一种高过滤、耐高温、抗腐蚀覆膜混杂纤维针刺毡的制造方

法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高过滤、耐高温、抗腐蚀覆膜混杂纤维针刺毡的制造方法，属于过滤材料领域。

背景技术

[0002] 目前，国内外传统的针刺毡滤料采用非织造针刺工艺和复合技术，多呈三维交错结构，可充分发挥纤维的捕尘功能，捕尘效果稳定；针刺毡没有或只有少量（有基布者）加捻的经纬纱线，其孔隙小而孔隙率大，分布均匀，总孔隙率达70～80%，为一般织造滤料的1.6～2倍，因而自身的透气性好，阻力低。但是，普通针刺毡滤料对于超细粉尘的过滤效率往往不尽如人意。另外，由于过滤的粉尘带有静电，造成粉尘凝结于针刺毡表面而堵塞孔隙，影响了针刺毡的过滤效率。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种高过滤、耐高温、抗腐蚀覆膜混杂纤维针刺毡的制造方法，以解决现有过滤材料在实际使用中存在的过滤效果不理想、耐高温、抗腐蚀等问题。本发明所述混杂纤维针刺毡可以承受260℃的高温

[0004] 本发明是将混杂纤维针刺毡素毡经含稀土表面改性剂的表面处理剂处理后，与聚四氟乙烯微孔膜通过热压覆合而成；前述表面处理剂，由下列组分按重量比配制而成：

[0005] 聚四氟乙烯乳液10～35%、聚丙烯酸酯乳液5～20%、稀土表面改性剂0.05～5%、余量为水；

[0006] 前述处理是这样进行的：混杂纤维针刺毡素毡经表面处理剂浸渍后，在100～250℃下预烘2～10min，再在180～250℃下焙烘2～15min，得到处理后的混杂纤维针刺毡。

[0007] 上述混杂纤维针刺毡素毡是将两层由聚酰亚胺短纤维、PTFE短纤维和玻璃纤维短切丝混合而成的混杂纤维层通过预针刺和主针刺分别覆于基布的两面而成。具体地说是通过预针刺将纤维层和基布初步连接，再通过主针刺将其牢固地结合，制成混杂纤维针刺毡素毡。其中混杂纤维层中各种纤维的重量含量为：

[0008] 聚酰亚胺纤维： 5~30%

[0009] PTFE纤维： 40~90%

[0010] 玻璃纤维： 5~30%

[0011] 上述基布是玻璃纤维基布、PTFE基布或者由玻璃纤维及PTFE纤维混纺的基布中的一种。

[0012] 上述含稀土表面改性剂的表面处理剂的配制方法是：将聚四氟乙烯乳液、聚丙烯酸酯乳液、稀土表面改性剂按重量比混合物加入水不断搅拌，待液体稳定后即得到表面处理剂。

[0013] 上述各组分中，聚四氟乙烯乳液可提高针刺毡的耐化学性、耐折性、憎水性和使用寿命，优选自交联型改性聚丙烯酸酯乳液；聚丙烯酸酯乳液可使玻纤过滤材料柔软光滑富有弹性，提高其耐折、耐磨性能；用稀土表面改性剂用作偶联剂，偶联剂按化学结构及组成可分为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物四大类，与上述常规偶联剂相比，稀土具有特殊的4f层结构以及电负性较小的特性，使其具有突出的化学活性。作为表面活性元素的稀土元素，在表面处理时首先吸附在纤维表面，使系统能量降低。吸附后，一部分稀土元素由于其电负性值低，它将夺取玻璃纤维表面羟基中的氧，而玻纤的主要成分是SiO2与金属氧化物，而在玻纤表面SiO2、Al2O3的含量相对较多，从而提高玻璃纤维与基体之间的界面结合力。稀土原子的4f电子对原子核封闭不严，显示较大的有效核电荷。对其周围原子的电子有较强的吸引力。在稀土元素与PTFE界面，稀土元素所形成的RE-F键或RE-C键具有较强的离子键性。同时，存在于界面处的稀土化合物，起到了类似于“钉扎”的作用，加强玻璃纤维与PTFE之间的机械粘结，进一步改善了玻璃纤维与PTFE基体之间的亲和性，因此稀土表面改性剂具有更高的耐温性能，并且对于玻纤与PTFE结合性能的改善优于常规偶联剂，因此本发明选用稀土表面改性剂作为偶联剂。

[0014] 可在本发明中采用的稀土表面改性剂可以是镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕等的氧化物或化合物（如稀土氯化物、稀土硝酸盐等）中的一种或两种以上任意比例的混合物。

[0015] 上述抗腐蚀处理的机理为：

[0016] （1）混杂纤维针刺毡素毡经处理剂浸渍后，表面形成一个以小颗粒形态均匀混合的乳液薄膜，毡层表面附着处理剂中的偶联剂分子；

[0017] （2）在炉体内，由于水分的蒸发导致混杂纤维毡表面的乳液膜逐渐变薄，小颗粒逐渐沉淀，在混杂纤维毡的表面形成了一层高分子薄膜；

[0018] （3）在高温的作用下，水分进一步蒸发，稀土改性剂与毡层表面之间发生物理化学反应，形成化学键结合，改善纤维表面性能，并且稀土改性剂与有机组份小颗粒反应，生成化学交联，小颗粒沉淀堆积，小颗粒之间相互熔融，形成完整均匀的高分子保护膜。

[0019] 上述聚四氟乙烯微孔膜由下述组分按重量比制备而成：

[0020] PTFE微粉：60～85%、润滑剂：15～40%。

[0021] PTFE微孔膜采用如下常规的工艺流程制备，其孔径一般在0.02μm～3μm之间，最小孔径可达到0.02μm：

[0022] PTFE微粉、润滑剂的混合→制坯→推挤→压延→纵拉→横拉→PTFE微孔膜。

[0023] 上述热压覆合是利用覆膜机，将处理好的复合针刺毡和聚四氟乙烯（PTFE）微孔膜同步运行，在热压辊处按一定的压力和温度条件将两者进行覆压。PTFE微孔膜在高温下与混杂纤维毡表面的高分子保护膜发生熔融，分子相互转移，从而使PTFE微孔膜牢牢附着于混杂纤维毡表面。热压覆合时的温度为280～360℃，压强为0.1～2.0MPa。

[0024] 本发明的耐高温（可以承受260℃的高温）、抗腐蚀性好，过滤效率高，耐折性强，使用寿命得到了较大的延长。

具体实施方式

[0025] 下面结合具体实例对本发明作进一步说明。

[0026] 在混杂纤维针刺毡素毡的短切纤维层中，各纤维的成分按重量配比如表1所示：

[0027] 表1混杂纤维毡中各纤维的重量比例（%）

[0028]实施例序号 1 2 3 4 5 6 7 8
PTFE纤维 90 85 80 75 65 60 50 40
聚酰亚胺纤维 5 10 5 15 20 20 25 30
玻璃纤维 5 5 20 10 15 20 25 30

[0029]

[0030] 混杂纤维针刺毡素毡的制造步骤为：按不同的比例称取各种纤维，将配好的短切纤维均匀撒入开包机。经预开松机开松混合后送入大仓混棉箱（为本发明与生产厂商共同研制，顶端气弦式超大容量混棉箱）。再经精开松机进一步开松混合送至气振给棉箱。由气振棉箱将混合好纤维层均匀的喂入对应的梳棉机。梳理机将纤维充分梳理、混合成单纤维状，经凝聚杂乱后形成棉网，再经铺网机分别铺叠成一定厚度（或克重）的纤维层。两纤维层中放置基布，经喂入机导入预针刺机预针刺，再经上、下主针刺、修面针刺机对毡层两面针刺缠绕成形，制成混杂纤维针刺素毡。

[0031] 表2—8为本发明所采用的表面处理剂的配方列举。其中PTFE代表聚四氟乙烯乳液，固含量为60%；PA代表聚丙烯酸酯乳液，实施例所选用自交联型改性聚丙烯酸酯乳液（生产厂家为美国陶氏化学公司，牌号R-834）；稀土表面改性剂中的稀土可以是镧、铈、镨、等的氧化物或化合物（如稀土氯化物、稀土硝酸盐等）中的一种或几种按任意比例的组合。

[0032] 表2表面处理剂的配方一

[0033]序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
PTFE 10 15 20 10 15 20 10 30 35
PA 15 10 5 10 5 15 5 10 20
氧化镧 0.05 0.1 0.2 1.5 0.2 3 0.5 4 5
水 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量

[0034] 表3表面处理剂的配方二

[0035]序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
PTFE 10 15 20 10 15 20 10 30 35
PA 15 10 5 10 5 15 20 10 15
氧化铈 0.05 1.5 0.5 1.5 0.2 0.3 5 2 1.5
水 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量

[0036] 表4表面处理剂的配方三

[0037]序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
PTFE 10 15 20 10 15 20 10 30 35
PA 15 10 5 10 5 15 20 10 15
氧化镨 0.05 1.5 0.4 1.5 0.5 1 4 1 3
水 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量

[0038] 表5表面处理剂的配方四

[0039] 表6表面处理剂的配方五

[0040]序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
PTFE 10 15 20 10 15 20 10 30 35
PA 15 10 5 10 5 15 5 10 20
氯化镧 0.05 0.1 0.2 1.5 0.2 3 0.5 4 5
水 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量

[0041] 表7表面处理剂的配方六

[0042]序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
PTFE 10 15 20 10 15 20 10 30 35
PA 15 10 5 10 5 15 20 10 15