一种超高温过滤材料的制备方法

摘要

本发明提供了一种超高温过滤材料的制备方法，包括将玻纤原料高温熔化后，拉丝制成高硅氧纤维；将纤维织成高硅氧纤维机织布；将高硅氧纤维和高硅氧纤维机织布进行酸沥滤处理；再酸沥滤后的玻纤制品进行水洗、挥发和烘干、高温烧结；采用高硅氧纤维机织布作为基布，将制成的单丝直径6μm以上的高硅氧短纤维采用常规针刺或水刺工艺制成毡；制成毡的单面进行针刺或水刺单丝直径5μm以下的高硅氧短切纱；最后在修整后的细纱表面涂覆一层蛭石+偶联剂耐高温涂层。采用本发明制备的高硅氧纤维滤料，连续工作温度可达到650—850℃，瞬间承受高温达950℃，同时具有耐高温性、耐化学性、结构稳定性、过滤性能突出等理化指标。

权利要求

1.一种超高温过滤材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将玻纤原料高温熔化后，拉丝制成高硅氧纤维；

(2)将部分高硅氧纤维织造成高硅氧纤维机织布；

(3)将高硅氧纤维和高硅氧纤维机织布进行酸沥滤处理；

(4)将酸沥滤后的玻纤制品进行水洗、挥发和烘干处理；

(5)将烘干后的玻纤制品进行高温烧结；

(6)采用高硅氧纤维机织布作为基布，将制成的单丝直径6μm以上的高硅氧短纤维采用常规针刺或水刺工艺制成毡；

(7)制成毡的单面进行针刺或水刺单丝直径5μm以下的高硅氧短切纱；

(8)在修整后的细纱表面涂覆一层蛭石+偶联剂耐高温涂层；

所述步骤(1)高温熔化温度为1420-1480℃，拉丝时通过单丝涂油器对制成的高硅氧纤维进行单丝涂覆；

所述步骤(3)中，酸沥滤处理液为浓盐酸10-20wt％、硅烷偶联剂1-5wt％，蒸馏水余量的酸浸渍配方，恒温酸沥滤温度为85-98℃，处理时间为1.5-3.5小时；

所述步骤(4)中，所述水洗处理为，用30-50℃温水冲刷玻纤制品，再将玻纤制品浸泡在循环过滤池中进行清洗和浸泡，循环过滤池中水温为40-60℃，直至PH值不小于6时水洗完成；所述挥发处理在88-98℃的温度下进行，所述烘干处理的温度为200-260℃，烘干时间为20-70min；

所述步骤(5)中，玻纤制品在700-850℃下进行烧结，采用30米5次烧结工艺，间隔6米设置一对大直径不锈钢压辊，烧结时间为30-120min。

说明书

一种超高温过滤材料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于环保除尘过滤领域，尤其涉及一种超高温过滤材料的制备方法。

背景技术

[0002] 高硅氧玻璃纤维作为一种无机非金属特种纤维材料，在我国得到了广泛的研究，其制品凭借优异的性能，在我国各工业领域获得了广泛的应用，航天器防热烧蚀材料、耐高温绝热体、高温气体收尘、液体过滤、金属溶化过滤、净化等方面，具有十分广阔的应用前景和巨大的市场潜力。

[0003] 高硅氧玻纤从制备过程中玻璃成分的研究以及后序处理到新品种、新工艺、新设备的开发，已取得了大量的研究成果，生产工艺日趋成熟。为提升高硅氧制品的应用性能，国内外公司都在进行完善硅氧玻璃纤维制品强度与耐热性的研究和开发，部分制品已成功应用于高温气体、液体和侵蚀性介质的过滤和国民经济各个高端领域。相对国外的研究和产品，国内的差距不小，主要表现为生产工艺不完善、强力偏低、耐温性能不理想等方面，制品的多样性和新颖性如在卫生、环保、电子、医药、生物等方面的应用都较缺乏，尤其是在超高温环保除尘领域的应用急需拓展。

发明内容

[0004] 本发明的目的是针对现有工艺技术制成的高硅氧纤维滤料存在的耐高温性、耐化学性、结构稳定性等理化指标不理想的问题，通过工艺的优化改进提升高硅氧纤维制品的综合性能，拓展产品的应用范围，提供了一种超高温过滤材料及制备方法。

[0005] 实现本发明目的的超高温过滤材料的制备方法，包括如下步骤：

[0006] （1）将玻纤原料高温熔化后，拉丝制成高硅氧纤维；

[0007] （2）将部分高硅氧纤维织造成高硅氧纤维机织布；

[0008] （3）将高硅氧纤维和高硅氧纤维机织布进行酸沥滤处理；

[0009] (4)将酸沥滤后的玻纤制品进行水洗、挥发和烘干处理；

[0010] (5)将烘干后的玻纤制品进行高温烧结；

[0011] （6）采用高硅氧纤维机织布作为基布，将制成的单丝直径6μm以上的高硅氧短纤维采用常规针刺或水刺工艺制成毡；

[0012] （7）制成毡的单面进行针刺或水刺单丝直径5μm以下的高硅氧短切纱；

[0013] （8）在修整后的细纱表面涂覆一层蛭石+偶联剂耐高温涂层。

[0014] 所述步骤（1）高温熔化温度为1420-1480℃，拉丝时通过单丝涂油器对制成的高硅氧纤维进行单丝涂覆。

[0015] 所述步骤（3）中，酸沥滤处理液为浓盐酸10-20wt%、硅烷偶联剂1-5wt%，蒸馏水余量的酸浸渍配方，恒温酸沥滤温度为85-98℃，处理时间为1.5-3.5小时。

[0016] 所述步骤（4）中，所述水洗处理为，用30-50℃温水冲刷玻纤制品，再将玻纤制品浸泡在循环过滤池中进行清洗和浸泡，循环过滤池中水温为40-60℃，直至PH值不小于6时水洗完成。

[0017] 所述步骤（4）中，所述挥发处理在88-98℃的温度下进行，所述烘干处理的温度为200-260℃，烘干时间为20-70min。

[0018] 所述步骤（5）中，玻纤制品在700-850℃下进行烧结，采用30米5次烧结工艺，间隔6米设置一对大直径不锈钢压辊，烧结时间为30-120min。

[0019] 采用本发明制备方法的有益效果：

[0020] （1）制得的高硅氧纤维制品中二氧化硅的含量在97％以上，耐高温性、耐化学性、结构稳定性等理化指标优异；

[0021] （2）通过酸沥滤配方调整、技术改进和恒温处理工艺，既缩短了酸沥滤的时间又增加了坯布与后处理材料的结合力。通过挥发处理，可以有效缩短1/4烘干时间，实现节能降耗；

[0022] （3）通过烧结工艺和设备的改进，使烧结过程中坯布不受重力和牵引力的影响。通过烧结时间和温度的合理掌控，保证高硅氧纤维制品在恢复最大强力的同时，使制品在应用条件下的线收缩率＜2%。

[0023] （4）通过后处理高硅氧纤维制品的其强力可提高2倍以上，制品的耐磨性、耐热性、耐化学性等理化指标得到很大程度改善。

[0024] （5）通过不同直径不同的短切纱的阶梯针刺，形成前小后大的三维孔隙，滤料由迎尘面到净气面孔径逐步递增，保证过滤精度的同时减少了运行阻力。

[0025] （6）表层蛭石+偶联剂涂层，光滑易清灰，提高过滤精度，提高耐温性能和抗冲刷性能。

[0026] （7）采用本发明制备的高硅氧纤维滤料，连续工作温度可达到650—850℃，瞬间承受高温达950℃，同时具有耐高温性、耐化学性、结构稳定性、过滤性能突出等理化指标。

附图说明

[0027] 图1为的本发明超高温过滤材料的生产工艺流程图。

具体实施方式

[0028] 以下参照说明书附图1，对本发明超高温过滤材料的具体实施方式作进一步阐述。

[0029] 实施例一

[0030] （1）将选配好的三组分钠硼硅酸盐玻璃纤维制品（即玻纤原料）放入拉丝窑炉中进行高温熔化，熔化温度为1420℃；拉丝时通过单丝涂油器对制成的高硅氧纤维进行单丝涂覆并通过强冷装置来保证单丝的断裂率在1%以内。

[0031] （2）将部分的玻纤短纤维制成玻纤机织布。

[0032] （3）将玻纤短纤维和玻纤机织布（以下统称“玻纤制品”）放置于酸沥滤槽中，进行酸沥滤处理，酸滤沥配方：浓盐酸10wt%、硅烷偶联剂2wt%，蒸馏水余量；恒温酸沥滤温度控制在85℃，处理1.5小时。通过酸沥滤的化学配方进行优化，经过多次试验后确定将偶联剂与酸共同配制成溶液对布浸渍，既缩短了酸沥滤的时间又增加了坯布与后处理材料的结合力。

[0033] （4）采用温水冲刷酸沥滤后的玻纤制品，去除制品表面的余酸，优选的水温为30℃，然后将其浸泡在循环过滤池中，使用流动的温水对制品进行清洗和浸泡，水温控制在
40℃，当PH值不小于6时水洗完成。玻纤制品经过水洗后引入烘干装置中，在88℃的温度下进行挥发处理，用热风迅速带走制品所含水份，之后在200℃下进行烘干处理，烘干时间
20min。

[0034] （5）烘干后的玻纤制品，在高温下进行烧结，使连续的Si02多孔骨架，在高温下收缩、微孔闭合，恢复一部分强力。烧结是制取高硅氧纤维最关键的一个步骤，烧结的质量直接影响滤料的强力和耐折性等指标。我们将原有30米一次性烧结工艺改为30米5次烧结，间隔6米设置一对大直径不锈钢压辊，尽量保证烧结过程中坯布不受重力和牵引力的影响。优选的烧结温度700℃，通过提高烧结温度和烧结速度，合理的控制烧结时间，保证高硅氧纤维制品在恢复最大强力的同时，使制品在应用条件下的线收缩率＜2%。

[0035] （6）将制成的单丝直径6μm以上的高硅氧短纤维纤网（200g/㎡）采用常规针刺或水刺工艺，采用280g/㎡高硅氧纤维机织布作为基布，通过针刺或水刺成毡。

[0036] （7）然后单面进行针刺或水刺单丝直径5μm以下的高硅氧短切纱纤网（100g/㎡），

[0037] （8）修整后细纱表面再涂覆一层蛭石+偶联剂耐高温涂层（20g/㎡），制成高硅氧纤维阶梯孔隙滤料（600g/㎡）。

[0038] 后处理可以改善高硅氧制品应用性能，经热烧结处理的高硅氧纤维制品重新涂以浸润剂后，制品的强力、耐磨性、耐热性、耐化学性等理化指标得到很大程度改善。选用蛭石+偶联剂配方对高硅氧制品进行浸渍处理，生产出高性能、高性价比的高硅氧纤维制品。

[0039] 采用本发明制备的高硅氧纤维滤料，连续工作温度可达到650—850℃，瞬间承受高温达950℃，同时具有耐高温性、耐化学性、结构稳定性、过滤性能突出等理化指标，可以广泛用于各类高温介质的过滤和收集。

[0040] 600g/㎡超高温滤料产品性能表

[0041]

[0042] 实施例二

[0043] （1）将选配好的三组分钠硼硅酸盐玻璃纤维制品放入拉丝窑炉中进行高温熔化，熔化温度为1480℃；拉丝时通过单丝涂油器对制成的高硅氧纤维进行单丝涂覆并通过强冷装置来保证单丝的断裂率在1%以内。

[0044] （2）将部分的玻纤纤维织成玻纤机织布。

[0045] （3）将玻纤短纤维和玻纤机织布置于酸沥滤槽中，进行酸沥滤处理，酸滤沥配方：浓盐酸20wt%、硅烷偶联剂5wt%，蒸馏水余量；恒温酸沥滤温度控制在98℃，处理3.5小时；

[0046] （4）采用温水冲刷酸沥滤后的玻璃纤维制品，去除制品表面的余酸，优选的水温为50℃，然后将其浸泡在循环过滤池中，使用流动的温水对制品进行清洗和浸泡，水温控制在
60℃，当PH值不小于6时水洗完成;玻纤制品经过水洗后引入烘干装置中，在98℃的温度下进行挥发处理，用热风迅速带走制品所含水份，之后在260℃下进行烘干处理，烘干时间
70min。

[0047] （5）烘干后的玻璃纤维制品，在高温下进行烧结，使连续的Si02多孔骨架，在高温下收缩、微孔闭合，恢复一部分强力。采用30米5次烧结工艺，间隔6米设置一对大直径不锈钢压辊，优选的烧结温度850℃，保证高硅氧纤维制品在恢复最大强力的同时，使制品在应用条件下的线收缩率＜2%。

[0048] （6）将制成的单丝直径6μm以上的高硅氧短纤维纤网（300g/㎡）采用常规针刺或水刺工艺，采用300g/㎡高硅氧纤维机织布作为基布，通过针刺或水刺成毡。

[0049] （7）然后单面进行针刺或水刺单丝直径5μm以下的高硅氧短切纱纤网（100g/㎡），

[0050] （8）修整后细纱表面再涂覆一层蛭石+偶联剂耐高温涂层（50g/㎡），制成高硅氧纤维阶梯孔隙滤料（750g/㎡）。

[0051] 采用本发明制备的高硅氧纤维滤料，连续工作温度可达到650—850℃，瞬间承受高温达950℃，同时具有耐高温性、耐化学性、结构稳定性、过滤性能突出等理化指标，可以广泛用于各类高温介质的过滤和收集。

[0052] 750g/㎡超高温滤料产品性能表

[0053]

[0054]

[0055] 本发明采用蛭石+偶联剂涂层与高纯度高硅氧纤维针刺滤料复合，制成高性能的复合材料。本发明的超高温过滤材料具有耐温性能好、耐腐蚀、高强低伸、过滤清灰性能好等优异特点，可以广泛没应用于各类高温、高腐蚀等复杂工况的烟尘过滤和产品收集，保证除尘系统高效、低阻、安全平稳的运行。

[0056] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。