一种耐高温过滤材料

技术领域

本发明涉过滤材料领域，尤其涉及一种耐高温过滤材料。

背景技术

随着国内经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，人们对大气环境的质量要求也越来越高，因此过滤材料的应用也越来越广泛。近些年随着国家积极推进大气污染治理工作，逐渐提高各个行业烟尘排放标准，国内的空气质量在不断的提高。目前，国内在电力、钢铁、水泥、沥青和垃圾焚烧等行业广泛使用着袋式过滤器，针对现场的复杂环境，所用滤料要求性能也较高，一般需要拥有耐腐蚀，抗氧化，耐高温，力学性能优秀，使用寿命长，结构稳定等的特点。一般来说，滤袋厂家都会使用耐高温、耐化学品性能优良的纤维原料，生产过滤材料。一般的热可塑性树脂制成的纤维在200度以上的高温状态下，特别是瞬时最高温状态下，往往滤袋容易收缩，造成箍袋，使得喷吹失效，或者温度超过了热可塑性短纤维使用极限，导致热劣化严重，寿命缩短。而仅仅使用芳纶纤维时，又会由于原料成本问题，导致最终滤袋成本过高。

如中国公开专利CN106390623A中公开了一种芳纶超细纤维针刺滤袋的制备方法，该案将芳纶纤维、玻璃纤维和聚苯硫醚经过开松、混合、梳理和交叉铺网制得。由于含有芳纶超细纤维，该滤袋能够满足较为严格的排放要求，但是未对添加入的聚苯硫醚做出任何定义，而超细芳纶纤维价格较高，所制成的滤袋，最终存在造价高，容易收缩的缺点。

又如中国公开专利CN202410389U中公开了一种PPS纤维与芳纶纤维复合耐高温针刺毡，其耐高温范围为160～190℃，瞬间工作温度190℃。耐高温性能不算高，对于沥青搅拌，钢铁行业等动辄220度的瞬间工作温度，无法对应。另外，由于未对PPS纤维的粗细做出定义，可能导致其捕集效率低，使用寿命缩短的缺陷。

发明内容

本发明的目是解决上述技术问题，提供一种耐高温、热稳定性高、捕集效率高、成本较低的耐高温过滤材料。

为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本发明所采用的技术方案是：一种耐高温过滤材料，其特征在于：至少包括由第一耐热纤维网过滤层、第二织物增强层和第三耐热纤维网非过滤层组成的三层结构，所述第一耐热纤维网过滤层中包括至少一种热可塑性短纤维和间位芳纶短纤维，其中热可塑性短纤维平均纤度为0.1dtex～1.5dtex、熔点超过230度、结晶度大于等于20%，间位芳纶短纤维的平均纤度为1.5dtex～3.0dtex，间位芳纶短纤维的混合比大于等于30wt%。

优选的：所述第一耐热纤维网层中的热可塑性短纤维为涤纶树脂、聚苯硫醚、尼龙66、聚四氟乙烯纤维中的一种或几种，热可塑性短纤维占比优选20～60wt%、热可塑性短纤维在180度30分种处理后的干热收缩率小于等于7%。

优选的：所述第一耐热纤维网过滤层中的热可塑性短纤维，其结晶度优选大于40%，其熔点优选大于250度、热收缩率更优选小于等于5%。

优选的：所述第二织物增强层优选间位芳纶纤维制得的织物增强层，其克重在80～200g/m

优选的：所述第三耐热纤维网非过滤层由间位芳纶纤维、热可塑性短纤维组成，间位芳纶纤维占比大于等于40wt%；热可塑性短纤维为涤纶树脂、聚苯硫醚、尼龙66、聚四氟乙烯纤维中的一种或几种。

优选的：所述第一耐热纤维网过滤层和第三耐热纤维网非过滤层的重量比为4：6～7：3。

优选的：过滤材料的整体克重为400～650g/m

本发明的有益效果；本发明采用一种热可塑性树脂制成的短纤维和间位芳纶纤维作为过滤材料的过滤层、热可塑性树脂制成的短纤维为超细纤维，所制得的过滤材料和纯间位芳纶纤维制得的滤料相比，耐高温效果并没有下降、同时具有捕集效率高、热稳定性好、使用寿命长、成本低的特点。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

一种耐高温过滤材料，其特征在于：至少包括由第一耐热纤维网过滤层、第二织物增强层和第三耐热纤维网非过滤层组成的三层结构，但是并不仅限于三层构造，过滤层的表面以及非过滤层表面还可以使用聚四氟乙烯浸渍或者聚四氟乙烯涂层的方式，以增加其耐化学品的性能。也可以但是并不推荐使用聚四氟乙烯覆膜。这种耐高温过滤材料第一耐热纤维网中的耐热纤维是由至少一种热可塑性短纤维和间位芳纶短纤维混合构成，其中热可塑性短纤维平均纤度为0.1dtex～1.5dtex、采用超细的热可塑性短纤维目的在于将超细的热可塑性短纤维填充入间位芳纶短纤维的缝隙之中，提高滤料整体的过滤性能，纤维越细，其形成的纤维之间的孔也就越小，捕集效果就越好，但是热可塑性短纤维的纤度小于0.1dtex时，由于纤维过于细小，生产纤维时较为困难，或者通过特殊的复合纺丝方法生产时会增加成本，并且开纤造成开纤困难，达到的过滤效果甚至还不如0.1dtex以上的纤维。当可热塑性短纤维的纤度大于1.5dtex时，由于纤维较粗，过滤效果降低，达不到目前较为严格的10mg/Nm

该耐高温过滤材料，第一耐热纤维网层中的热可塑性短纤维为涤纶树脂、聚苯硫醚、尼龙66、聚四氟乙烯纤维中的一种或几种，热可塑性短纤维占比优选20～60wt%、随着热可塑性短纤维耐温效果的升高，可以逐渐提升热可塑性短纤维的混合比例。在热可塑性短纤维为涤纶树脂、尼龙66时，其比例优选小于等于30wt%。热可塑性短纤维为聚苯硫醚时，其混合比例则可以达到小于等于60wt%，热可塑性短纤维为聚四氟乙烯时，则可以达到70wt%。该纤维在180度30分种处理后的干热收缩率小于等于7%。当干热收缩率大于7%时，制成的滤毡在高温下容易收缩，造成箍袋。热可塑性短纤维在和间位芳纶短纤维混合时，均一性越高越好。制成的滤毡在190度2个小时处理后的干热收缩率优选小于等于1.5%。

该耐高温过滤材料，第一耐热纤维网层中的热可塑性短纤维，其结晶度优选大于40%，纤维的结晶度和纤维本身的热收缩性有密切的关系，结晶度越高，其在受热环境中的稳定性越好。当纤维结晶度大于40%时，该纤维在180度30分种热处理以后，干热收缩小于5%，该纤维所生产出的滤毡也就越加的稳定。熔点优选大于250度说明了熔点对耐热性能的影响也非常重要。熔点较高的热可塑性短纤维也能够承受更高的温度。热可塑性短纤维和间位芳纶短纤维混合时所制成的滤毡也就具有更高的耐热性能。

该耐高温过滤材料，第二织物增强层优选间位芳纶纤维制得的织物增强层，其克重在80～200g/m

该耐高温过滤材料，第三耐热纤维网非过滤层由间位芳纶纤维、热可塑性短纤维组成，间位芳纶纤维占比大于等于40wt%；热可塑性短纤维为涤纶树脂、聚苯硫醚、尼龙66、聚四氟乙烯纤维中的一种或几种。第三耐热纤维网可以为100%的间位芳纶纤维。也可以添加适量的热可塑性短纤维，热可塑性短纤维可添加的比例和其耐热性成正比，涤纶树脂、尼龙66等耐热性相对较差的热可塑性短纤维添加比例优选小于等于30wt%,聚苯硫醚等耐热性相对较好的热可塑性短纤维添加比例优选小于等于60wt%，聚四氟乙烯等耐热性好的热可塑性短纤维则可以添加到70wt%。两种纤维在混合时需注意混合的均一性，均一性越高越好。

该耐高温过滤材料，第一耐热纤维网过滤层和第三耐热纤维网非过滤层的重量比为4：6～7：3，第一耐热纤维网过滤层和滤毡整体的过滤性能息息相关，当第一耐热纤维网过滤层占比小于40%时，克重过小，造成过滤效果降低，当第一耐热纤维网过滤层占比大于70%时，则非过滤层克重过小，在和龙骨长期摩擦的过程中，往往基布比较容易露出，造成强力下降，使得使用寿命缩短。

该耐高温过滤材料，整体克重为400～650g/m

具体实施时，过滤层以及非过滤层经过开混棉—梳棉—铺网制得，过滤层，中间基布层，非过滤层的结合方法可以采用针刺或者水刺或者水刺与针刺结合的方式。热定型后制成过滤材料。

由这种耐高温过滤材料可以制得的一种滤袋。在制作滤袋的时候需要注意、如果排放要求低于5mg/Nm

通过以下实施例及比较例更详细地说明本发明，本发明过滤材料的各性能的测试方法如下所示。但测试方法并不局限于此。

【纤维的平均纤度】

采用分散性染料在110℃～130℃的温度，对过滤材料进行上染，间位芳纶纤维不会上色或者上色极少、而热可塑性树脂制成的短纤维是可以上色的。在染色以后，抽取5块过滤材料，然后使用扫描电子纤维镜观察过滤材料的断面，并且区分热可塑性树脂制成的纤维以及间位芳纶，两种材料每块过滤材料各取10根，共计50根断面，测试50根断面的直径，再算出其平均纤度。

【聚苯硫醚纤维的含量】

采用分散性染料在110℃～130℃的温度，对过滤材料进行上染，间位芳纶纤维不会上色或者上色极少、而热可塑性树脂制成的短纤维可上色。在染色以后，抽取一枚一小快过滤材料，然后使用扫描电子纤维镜观察过滤材料的断面。一共任意取5快过材料，每块材料的放大倍率为200～400倍，在观察放大后的照片后统计照片内所有的热可塑性树脂制成的短纤维以及间位芳纶的根数。根据根数以及纤度计算出其重量比例。

【克重】

采取GB/T 4669-2008标准，将材料剪切为20cm×20cm的形状，总计不少于5块，分别称重，然后通过计算得到过滤材料的克重，取平均值。

【结晶度】

用DSC，差视扫描量热法进行测试，得到熔融峰曲线和基线所包围的面积可以直接换算成热量，此热量是聚合物结晶部分的熔融热函ΔH

同样的方法测试三次，取平均值。

【熔点】

用DSC，差视扫描量热法进行测试，得到的结晶熔融的吸热峰的峰值就是熔点。同样的方法测试三次，取平均值。

实施例1

将20wt%的平均纤度为0.5dtex的涤纶树脂短纤维和80wt%的平均纤度为2.2dtex的间位芳纶短纤维通过混棉机混合后开松、梳理铺网后制得过滤层，其中涤纶树脂的熔点为255℃，结晶度为37%，180度处理30分种的干热收缩率为6.5%；将平均纤度为2.2dtex的间位芳纶纤维通过开松棉、梳理铺网后制得非过滤层；其中过滤层和非过滤层的重量比例为5：5。利用间位芳纶纤维制得的纱线通过织造的方法制得克重为120g/m

实施例2

将50wt%的平均纤度为0.9dtex的聚苯硫醚短纤维和50wt%的平均纤度为2.2dtex的间位芳纶短纤维通过混棉机混合后开松、梳理铺网后制得过滤层，其中聚苯硫醚的熔点为282℃，结晶度为49%，180度处理30分种的干热收缩率为4.0%；将平均纤度为2.2dtex的间位芳纶纤维通过开松棉、梳理铺网后制得非过滤层；其中过滤层和非过滤层的重量比例为6：4。利用间位芳纶纤维制得的纱线通过织造的方法制得克重为120g/m

实施例3

将70wt%的平均纤度为1.5dtex的聚四氟乙烯短纤维和30wt%的平均纤度为2.2dtex的间位芳纶短纤维通过混棉机混合后开松、梳理铺网后制得过滤层，其中聚四氟乙烯的熔点为326℃，结晶度大于50%，180度处理30分种的干热收缩率为0.3%；将平均纤度为2.2dtex的间位芳纶纤维通过开松棉、梳理铺网后制得非过滤层；其中过滤层和非过滤层的重量比例为5：5。利用间位芳纶纤维制得的纱线通过织造的方法制得克重为110g/m

实施例4

将50wt%的平均纤度为0.9dtex的聚苯硫醚短纤维和50wt%的平均纤度为2.2dtex的间位芳纶短纤维通过混棉机混合后开松、梳理铺网后制得过滤层，其中聚苯硫醚的熔点为282℃，结晶度为49%，180度处理30分种的干热收缩率为4.0%；将30wt%平均纤度为2.2dtex的聚苯硫醚短纤维和70wt%2.2dtex的间位芳纶纤维通过开松棉、梳理铺网后制得非过滤层；其中过滤层和非过滤层的重量比例为5：5。利用间位聚四氟乙烯长丝通过织造的方法制得克重为110g/m

实施例5

将平均纤度为1.5dtex的间位芳纶短纤维通过开松、梳理铺网后制得过滤层；将平均纤度为2.2dtex的间位芳纶纤维通过开松棉、梳理铺网后制得非过滤层；其中过滤层和非过滤层的重量比例为5：5。利用间位芳纶纤维制得的纱线通过织造的方法制得克重为120g/m

实施例6

将50wt%的平均纤度为0.9dtex的聚苯硫醚短纤维和50wt%的平均纤度为1.5dtex的间位芳纶短纤维通过混棉机混合后开松、梳理铺网后制得过滤层，其中聚苯硫醚的熔点为282℃，结晶度为55%，180度处理30分种的干热收缩率为3.3%；将平均纤度为2.2dtex的间位芳纶纤维通过开松棉、梳理铺网后制得非过滤层；其中过滤层和非过滤层的重量比例为5：5。利用间位芳纶纤维制得的纱线通过织造的方法制得克重为120g/m

实施例7

将30wt%的平均纤度为1.0 dtex的涤纶树脂短纤维和80wt%的平均纤度为2.2dtex的间位芳纶短纤维通过混棉机混合后开松、梳理铺网后制得过滤层，其中涤纶的熔点为235℃，结晶度为25%，180度处理30分种的干热收缩率为7.0%；将平均纤度为2.2dtex的间位芳纶纤维通过开松棉、梳理铺网后制得非过滤层；其中过滤层和非过滤层的重量比例为5：5。利用间位芳纶纤维制得的纱线通过织造的方法制得克重为120g/m

比较例1

将平均纤度为1.0dtex的间位芳纶短纤维通过开松、梳理铺网后制得过滤层；将平均纤度为2.2dtex的间位芳纶纤维通过开松棉、梳理铺网后制得非过滤层；其中过滤层和非过滤层的重量比例为5：5。利用间位芳纶纤维制得的纱线通过织造的方法制得克重为120g/m

比较例2

将80wt%的平均纤度为1.0dtex的涤纶短纤维和20wt%的平均纤度为2.2dtex的间位芳纶短纤维通过混棉机混合后开松、梳理铺网后制得过滤层，其中涤纶的熔点为255℃，结晶度为35%，180度处理30分种的干热收缩率为6.5%；将平均纤度为2.2dtex的间位芳纶纤维通过开松棉、梳理铺网后制得非过滤层；其中过滤层和非过滤层的重量比例为5：5。利用间位芳纶纤维制得的纱线通过织造的方法制得克重为120g/m

比较例3

将30wt%的平均纤度为2.2dtex的聚苯硫醚短纤维和70wt%的平均纤度为2.2dtex的间位芳纶短纤维通过混棉机混合后开松、梳理铺网后制得过滤层，其中聚苯硫醚的熔点为280℃，结晶度为48%，180度处理30分种的干热收缩率为4.5%；将平均纤度为3.0dtex的间位芳纶纤维通过开松棉、梳理铺网后制得非过滤层；其中过滤层和非过滤层的重量比例为5：5。利用间位芳纶纤维制得的纱线通过织造的方法制得克重为100g/m

比较例4

将平均纤度为2.2dtex的聚苯硫醚短纤维通过开松、梳理铺网后制得过滤层，其中聚苯硫醚的熔点为280℃，结晶度为48%，180度处理30分种的干热收缩率为4.5%；将平均纤度为2.2dtex的间位芳纶纤维通过开松棉、梳理铺网后制得非过滤层；其中过滤层和非过滤层的重量比例为5：5。利用间位芳纶纤维制得的纱线通过织造的方法制得克重为180g/m

比较例5

将50wt%的平均纤度为1.4dtex的聚苯硫醚短纤维和50wt%的平均纤度为2.2dtex的间位芳纶短纤维通过混棉机混合后开松、梳理铺网后制得过滤层，其中聚苯硫醚的熔点为280℃，结晶度为12%，180度处理30分种的干热收缩率为25%；将平均纤度为2.2dtex的间位芳纶纤维通过开松棉、梳理铺网后制得非过滤层；其中过滤层和非过滤层的重量比例为6：4。利用间位芳纶纤维制得的纱线通过织造的方法制得克重为120g/m

本发明的上述实施例，仅仅是清楚地说明本发明所做的举例，但不用来限制本发明的保护范围，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各项权利要求限定。