一种超耐高温的复合过滤材料及其制备方法与流程

本发明属于过滤材料，具体涉及一种超耐高温的复合过滤材料及其制备方法。

背景技术：

1、工业生产过程中产生的烟尘对人体健康危害巨大，故如何更加有效地减少烟尘的排放至关重要，对烟尘过滤材料的研发具有重要意义。

2、目前，用于烟尘的过滤材料按使用温度可以分为常温过滤材料(使用温度低于150℃)、高温过滤材料(使用温度介于150～300℃之间)和超高温过滤材料(使用温度高于300℃)，然而市面上过滤材料一般为常温过滤材料和高温过滤材料，能够在300℃及以上高温条件下长期使用是国内除尘过滤材料的一个技术瓶颈。

3、本技术人前期已经研发了一种超耐高温的复合过滤材料，并申请了相关专利，其授权公开号为cn111804063b，该技术方案具有较好的耐高温性能，长时间耐温280~295℃，瞬间耐温温度达到320℃，使用寿命达2年以上，然而该技术方案的清灰性能略有不足，且该技术方案中的聚苯并咪唑纤维依赖于进口，成本较高。

4、现有技术中授权公开号为cn105344159b的中国专利公开了了一种超耐高温的复合过滤材料的制备方法，该技术方案包括基布层，基布层的一侧贴覆有迎面层，另一侧贴覆有底层，基布层为长丝网格布，该长丝网格布采用玄武岩纤维短切纱编制；迎面层为迎面网格布，该迎面网格布采用轶纶短切纤维编制，底层为底面网格布，该底面网格布采用轶纶短切纤维编制，该轶纶短切纤维的重量为2.20dtex～2.24dtex，长度为60mm～68mm；基布层、迎面层及底层内均浸入浸渍剂，浸渍剂采用水性聚酰亚胺树脂复合溶液。然而该技术方案的除尘效果较差。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种超耐高温的复合过滤材料及其制备方法，本发明提供的超耐高温的复合过滤材料具有优异的耐高温性能、除尘过滤效率、粉尘剥离和耐久性，其中优异的耐高温性是指长时间耐温300℃以上，力学性能变化小；优异的除尘过滤效率是指过滤效率≥99.99%；优异的粉尘剥离率是指5s间隔喷吹10000次粉尘剥离率仍≥85%，优异的耐久性是指5s间隔喷吹10000次后过滤效率≥99.99%。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种超耐高温的复合过滤材料，由素毡经针刺、处理液浸轧和覆ptfe膜制备得到；

4、所述素毡由上至下依次包括上纤维层、玄武岩基布和下纤维层；

5、所述上纤维层和下纤维层由玄武岩纤维短切纱和轶纶®短纤维经开松、梳理、交叉铺网得到。

6、优选地，所述玄武岩纤维短切纱和轶纶®短纤维的质量比为3-4：1。

7、优选地，所述玄武岩纤维短切纱的单丝直径为6-8μm，纤维长度为51mm。

8、优选地，所述轶纶®短纤维的纤度为1.67-2.2dtex，纤维长度为51mm。

9、优选地，所述上纤维层的克重为200-220g/m2，下纤维层克重为180-220g/m2。

10、优选地，所述玄武岩基布的克重为420g/m2，单纤维直径为5-9μm，纱线为400dtex，基布经纬密为：经纱5根/cm，纬密6±0.55根/cm。

11、优选地，所述ptfe膜克重为2.2-5g/m2，厚度≥10μm，孔径为0.5-2μm。

12、优选地，所述ptfe膜的透气率50-75l/m2·s（127pa），拉伸断裂强力纵向≥3mpa、拉伸断裂强力横向≥3mpa，断裂伸长率纵向≥80%、断裂伸长率横向≥80%。

13、本发明采用玄武岩纤维短切纱和轶纶®短纤维混合制备成过滤材料，二者混合使用能够使得复合过滤材料达到超耐高温性，避免复合过滤材料在超高温除尘时出现强力衰减，能够在300℃及以上高温公开条件下长期使用，同时具有优异的除尘效果。

14、优选地，所述处理液由以下质量百分比的原料组成：水性聚酰亚胺树脂10-20%、有机聚硅氮烷3-8%、硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅0.1-1%、螯合型钛酸酯偶联剂1-3%、乳化剂1-5%、溶剂2-5%、水补充余量至100%。

15、特别地，本技术人在对前期研发的高温过滤材料进行优化更新时发现已有的整理剂应用到本发明中耐超高温性、粉尘剥离和耐久性欠佳，故本技术继续改进处理液配方，以水性聚酰亚胺树脂为基础，通过加入有机聚硅氮烷、硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅和螯合型钛酸酯偶联剂，在提高纤维层与玄武岩基布的粘结力的同时提高过滤材料的粉尘剥离率，进而提高复合过滤材料的耐久性，增加复合过滤材料的使用寿命。

16、优选地，所述水性聚酰亚胺树脂的固含量为10-25%。

17、优选地，所述有机聚硅氮烷为氟改性聚硅氮烷。

18、优选地，所述氟改性聚硅氮烷的分子量为900-1000。

19、优选地，所述纳米二氧化硅包括粒径为10-40nm的纳米二氧化硅和60-100nm的纳米二氧化硅。

20、优选地，所述粒径为10-40nm的纳米二氧化硅和60-100nm的纳米二氧化硅的质量比为1-2：1。

21、优选地，所述硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：

22、将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中，调节ph为4-5，加入纳米二氧化硅，搅拌，搅拌结束后，过滤，洗涤，干燥即得硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅。

23、优选地，所述硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：

24、将硅烷偶联剂加入到乙醇水溶液中，采用乙酸调节ph为4-5，加入纳米二氧化硅，在50-70℃下搅拌2-5h，搅拌结束后，过滤，洗涤，干燥即得硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅。

25、优选地，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

26、优选地，所述乙醇水溶液的质量浓度为70-80%。

27、优选地，所述硅烷偶联剂、乙醇水溶液和纳米二氧化硅的比例为1g：30-50ml：3-6g。

28、优选地，所述螯合型钛酸酯偶联剂为双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯的胺盐水溶液。

29、优选地，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。

30、优选地，所述溶剂为乙酸乙酯。

31、优选地，所述处理液的制备方法，包括以下步骤：

32、将水性聚酰亚胺树脂、有机聚硅氮烷、硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅、螯合型钛酸酯偶联剂、乳化剂、溶剂和水搅拌均匀。

33、一种超耐高温的复合过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

34、（1）将玄武岩纤维短切纱和轶纶®短纤维混合均匀，将混合纤维经粗开松、精开松，然后送入梳理机中梳理，形成混合纤维网；

35、（2）将混合纤维网采用交叉铺网在玄武岩基布的上下表面，形成上纤维层和下纤维层，得到素毡；

36、（3）将素毡依次进行预刺、上刺、下刺、上刺、修面，针刺过程中牵伸比2-3%，得到针刺毡；

37、（4）将针刺毡浸轧处理液，轧余率为29-33%，然后依次经190-220℃烘干、250-320℃焙烘4-6min，烘干和烘培车速为4-5m/min，得到浸轧毡；

38、（5）在浸轧毡的上表面覆ptfe膜；覆膜温度为360-390℃，覆膜车速为6-10m/min，覆膜压力为4.5-7kg/cm²。

39、优选地，所述将玄武岩纤维短切纱和轶纶®短纤维混合均匀的具体方法为：采用层状叠加混合，先铺设一层玄武岩纤维短切纱，再铺设一层轶纶®短纤维，重复以上操作2-4次。

40、优选地，所述上纤维层的交叉铺网层数为8层，下纤维层的交叉铺网层数为7-8层。

41、与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：

42、1、本发明提供的复合过滤材料具有优异的常温强力：径向断裂强力≥2600n/50mm，纬向断裂强力≥2700n/50mm，径向断裂伸长率≥4.8%，纬向断裂强力≥5.6%。

43、2、本发明提供的复合过滤材料具有优异的耐超高温性，在330℃，24h条件下径向断裂强力≥2500n/50mm，纬向断裂强力≥2700n/50mm，径向断裂伸长率≥4.7%，纬向断裂强力≥5.6%。

44、3、本发明提供的复合过滤材料具有优异的过滤效率、粉尘剥离率和耐老化性：滤料1000pa定压喷吹30次过程过滤效率≥99.99%，粉尘剥离率≥97%；5s间隔喷吹10000次老化后滤料1000pa定压喷吹30次过程过滤效率≥99.99%，粉尘剥离率≥85%。