针刺过滤毡的PTFE乳液浸渍整理工艺浅析

陈锡勇 李淑芳 (常州纺织服装职业技术学院，常州，213164)

针刺过滤毡的PTFE乳液浸渍整理工艺浅析

陈锡勇 李淑芳 (常州纺织服装职业技术学院，常州，213164)

对针刺毡进行PTFE乳液浸渍整理，利用PTFE乳液良好的表面性能及化学稳定性改善和提高针刺毡的物理性能，达到拒水、拒油、提高阻燃性能等效果。经PTFE乳液浸渍整理的针刺毡孔隙率降低，用作滤料可实现表面过滤，提高过滤效果，延长使用寿命。

针刺毡，过滤材料，PTFE乳液，浸渍工艺 ，表面过滤

0 引言

聚四氟乙烯(PTFE)是主要的含氟有机化合物品种，占含氟聚合物的约90%，其他的PVFD(聚偏氟乙烯)、PCTFE(聚三氟氯乙烯)占含氟聚合物的10%左右。PTFE材料具有固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质，同时还具有耐高、低温的优良特性，短时间可耐高温达300℃，一般在240～260℃之间可连续使用;PTFE几乎不受任何化学试剂腐蚀，例如在浓硫酸、硝酸、盐酸甚至在王水中煮沸，其质量及性能均无变化。正是由于PTFE材料具有上述物理化学性能，所以其在加工过程中存在三大缺点:冷流性、难焊接性、难熔融加工性。在纺织品后整理方面常规使用PTFE材料的工艺主要包括两种:一种是把PTFE部件或薄片安装在基体上;另一种是用PTFE树脂涂层或与PTFE薄膜复合经过热收缩而覆在基材上。

PTFE树脂主要分为悬浮树脂、分散树脂和浓缩分散液(后者以下简称乳液)三大类产品。其中PTFE乳液主要用于食品、纺织、造纸等领域中的防粘涂层及浸渍生产技术。耐高温针刺滤料产品加工中使用PTFE乳液，耐高温针刺毡经过PTFE乳液浸渍及拉幅烘箱高温处理可制得高过滤效率的耐高温滤料。

1 PTFE乳液浸渍的生产工艺

1.1 PTFE 乳液性能

PTFE乳液为乳白色液体，系四氟乙烯聚合后在非离子表面活性剂存在下的浓缩分散液，PTFE乳液固体含量在60%质量分数左右。经PTFE乳液浸渍和高温聚合后，织物表面形成PTFE薄膜，从而具有卓越的耐化学腐蚀能力，如耐强酸、强碱、强氧化剂等，有突出的耐热、耐寒及耐磨性［1]。

表1 PTFE乳液的性能指标

1.2 针刺产品的准备

PTFE乳液浸渍产品(针刺毡)多用于高温烟气及含腐蚀性气体的过滤，所以针刺的原料多采用聚酰亚胺(P84)、聚苯硫醚(PPS)、芳纶等耐高温原料，可采用上述一种或多种原料混纺后针刺，并以PTFE长丝机织布为基布，针刺的原料可根据应用场合混用部分聚酰亚胺短纤，以降低生产成本。针刺后的产品面密度一般为500 g/m2，通常针刺后的毡料须经高温热定型与烧毛轧光处理(PTFE乳液浸渍后再做烧毛处理时会产生剧毒氟化物，须在负压抽吸状态下加工，环境条件要求高，所以一般先进行烧毛处理然后再做乳液浸渍)。

1.3 浸渍工艺及流程

针刺毡经高温定型和烧毛处理后进入浸渍工艺，流程如下:

针刺毡料→放卷→张力架→PTFE乳液浸渍槽→轧辊→高温拉幅烘箱→张力架→卷绕机→浸渍毡料

以500 g/m2PPS针刺滤料为例，PTFE乳液浸渍整理时轧液压力根据不同的设备有所不同，而轧液率(经轧液滤料吸收了乳液后的质量与滤料本身质量的比值)一般为110%，这样既能保证良好的浸渍效果，同时节约烘燥的能耗。PTFE乳液的浓度根据最终产品的增重效果来确定，滤料增重(PTFE)越多，其阻燃性能及耐化学腐蚀性越好，但过高的含量会增加滤阻提高成本，影响材料的过滤效果，所以一般烘干后固体增重10%左右可以达到良好的PTFE处理效果。

浸渍毡料还需经过高温聚合和定型处理。高温聚合和定型处理的温度及速度主要取决于烘箱的数量，通常采用5～8组烘箱。如采用6组烘箱时，前部烘箱到后部烘箱温度设定在140～230℃左右［2]，1#～ 6#烘箱的温度依次为 140、200、200、230、230和230℃，基布从进入烘箱直到卷绕设备总共时间约为4 min。PPS针刺滤料经PTFE乳液整理和高温聚合及定型即成为高过滤效率的耐高温滤料。

1.4 针刺毡浸渍PTFE乳液整理中的注意事项

(1)在整理过程中，浸渍毡料采用拉幅定型工艺容易造成布面两边松、中间紧的状态，所以针刺毡在浸渍前最好经高温拉幅定型加工以减少基布的收缩，定型加工工艺最好安排在烧毛及轧光工艺前，这样做能使布面保持平整，减少褶皱。

(2)为增加PTFE乳液的分散和渗透性能，可在乳液配制时适当加入一定的渗透剂或分散剂以增加乳液的使用效果。

(3)PTFE乳液的存放及使用需要注意，最好存放在10～30℃左右的环境中，并避免强烈日光直晒。在温度为0℃时PTFE乳液会结冰，引起凝聚使乳液报废。PTFE乳液在储存期间会发生轻微的析出，每隔15 d应进行轻微摇荡，并且不适合长期存放。

2 浸渍PTFE乳液对耐高温针刺滤料性能的影响

用于高温烟气过滤的针刺滤料的过滤性能主要可以从过滤状态、清灰周期、粉尘残留、粉尘排放浓度等指标来衡量［3]。PTFE乳液浸渍整理对针刺滤料以上性能均有影响，经过PTFE乳液整理的PPS滤料性能改善状况如下。

2.1 过滤状态

PTFE乳液在纤维表面形成聚合物结构可以减小织物的孔隙率，并有效地提高纤维的表面效果。经水泥行业用户使用后表明，由PTFE乳液处理后的滤料，在一年的运行时间内经反冲清灰后残留滤阻力变化不明显，运行一年清灰后残留滤阻的增加值小于25%，滤料呈现表面过滤的特性，粉尘难于渗透到滤料内部。

2.2 清灰周期

经PTFE乳液浸渍整理的滤料，由于具有表面过滤的特性，清灰周期为原同样面密度未经PTFE处理滤料周期的120%，从而有效延长滤料的使用寿命。

2.3 粉尘残留量

由于PTFE具有极小的摩擦系数以及表面不粘性，使得滤料表面的粉尘更容易剥离，而且由于滤料实现表面过滤使粉尘难以进入滤料内部，从而减少了粉尘的残留量。

2.4 粉尘排放浓度

由于PTFE的存在，减少了滤料的孔隙率，增强了滤料的表面过滤效果，可以有效地降低粉尘的排放浓度，提高粉尘排放精度。

3 结语

PTFE乳液浸渍工艺应用于滤料的优势一方面基于PTFE材料本身的优异性能，良好的物理化学性能，极低的表面摩擦系数，从而使得滤料具有防水防油的效果;另一方面在于PTFE降低了滤料的孔隙率及减小了孔隙直径，从而赋予材料表面过滤的特性。

综合上述PTFE乳液浸渍滤料两方面的优势，PTFE乳液浸渍整理使耐高温针刺滤料质量得到大大的提升。

随着环保行业的不断发展与进步PTFE乳液浸渍技术的应用市场将不断提高。

［1]蔡伟龙，罗祥波，郑智宏，等.PTFE乳液涂层对针刺毡复合滤料过滤性能的改良［J].电力科技与环保，2010，26(3):32-33.

［2]吴海波，靳向煜.热轧复合工艺对PTFE膜和PET纺粘非织造布复合材料的性能影响［J].非织造布，2007(6):39-41.

［3]张亮.垃圾焚烧炉烟气净化用袋式除尘滤料的试验研究［J].东华大学学报，2007(1):61-65.

The analysis on PTFE lotion impregnation process of needle-punched fiter felt

Chen Xiyong，Li Shufang (Changzhou Institute of Textile and Clothing)

The needle-punched felt was impregnated with PTFE lotion，that can improve and enhance its performances to the oil-and-water-repellent and flame retardancy using PTFE lotion’s good surface properties and chemical stability.Impregnation of the needle-punched felt with PTFE lotion can reduction porosity，realize the surface filtration，enhance filter effects and life extension when it was used for filter material.

needle punch felt，filter material，PTFE lotion，impregnation process，surface filtration

TS195.55;TS156.62

A

1004－7093(2010)12－0042－03

2010－11－17

陈锡勇，男，1956年生，副教授。主要研究方向:纺织与非织造新材料及新技术。