玻璃纤维/聚苯硫醚纤维复合烟气除尘滤料制备

黄 旭

(江苏工程职业技术学院，江苏 南通 226007)

玻璃纤维/聚苯硫醚纤维复合烟气除尘滤料制备

黄 旭

(江苏工程职业技术学院，江苏 南通 226007)

文章针对工业烟尘高温、化学成分复杂、运用时间长等特点，研发了新型玻璃纤维/聚苯硫醚纤维复合烟气除尘滤料，以达到高效净化工业烟尘的目的。文章介绍了该滤料的生产技术，研究了高温条件、处理时间对复合烟气除尘滤料力学性能和透气量的影响。研究表明研发的新型复合滤料具有制备工艺简单、过滤效果优、清灰简易等优点。

玻璃纤维；聚苯硫醚；烟气除尘滤料

1 前言

聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide，简称PPS)纤维是一种新型高性能合成纤维。具有优异的热稳定性、耐高温、耐酸碱、耐化学腐蚀性和阻燃性能，可在较高温度及极端苛刻的环境下长期使用，主要用于烟气热过滤材料制备[1]。近年来，随着工业的飞速发展，工业排污日益增加，空气质量多处于“重污染”状态，作为一种高性能纤维，聚苯硫醚纤维在环境保护、化学工业过滤、军事等领域发挥着极其重要的作用，如：高温袋式除尘过滤材料、液相过滤材料、阻燃材料等。

目前由于PPS纤维制成的非织造布过滤材料有着表面平整、强力高、耐用等特点，在袋式除尘应用上已相当广泛，但PPS纤维制成的非织造布过滤材料通常纤维较粗，滤料之间孔隙较大，对于过滤细颗粒物效果不佳，精细过滤效率较低。严玉蓉等[2]采用PPS树脂通过纺粘法制备非织造布，同时复合PPS纤维网，加固后制备复合非织造布。该方法制备的复合过滤产品，具有耐高温，过滤性能好的优点，但在高温使用时，会出现纤维应力松弛现象。面对日益严重的工业大气排污问题，迫切需要开发出一种性能优、制备简单、能过滤细颗粒物的高效率PPS复合滤料。本文将开发一款强度高的热稳定性能好、透气率高、表面光洁、过滤精度高的玻璃纤维/PPS纤维烟气除尘材料。

2 复合滤料的生产工艺

机织物滤料(如图1所示)生产工艺简单，生产成本低，被大量应用；非织造滤料通过短纤提供的网络结构及纤维间微小孔隙，产生优质的过滤效果，是工业烟气除尘过滤的理想材料。本文设计开发玻璃纤维/聚苯硫醚纤维非织造布复合滤料。将玻璃纤维网与聚苯硫醚短纤维进行复合，在玻璃纤维基布表面形成一层精细过滤层，聚苯硫醚短纤维网为迎风面，由于聚苯硫醚短纤维直径小，比表面积大，可得到更好的过滤效果以克服现有聚苯硫醚非织造布滤料对微小颗粒物过滤效率低的问题。玻璃纤维粗纤维层基布为中间骨架层。采用加热方式对复合滤料进行热定型及表面轧光整理。玻璃纤维具有优异的耐高温性、耐化学性、高强低伸、尺寸稳定，是高温烟气除尘用滤料的常用材料。采用聚苯硫醚超细纤维+耐磨玻璃纤维基布+聚苯硫醚超细纤维结构，表面聚苯硫醚超细纤维过滤，底部采用玻璃粗纤维底层来增强强力及耐磨性。

图1 机织物滤料

2.1 聚苯硫醚短纤生产工艺

切片→结晶→烘干→熔融纺丝→卷绕集束→牵伸→热定型→切断→入库。

2.2 玻璃纤维基布的生产工艺

玻璃纤维拉丝→烘干→退并→整经→穿综穿筘→织造→检验→入库。

2.3 复合处理

将聚苯硫醚短纤网铺叠到玻璃纤维基布的两个表面，铺叠方式采用阵列式针刺设备将聚苯硫醚短纤网以点阵形式嵌入到玻璃纤维基布中，在玻璃纤维基布的表面上形成聚苯硫醚短纤网面，得到聚苯硫醚复合滤料。聚苯硫醚短纤直径为0.8 um～10 um，聚苯硫醚短纤维网单面的克重200 g/m2。

2.4 热定型处理

将玻璃纤维/聚苯硫醚复合滤料采用程序升温工艺进行热定型处理：90℃处理5 min，然后120℃处理3 min，最后170℃处理2 min，保证复合滤料的尺寸稳定性。

2.5 表面轧光处理

采用热辊对热定型处理后得到的玻璃纤维/聚苯硫醚复合滤料进行热轧处理：热轧温度为220℃，热轧时间为20 s后得成品，热轧工艺使得复合滤料表面光洁，容易清灰。

玻璃纤维/聚苯硫醚复合滤料样品规格见表1：

表1 玻璃纤维/聚苯硫醚复合滤料样品规格

3 玻璃纤维/聚苯硫醚纤维复合滤料产品的性能特点

3.1 力学性能测试

玻璃纤维/聚苯硫醚纤维复合滤料力学性能测试参照标准GB/T 7689.5—2001。设备采用YG028—3000型织物电子强力仪。试样要求：经向、纬向条样有效尺寸为5 cm×20 cm。测试参数：夹持距离200 mm，拉伸速度100 mm/min。并计算强力变化率。

通过下式计算强力变化率Y：

Y=(Fj-F0)/F0×100%

式中：F0复合滤料初始断裂强力。

Fj复合滤料处理后的断裂强力。

3.2 透气性测试

复合滤料试样截取规定面积，经过180℃、200℃、240℃和280℃高温处理72 h，取出冷却后进行透气性测试，参照标准 GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》进行测试[3]。

4 结果与讨论

4.1 滤料力学性能的变化

将玻璃纤维/聚苯硫醚非织造布复合滤料试样分别置于180℃、200℃、240℃和280℃的烘箱内72 h，鼓风烘燥处理。取出、冷却后测定断裂强力和断裂伸长率。结果见表2。

表2 玻璃纤维/聚苯硫醚复合滤料力学性能

玻璃纤维/聚苯硫醚复合滤料试样在不同温度下处理72 h的经向断裂强力呈现了下降、上升、再下降的趋势，而纬向断裂强力呈下降趋势。通过计算得知，断裂强力变化率经向依次为3.43%、2.5%、0.16%、5.01%，纬向断裂强力变化率为2.12%、3.79%、6.15 和8.04%。经不同温度处理后，复合滤料强力变化不大，均保持在90%以上，能够满足工作过程中高温条件下对滤料强力的要求。

同时可以看出，在不同温度下处理72 h经、纬向断裂强力都在2300 N～2600 N之间。滤料经向、纬向的断裂强力变化率均在10%以下，表明玻璃纤维/聚苯硫醚复合滤料经过长时间高温处理后仍能保持良好的强度，符合滤料对长期在高温条件下工作的强力要求。

4.2 透气性测试

透气性是反应滤料特性的一个指标，是在指定的面积、压降和时间条件下，测试气流垂直通过试样的速率 (单位mm/s)，透气度的大小因滤料的材质、组织结构形式和铺网面密度差异而不同，透气度越大，表示滤料的透气性越好，阻力越小[4]。复合滤料经过180℃、200℃、240℃和280℃高温处理72 h进行测试，结果如下：

表3 玻璃纤维/聚苯硫醚复合滤料透气性

由表3可以看出，复合滤料的透气率有微小的变化，属正常波动，表明温度、时间对复合滤料的透气性没有明显影响，符合滤料长期在高温条件下保持较高过滤效果的要求。

5 结论

玻璃纤维/聚苯硫醚复合滤料的强度和透气率都符合滤料长期在高温条件下正常工作的要求，在后道经热定型处理后该滤料的收缩率控制在可控范围内，而且经轧光处理后表面光滑容易清灰。

玻璃纤维/聚苯硫醚非织造布复合滤料采用了嵌入复合方法，将聚苯硫醚超细纤维网与玻璃纤维基布进行物理复合加固，无需加热或使用粘合剂，具有节能环保的优点；同时较厚的纤维网层之间的结合也非常牢固，克服了PPS多层复合滤料使用过程中发生层间剥离脱落的缺陷。

[1] 朱锐钿，张鹏.国内耐高温滤材用合成纤维的应用研究进展[J].合成纤维工业，2011，34(5)：52—54.

[2] 严玉蓉，赵耀明.PPS纺粘非织造布及其复合产品以及制备方法[P].中国专利：CN101532212A，2009—09—16．

[3] GB/T 5453—1997纺织品织物透气性的测定[S].北京：中国标准出版社，1997．

[4] 陈隆枢，陶晖.袋式除尘技术手册[M].北京：机械工业出版社，2010．

Preparation of GF/PPS Complex Flue Gas Dust Removal Filter Material

HuangXu

(Jiangsu College of Engineering and Technology, Nantong 226007, China)

A new type glass fiber/polyphenylene sulfide complex filter material was researched, which improved the efficiency of industrial fume purification. The production technology of new material was introduced, the mechanical properties and air permeability under different high temperature and treating time were discussed. The results are shown that the new complex filter material has simple production flow, has good filter effect and easy to remove ash.

glass fiber; polyphenylene sulfide; flue gas dust removal filter material

2016-09-08

江苏省先进纺织工程技术中心基金项目(XJFZ/2015/8)；江苏省高等职业院校教师青年教师企业实践培训项目(2016QYSJ015)

黄 旭(1982—)，女，黑龙江齐齐哈尔人，副教授。

TS176+.5

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1009-3028(2016)06-0014-03