玄武岩/聚苯硫醚复合滤料针刺工艺及PTFE乳液后整理研究

【摘要】随着中国重工业的不断发展，随之而来的环境问题也越发突出。最近多处城市频繁出现雾霾天气，空气质量日益下降，影响着人们的健康。大气污染已经作为一项亟待解决的问题，引起了人们的广泛关注。袋式除尘器是工业领域治理气体污染的有效装置，但是由于工业上特殊的工作环境以及实际的生产条件，对滤袋材料要求较高，采用高效低阻的过滤材料加强对空气中颗粒物的过滤是解决空气污染问题的有效途径。玄武岩纤维(BF)和聚苯硫醚(PPS)纤维由于其优异的耐高温、耐酸碱等性能，是复合滤料较佳的选择对象。但是在前期制备的玄武岩/聚苯硫醚针刺复合滤料中发现，复合滤料的过滤性能相对于其它深层过滤材料来说，还具有一定的差距，需要进行进一步的改善和提高。本课题研究内容主要分为以下三个方面：(1)以玄武岩纤维、聚苯硫醚纤维、玄武岩基布作为主要原料，对玄武岩纤维及聚苯硫醚纤维经开松、混合、交叉铺网、梳理成网等工序，通过针刺加固法制备玄武岩/聚苯硫醚针刺复合滤料；对针刺频率、步进量、针刺道数三个主要针刺工艺参数进行研究，通过万能材料实验机、厚度分析仪、滤料测试台等对不同条件下复合滤料的力学性能、厚度、过滤性能进行研究分析，并通过正交试验设计以过滤性能为主要指标，优化选择出最佳的针刺工艺参数，制备相应的滤料。(2)通过表面张力仪、旋转黏度计、纳米粒度及分子量分析仪分别对PTFE乳液的表面性能、流动性能及乳液粒径及其分布进行研究分析；对最佳针刺条件下的玄武岩/聚苯硫醚复合滤料进行PTFE乳液后整理，希望通过PTFE乳液后整理能对复合滤料的表面性能及过滤性能有所提高，本文着重研究PTFE乳液对于复合滤料过滤性能的影响，并通过正交试验设计对PTFE乳液后整理工艺进行研究，并通过方差分析，选择出最佳的工艺参数。(3)通过体视纤维镜、SEM、万能材料实验机、透气量仪、孔径仪、滤料测试台对经不同浓度PTFE乳液处理的玄武岩/聚苯硫醚复合滤料的表观形貌、力学性能、透气性能、孔径及其分布、过滤性能等基本性能进行研究，分析乳液浓度对复合滤料的基本性能的影响规律，为复合滤料在实际生产应用中提供一定的指导作用。通过以上研究，结果表明：(1)以过滤性能为指标，玄武岩/聚苯硫醚复合滤料的最佳针刺工艺条件为针刺频率150刺/min，步进量4.5mm，针刺道数为正反1道。该工艺条件下，复合滤料的过滤效率(10μm粒径下)为89.992%，平均孔径为33.1μm。(2)PTFE乳液具有良好的表面性能，表面张力约为32左右，具有良好的不粘性；PTFE的黏度随着乳液浓度的增加而增大，随着温度的升高呈先下降后上升的趋势；PTFE乳液的粒径分布主要集中在150-200纳米（较低浓度下）左右，粒径分布较为均匀。(3)PTFE乳液最佳浸渍工艺为乳液浓度10%，浸渍时间为5min，焙烘温度为160℃，焙烘时间为3min。最佳浸渍工艺条件下复合滤料的过滤性能有了明显的提高，复合滤料的过滤效率(10μm粒径下)为97.229%，平均孔径为27.3μm。(4)对不同乳液浓度的研究发现，乳液浓度对复合滤料的过滤性能有所影响，随着乳液浓度的提高，复合滤料的过滤效率有所提升，平均孔径逐渐下降，过滤效率(10μm粒径下)最高可达98.363%。
【作者】周冠辰；
【导师】韩建；
【作者基本信息】浙江理工大学，纺织工程，2014，硕士
【关键词】玄武岩纤维；聚苯硫醚纤维；PTFE乳液；针刺工艺；浸渍后整理；过滤性能；

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