一种含聚酰亚胺纤维的过滤材料及其制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请要求于2015年1月14日申请的中国专利申请CN 201510017335. 9的优先 权。
技术领域
[0002] 本发明属于耐高温纤维过滤材料领域，涉及一种含有聚酰亚胺纤维的耐高温过滤 材料及其制备方法，以及包含所述过滤材料的过滤装置。
【背景技术】
[0003] 高温过滤除尘技术是近年来在颗粒物捕集方面最具发展前途的技术之一，由于工 作温度高、气体腐蚀性强等特点，对高温气体除尘用过滤材料有很高的要求。过滤材料必须 满足较强的过滤效率、优异的耐高温性能、一定的使用寿命及合理的价格。为了提高材料 的过滤效率，并适应高温、腐蚀性气体的工况环境，各种具有优异性能的纤维被大量使用， 其中聚酰亚胺纤维因其更好的过滤效率而被行业认可。聚酰亚胺纤维的长期使用温度为 240°C，耐酸性优良，具有异形截面，这也使其更适于具有较高过滤要求的高温工况环境。然 而，聚酰亚胺纤维的高温尺寸稳定性较差，耐碱性差，优质纤维依赖进口，用量及价格皆受 国外控制。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种含聚酰亚胺纤维的耐高温过滤材料及其制备方法，以 及包含了所述过滤材料的过滤装置。所述过滤材料中加入了一种含砜基的芳香族聚合物纤 维，所述含砜基的芳香族聚合物纤维具有优秀的纤维强度和耐高温性能，可以长期使用于 250°C高温环境下，高温尺寸稳定性在1 %以内。本发明将聚酰亚胺纤维作为迎尘层，将含砜 基的芳香族聚合物纤维作为耐高温支撑层，所制得的过滤材料具有良好的过滤效果、优异 的高温尺寸稳定性、高温强度保持率和伸长保持率。
[0005] 本发明涉及一种含砜基的芳香族聚合物纤维，其特征在于，所述含砜基的芳香族 聚合物由以下三种单体聚合而成：
[0006] 间位的含有二胺基的芳香族单体a ;
[0007] 含砜基和氨基的单体b;
[0008] 对位的含有二羧酸基团的芳香族单体或其卤代物c ;
[0009] 在所述含砜基的芳香族聚合物中，砜基在聚合物中的质量百分比含量为4-10%。
[0010] 优选的，所述间位的含有二胺基的芳香族单体a的芳香环上的氢独立地被选自卤 素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、苯基、酰氧基、硝基、二烷基氨基、硫代烷基、羧基、磺酰基、羰 基烷氧基中的一个或多个取代基所取代或不取代。
[0011] 优选的，所述间位的含有二胺基的芳香族单体a为间苯二胺，或包含80摩尔％以 上间苯二胺的混合间位芳香族二胺单体。
[0012] 优选的，所述含砜基和氨基的单体b为R，R' -二氨基二苯砜。
[0013] 优选的，所述的R，R' -二氨基二苯砜选自3,3' -二氨基二苯砜、4,4' -二氨基二 苯砜或它们的混合物。
[0014] 优选的，所述的对位的含有二羧酸基团的芳香族单体或其卤代物c的芳香环上的 氢独立地被选自卤素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、苯基、酰氧基、硝基、二烷基氨基、硫代烷 基、羧基、磺酰基、羰基烷氧基中的一个或多个取代基所取代或不取代。
[0015] 优选的，所述的对位的含有二羧酸基团的芳香族单体或其卤代物c为对苯二甲酰 氯，或包含80摩尔％以上对苯二甲酰氯的混合对位的含有二羧酸基团的芳香族单体或其 卤代物。
[0016] 优选的，所述间位的含有二胺基的芳香族单体a与含砜基和氨基的单体b的摩尔 量之和与对位的含有二羧酸基团的芳香族单体或其卤代物c的摩尔量的比例为I :0.98-1 : 1. 01，优选为1 :1。
[0017] 优选的，所述的间位的含有二胺基的芳香族单体a与含砜基和氨基的单体b的摩 尔量之比为 50-80 :20-50,优选 60-75 :25 :40,更优选 70-75 :25-30。
[0018] 优选的，所述含砜基的芳香族聚合物纤维具有300°C以上的玻璃化温度，优选 320°C以上的玻璃化温度，更优选340°C以上，最优选345°C以上。
[0019] 优选的，所述含砜基的芳香族聚合物纤维具有4CN/dtex以上的强度，优选4. 5CN/ dtex以上，更优选5cN/dtex以上。
[0020] 本发明涉及一种无纺织物，所述无纺织物包含：
[0021] 聚酰亚胺纤维（A);
[0022] 含砜基的芳香族聚合物纤维（B)，所述含有砜基的芳香族聚合物纤维（B)包含一 种含砜基的芳香族聚合物，所述聚合物衍生自一种含砜基和氨基的单体b，且砜基在所述聚 合物中的质量百分比含量为4-10%。
[0023] 优选的，所述含砜基的芳香族聚合物由以下三种单体聚合而成：间位的含有二胺 基的芳香族单体a ;含砜基和氨基的单体b ;对位的含有二羧酸基团的芳香族单体或其卤代 物c〇
[0024] 优选的，所述聚酰亚胺纤维㈧和含砜基的芳香族聚合物纤维⑶重量比为 10-60 :90-40,更优选为 20-50 :80-50 ;最优选为 30-40 :70-60。
[0025] 优选的，所述聚酰亚胺纤维（A)为异型截面。
[0026] 优选的，所述聚酰亚胺纤维（A)在300°C下的热收缩率在3. 0%以下。
[0027] 优选的，所述无纺织物中还可以含有耐高温纤维（C)。
[0028] 优选的，所述耐高温纤维（C)在180°C的高温环境下处理24h后具有80%以上的 强度保持率，优选具有85%以上的强度保持率。
[0029] 优选的，所述耐高温纤维（C)选自玻璃纤维、聚苯硫醚纤维、聚苯并噁唑纤维、聚 苯并咪唑纤维、聚噁二唑纤维、聚四氟乙烯纤维、对位芳香族聚酰胺纤维、间位芳香族聚酰 胺纤维、芳砜纶中的一种或两种以上的混合物。更优选的，所述芳香族聚酰胺纤维为间位芳 香族聚酰胺纤维。
[0030] 优选的，所述无纺织物中芳香族聚酰胺纤维的重量百分比为0-40% ;优选为 0-20 % 〇
[0031] 优选的，所述无纺织物用作过滤材料。
[0032] 优选的，所述无纺织物在250°C高温环境下处理200小时后具有85%以上的强力 保持率；优选具有90%以上的强力保持率；更优选具有95%以上的强力保持率。
[0033] 优选的，所述无纺织物在250°C高温环境下处理2小时后尺寸收缩率< 2. 5% ;优 选尺寸收缩率<2%，更优选尺寸收缩率< 1.5%。
[0034] 优选的，所述无纺织物经VDI测试后，其在1000 Pa定压喷吹2小时情况下清洁气 体浓度为〇. 5mg/m3以下。
[0035] 优选的，所述无纺织物经VDI测试后，其在稳定阶段运行30个周期的时间为150s 以上。
[0036] 本发明涉及一种过滤材料，所述过滤材料包含迎尘层和耐高温支撑层；
[0037] 所述迎尘层包含聚酰亚胺纤维（A);
[0038] 所述耐高温支撑层包含含砜基的芳香族聚合物纤维（B)，所述含有砜基的芳香族 聚合物纤维（B)包含一种含砜基的芳香族聚合物，所述聚合物衍生自一种含砜基和氨基的 单体b，且砜基在所述聚合物中的质量百分比含量为4-10%。
[0039] 优选的，所述含砜基的芳香族聚合物由以下三种单体聚合而成：间位的含有二胺 基的芳香族单体a ;含砜基和氨基的单体b ;对位的含有二羧酸基团的芳香族单体或其卤代 物c〇
[0040] 优选的，所述迎尘层和耐高温支撑层重量比为10-60 :90-40。
[0041] 优选的，所述迎尘层和耐高温支撑层重量比为20-50 :80-50 ;更优选为30-40 : 70-60〇
[0042] 优选的，所述迎尘层为无纺织物。
[0043] 优选的，所述耐高温支撑层为无纺织物。
[0044] 优选的，所述聚酰亚胺纤维（A)为异型截面。
[0045] 优选的，所述聚酰亚胺纤维（A)在300°C下的热收缩率在3. 0%以下。
[0046] 砜基的芳香族聚合物纤维砜基的芳香族聚合物纤维优选的，所述迎尘层和耐高温 支撑层中还可以独立地含有耐高温纤维（C)。
[0047] 优选的，所述耐高温纤维（C)在180°C的高温环境下处理24h后具有80%以上的 强度保持率，优选具有85%以上的强度保持率。
[0048] 优选的，所述耐高温纤维（C)选自玻璃纤维、聚苯硫醚纤维、聚苯并噁唑纤维、聚 苯并咪唑纤维、聚噁二唑纤维、聚四氟乙烯纤维、对位芳香族聚酰胺纤维、间位芳香族聚酰 胺纤维、芳砜纶中的一种或两种以上的混合物。更优选的，所述芳香族聚酰胺纤维为间位芳 香族聚酰胺纤维。
[0049] 优选的，所述迎尘层和耐高温支撑层中芳香族聚酰胺纤维的重量百分比为 0-40% ;优选为 0-20%。
[0050] 优选的，所述过滤材料还包括基布。
[0051] 优选的，所述基布为纯纺织物，纯纺交织织物或混纺织物。
[0052] 优选的，所述基布的构造为平纹组织、双层组织、三层组织、斜纹组织或缎纹组织。
[0053] 优选的，所述基布中含有选自的玻璃纤维、聚苯硫醚纤维、聚苯并噁唑纤维、聚苯 并咪唑纤维、聚噁二唑纤维、聚四氟乙烯纤维、对位芳香族聚酰胺纤维、间位芳香族聚酰胺 纤维、芳砜纶、聚酰亚胺纤维、碳纤维中的一种或两种以上的混合纤维。
[0054] 优选的，所述过滤材料在250°C高温环境下处理50小时后具有85%以上的强力保 持率；优选具有90%以上的强力保持率；更优选具有95%以上的强力保持率。
[0055] 优选的，所述过滤材料在250°C高温环境下处理2小时后尺寸收缩率< 2. 5 % ;优 选尺寸收缩率<2%，更优选尺寸收缩率< 1.5%。
[0056] 优选的，所述过滤材料经VDI测试后，其在1000 Pa定压喷吹2小时情况下清洁气 体浓度为〇. 5mg/m3以下。
[0057] 优选的，所述过滤材料经VDI测试后，其在稳定阶段运行30个周期的时间为150s 以上。
[0058] 本发明还涉及一种过滤材料的制备方法，其包括采用针刺的方式加固所述过滤材 料，所述针刺为斜刺，即加工针板与纤维层之间以小于90°的倾斜角刺入纤维层中。
[0059] 优选的，所述斜刺的倾斜角大于等于45°小于90° ;更优选为45°到80°。