专利名称：耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料的制作方法
技术领域：
耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料，涉及对现有聚四氟乙烯覆膜过滤材料的改进。
背景技术：
玻璃纤维布与高分子聚四氟乙烯薄膜覆合滤料，是近年来研制出的一种新型过滤材料，它充分发挥了无机材料(玻璃纤维)和有机材料(聚四氟乙烯)各自的性能优势，弥补相互之间的不足，协同作用产生了很好的综合效应。
名称为《聚四氟乙烯(PTFE)复合膜的过滤材料》的中国专利(申请号为03129430.8)，披露了一种空气过滤行业用聚四氟乙烯复合膜的过滤材料，它由玻璃纤维、聚四氟乙烯两种材料复合而成，其中玻璃纤维为基布，聚四氟乙烯为表面膜，由粘接剂将两者粘结而成。它的粘接剂为聚砜、尼龙N6、聚偏二氟乙烯中任意一种的高分子化合物。我们在实践中发现，用上述高分子化合物胶粘而成的覆膜滤料不适合在高温环境下(190℃以上)长期使用。因为，在190℃以上的环境中使用时，胶粘剂便开始熔化，熔化后的胶粘剂会从薄膜的微孔中渗出，渗出的胶水造成大量的灰尘粘在滤料的表面上，很难清除，并且会越聚越多。这时由于胶粘剂已经熔化，因而覆膜滤料的基布与表面膜间的复合牢固度降低，粘在表面膜上的灰尘很快便会将表面膜从基布上拉下来，造成大量灰尘粘在滤袋基布表面，并很快将滤袋堵死而使其失去过滤功效。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出一种耐高温(190℃以上)聚四氟乙烯覆膜过滤材料，它不但可提高和改善玻璃纤维织物基布的耐酸、耐碱、耐折性能，同时大大提高玻璃纤维织物基布与聚四氟乙烯膜覆合牢固度，延长在190℃以上高温环境中的使用寿命，满足高温烟气过滤行业的使用需要。
本发明的技术解决方案如下它包括玻璃纤维基布和聚四氟乙烯表面膜，其特征在于首先用后处理剂对玻璃纤维基布进行浸渍、烘干、后处理，然后与聚四氟乙烯表面膜进行高温热压；后处理剂包括含氟聚合物、含氟硅烷偶联剂、成膜剂，其组份如下(重量百分比)含氟聚合物乳液8-20％含氟硅烷偶联剂0.2-2.0％成膜剂乳液或水溶液1-8％；余量 水。
在本发明中含氟聚合物为以下品种之一1)THV(四氟乙烯、六氟丙烯与偏氟乙烯的共聚物)；2)PFA(四氟乙烯与全氟乙烯的共聚物)；3)FEP(四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物)；4)PTFE(聚四氟乙烯)；5)以上四种物质的混合物，其中按重量百分比计算THV、PFA、FEP各占5～15％，PTFE占55～85％。含氟聚合物的固含量按重量百分比计算为50～60％。
含氟硅烷偶联剂为N-全氟烷基磺酰基、丙基三乙氧基硅烷(DF-922)偶联剂。硅烷偶联剂YnSiX(4-n)(n＝1-3)对玻纤布表面处理时，首先X基团水解形成反应性Si-OH基团，接着Si-OH基团与玻纤布表面的Si-OH基团发生脱水反应，形成键合的硅氧烷键。含氟聚合物与硅烷偶联剂中含氟的Y基团产生极性吸附，从而发生高分子链物理缠绕；同时含氟聚合物中氟原子提供未共用电子对与硅烷偶联剂中含氨基团提供氢原子而形成氢键结合，从而将含氟聚合物与硅烷偶联剂连接到一起。硅烷偶联剂在玻璃纤维布和含氟聚合物之间起到“桥梁”似的作用，将玻璃纤维布与含氟聚合物两种物质紧密的连接在一起。
成膜剂为以下品种之一1)聚氨酯；2)聚丙烯酸酯，按重量百分比计算固含量为38-40％的乳液或水溶液。
众所周知，玻璃纤维是一种无机材料，聚四氟乙烯是一种化学惰性很强的有机材料，两者通过一般的高分子胶粘剂覆合，牢固度显然不够，很容易出现脱膜、裂膜等问题，尤其在高温条件下使用，问题更为突出。本发明通过后处理剂的处理，在玻璃纤维基布上就形成了一层带有含氟聚合物、含氟偶联剂的薄膜。此薄膜不但有常规后处理所产生的优良的耐酸、耐碱、耐折性能，从而提高防污、憎油、防腐效果，更重要的是此薄膜中的含氟聚合物与聚四氟乙烯膜都属于有机高分子材料，具有相同的极性，熔点和熔融黏度均相近，更易于融合到一起。含氟聚合物和聚四氟乙烯膜在高温加热下，高分子链的活性增强，更有利于高分子链在两高分子物质表面互相渗透、缠绕、连结。从而达到与膨化微孔聚四氟乙烯薄膜在高温热压条件下熔融覆合，有效地解决了玻璃纤维这一无机材料与聚四氟乙烯这种有机惰性材料牢固结合的难题。从表1-6中的实验数据可知，它的最高使用温度可达260℃；覆合牢度在0.50-0.80MPa之间，大大超过了现有产品水平(国家环保总局发布的《环境保护产品认定技术要求袋式除尘器用覆膜滤料》规定覆合牢度大于或等于0.025MPa)。
本发明采用的膨化微孔聚四氟乙烯薄膜，微孔直径约为0.2～3微米，因此在使用过程中，对1微米以上的粉尘可以做到100％的收集，对1微米以下的微细粉尘可以达到99％以上的收尘效率。另外本发明采用的薄膜在保证微孔直径的情况下，提高了孔隙率，孔隙率达90％以上，从而提高了其透气性。同时由于聚四氟乙烯材料本身固有的表面光滑性能等特点，使得覆合后的聚四氟乙烯覆膜过滤材料，具有优良的“表面过滤”特性，避免传统深层过滤带来的滤料堵塞现象，过滤阻力低，清灰次数少，因此大大延长了覆膜过滤材料的使用寿命，原产品在一般的工况条件下使用寿命只有1年，现在可以使用3年。其他有关性能指标见表6。
此外，其外表美观、过滤效果好、使用寿命长等优点，在滤料市场脱颖而出，深受欢迎，广泛应用于水泥、冶金等行业的烟尘净化及物料回收。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
1、配制含氟聚物的后处理剂。
实施例1-22的后处理剂具体配方见表1-5。按重量百分比计算称料，搅拌均匀后置于幅宽2m化学处理炉的浸料槽中。
2、用步骤1制得的后处理剂对玻璃纤维布进行后处理。
将无碱膨体纱玻璃纤维布穿过储布架，经过均速(2m/min)放布装置到装有后处理剂的梯形浸料槽，玻璃纤维布浸渍后进入热风烘箱，在处理炉(温度为220-320℃)中烘干处理，在经过三遍热烘以后再经过恒张力控制装置，由收卷装置收卷。
3、覆合。在热压辊前，将膨化微孔聚四氟乙烯薄膜(市售，规格FM10(F)-4-120A))展开，铺在经过步骤2处理的玻璃纤维布上，以均匀的速度(2m/min)通过高温热辊进行热压覆合。
表1中的实施例1-4，热压温度为320℃，热压压力为5MPa；表2中的实施例5-7，热压温度为260℃，热压压力为5MPa；表3中的实施例8-11，热压温度为280℃，热压压力为4MPa；表4中的实施例12-15，热压温度为370℃，热压压力为3MPa；表5中的实施例16-19，热压温度为300℃，热压压力为3MPa。
表1-5中原料组份配比均为重量百分比，其中四氟乙烯、六氟丙烯与偏氟乙烯共聚物(THV)固含量为50％，四氟乙烯与全氟乙烯共聚物(PFA)固含量为50％，四氟乙烯与六氟丙烯共聚物(FEP)固含量为50％，聚四氟乙烯PTFE固含量为60％，聚氨酯的固含量为40％，聚丙烯酸酯固含量为38％。
表1
表2
表3
表4
表5
注在本表中的THV、PET、FEP、PTFE混合液中THV、PFA、FEP各占混合体总量的10％，PTFE占混合体的70％。
表6玻纤覆膜滤料性能检测指标及应用指标
权利要求
1.耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料，它包括玻璃纤维基布和聚四氟乙烯表面膜，其特征在于首先用后处理剂对玻璃纤维基布进行浸渍、烘干处理，然后与聚四氟乙烯表面膜进行高温热压复合。
2.根据权利要求1所述的耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料，其特征在于，后处理剂包括含氟聚合物、含氟硅烷偶联剂、成膜剂，其重量百分比组份如下含氟聚合物乳液 8-20％；含氟硅烷偶联剂 0.2-2.0％；成膜剂乳液或水溶液 1-8％；余量 水。
3.根据权利要求1所述的耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料，其特征在于，含氟聚合物为以下品种之一1)四氟乙烯、六氟丙烯与偏氟乙烯共聚物；2)四氟乙烯与全氟乙烯的共聚物；3)四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物；4)聚四氟乙烯；5)以上四种物质的混合物，其中按重量百分比计算前三种各占5～15％，第四种占55～85％。
4.根据权利要求1所述的耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料，其特征在于含氟聚合物的固含量按重量百分比计算为50～60％。
5.根据权利要求1所述的耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料，其特征在于含氟硅烷偶联剂为N-全氟烷基磺酰基、丙基三乙氧基硅烷偶联剂。
6.根据权利要求1所述的耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料，其特征在于成膜剂为以下品种之一1)聚氨酯；2)聚丙烯酸酯。
7.根据权利要求6所述的耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料，其特征在于成膜剂固含量按重量百分比计算为38-40％。
8.根据权利要求1所述的耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料，其特征在于，用后处理剂对玻璃纤维基布进行浸渍、烘干处理时的技术参数如下浸渍处理速度为1-3m/min，烘干温度为220-320℃，共烘三遍。
9.根据权利要求1所述的耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料，其特征在于，玻璃纤维基布和聚四氟乙烯表面膜高温热压复合的参数如下温度260-370℃；压力3-5MPa；在热压辊上处理的速度是1-3m/min。
10.根据权利要求1所述的耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料，其特征在于聚四氟乙烯表面膜微孔直径Φ＝0.2-3μ，孔隙率达90％以上。
全文摘要
耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料，涉及对现有聚四氟乙烯复合膜过滤材料的改进它包括玻璃纤维基布和聚四氟乙烯表面膜，其特征在于首先用后处理剂对玻璃纤维基布进行浸渍处理，然后与聚四氟乙烯表面膜进行高温热压。本发明中成膜剂乳液、含氟硅烷偶联剂与氟聚合物乳液在玻璃纤维基布上形成一层薄膜，此薄膜不但提高防污、憎油、防腐效果，而且它与膨化微孔聚四氟乙烯薄膜在高温热压条件下会发生熔融覆合，从而有效地解决了玻璃纤维这一无机材料与聚四氟乙烯这种有机惰性材料熔融覆合的难题，使二者覆合牢固度大大提高。
文档编号B01D71/36GK1768912SQ200510094768
公开日2006年5月10日 申请日期2005年10月13日 优先权日2005年10月13日
发明者严荣楼, 梁正海, 王小兵, 梁生宪, 项朝卫, 时志权, 陆健, 宋云鹏, 张万平, 徐涛, 周华, 刘金芝, 李淑晶 申请人:中材科技股份有限公司