一种高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备方法与流程

文档序号:14718865发布日期:2018-06-16 23:56阅读:232来源:国知局

本发明涉及一种高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备方法,属于环保装备技术领域。



背景技术:

我国是燃煤大国,针对燃煤过程中排放大量的有毒气体和粉尘,为了控制燃煤火电厂燃烧排放粉尘颗粒,目前,一般采用滤袋为核心的袋式除尘器或电袋复合除尘器,通过对有毒气体和粉尘进行过滤,达到降低或消除有害物质排放的要求。目前电厂最常用的滤袋为聚苯硫醚(PPS)复合滤袋,其优点是适合于使用高硫煤的场所,同时具有较高的耐腐蚀、耐高温以及氧含量工况条件下,滤料的抗高温性能和耐氧化性能优异,性价比高。

但是,该类聚苯硫醚复合滤料针对供暖锅炉来说,防水防油效果较差,在此环境下工作的滤料使用寿命较低,现有的防水防油性能的滤料大都在滤料压光、烧毛工艺后,通过单独的“拒水拒油整理”工艺进行滤料功能改进,该工艺流程如图1所示,其中滤料依次通过退卷装置1、第一张力装置2、浸渍液3、压辊4、烘箱5、第二张力装置6、卷绕装置7,由于滤料在经过浸渍液3后需要受压辊4轧辊,受压辊压力和速度影响会直接导致滤料的浸渍层厚度不均匀,且其浸渍液多粘附在滤料上的间隙内,干燥后易与滤料分离,浸渍层保持效果较差,因而造成该工艺生产的防水防油滤料的防水防油性能会逐渐衰减,使用寿命较低。



技术实现要素:

为解决现有技术中存在的问题,本发明提供了一种高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备方法,具体技术方案如下:

一种高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备方法,所述滤料为经过疏水处理的聚苯硫醚纤维采用“开松→混棉→梳理→铺网→针刺→压光→烧毛→产品”工艺制成。

作为上述技术方案的改进,所述经过疏水处理的聚苯硫醚纤维为表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维。

作为上述技术方案的改进,所述表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维中,Fe3O4/TiO2疏水层与聚苯硫醚纤维重量比为3%~8%:92%~97%。

作为上述技术方案的改进,所述表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维的制备方法包括以下步骤:步骤一,Fe3O4/TiO2颗粒的制备;步骤二,聚苯硫醚纤维颗粒与Fe3O4/TiO2颗粒的混合;步骤三,熔融纺丝;

所述步骤一中,先制备防水防油Fe3O4/TiO2颗粒;

所述步骤二中,将步骤一得到的Fe3O4/TiO2颗粒与聚苯硫醚颗粒均匀混合,干燥后得到混合颗粒;

所述步骤三中,将混合颗粒进行螺杆挤压熔融,再进行纺丝操作,得到表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维。

上述技术方案将聚苯硫醚纤维进行疏水处理,从而避免了现有技术中采用单独的“拒水拒油整理”工艺进行造成了浸渍层厚度不均匀,有效的滤料产品使用后防水防油性能衰减的问题,并且生产工艺中减少了“拒水拒油整理”步骤,提高了生产效率,有益效果显著。

附图说明

图1为背景技术中防水防油滤料中“拒水拒油整理”的工艺流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备方法,其特征在于,所述滤料为经过疏水处理的聚苯硫醚纤维采用“开松→混棉→梳理→铺网→针刺→压光→烧毛→产品”工艺制成,其中,经过疏水处理的聚苯硫醚纤维为表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维,表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维中,Fe3O4/TiO2疏水层与聚苯硫醚纤维重量比为3%~8%:92%~97%。

上述技术方案将聚苯硫醚纤维进行疏水处理,从而避免了现有技术中采用单独的“拒水拒油整理”工艺进行造成了浸渍层厚度不均匀,有效的滤料产品使用后防水防油性能衰减的问题,并且生产工艺中减少了“拒水拒油整理”步骤,提高了生产效率,有益效果显著。

上述表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维的制备方法包括以下步骤:

步骤一,Fe3O4/TiO2颗粒的制备:

(1)Fe3O4颗粒的制备,向七水合硫酸亚铁中滴加氨水,35℃~45℃恒温水浴,调节PH值为9,搅拌30min~60min,反应完成后用磁铁分离产物,并用二次水清洗,放入干燥箱内干燥得到Fe3O4颗粒,此时的Fe3O4颗粒可以直接用于第(2)步,也可以继续对Fe3O4颗粒表面进行改性,可以通过油酸修饰,具体可采用以下步骤:将制备好的Fe3O4粒子分散在二次水中,加入适量油酸钠后,恒温50℃水浴搅拌15min~30min,停止搅拌后静置并用磁铁分离,用二次水、无水乙醇和丙酮洗涤若干次,放入真空干燥箱中干燥得到改性处理的Fe3O4颗粒,该改性处理能够有效减小磁性Fe3O4颗粒之间的相互聚集,从而使Fe3O4颗粒的尺寸和大小更为均匀,提高Fe3O4颗粒的分散性;

(2)Fe3O4/TiO2颗粒的制备,先将Fe3O4颗粒均匀的分散在乙醇中,加入到氨水中,超声分散,在60℃~75℃搅拌并向的分散液中滴加钛酸四丁酯的乙醇溶液,加入乙酰丙酮,Fe3O4颗粒、乙醇、氨水、钛酸四丁酯的乙醇溶液、乙酰丙酮质量比为1:480~600:4~5:240~350:0.3~0.9,所述钛酸四丁酯的乙醇溶液中钛酸四丁酯的重量百分含量为3%~6%,将上述各组分混合后在60℃~75℃继续搅拌2h~4h,反应完全后过滤,将固体颗粒溶解到水和乙醇组成的混合液中得到Fe3O4/TiO2颗粒的混合溶液,该步骤中氨水的作用有两个,一是碱性环境保护Fe3O4颗粒稳定存在,二是有利于钛酸四丁酯生成TiO2颗粒,其中乙酰丙酮的作用的抑制钛酸四丁酯快速水解;

(3)Fe3O4/TiO2颗粒表面修饰,向步骤(2)的混合溶液中加入全氟硅烷或十八烷基硅烷,搅拌18h~30h,经过分离和洗涤后得到防水防油Fe3O4/TiO2颗粒,该步骤中的作用是在步骤(2)构造的Fe3O4/TiO2颗粒的粗糙表面上,加入全氟硅烷或十八烷基硅烷进行疏水修饰,从而提高其防水防油的功能;

步骤二,聚苯硫醚纤维颗粒与Fe3O4/TiO2颗粒的混合:将步骤一得到的Fe3O4/TiO2颗粒与聚苯硫醚颗粒均匀混合,真空转鼓中干燥10h以上,干燥温度为130℃~150℃,干燥后得到混合颗粒,该步骤中,混合颗粒中Fe3O4/TiO2颗粒与聚苯硫醚颗粒的重量比为3%~8%:92%~97%;

步骤三,熔融纺丝:将混合颗粒进行螺杆挤压熔融,螺杆挤压熔融温度为280℃~310℃,该熔融过程分为三段,第一段螺杆温度控制在280℃~295℃,第二阶段温度控制在290℃~310℃,第三段螺杆温度控制在290℃~310℃,然后再进行纺丝操作,纺丝操作采用平牵工艺,平牵工艺的纺丝温度在280℃~300℃,平牵速度控制在600m/min~720m/min,平牵温度控制在80℃~110℃,定型温度控制在100℃~145℃,牵伸比1.35~1.55,得到具有防水防油功能的聚苯硫醚纤维。

下面结合具体实施例进行详细阐述。

实施例一

按照以下步骤进行高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备,首先,进行表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维的制备:

步骤一,Fe3O4/TiO2颗粒的制备:

(1)Fe3O4颗粒的制备,向七水合硫酸亚铁中滴加氨水,35℃恒温水浴,调节PH值为9,搅拌30min,反应完成后用磁铁分离产物,并用二次水清洗,放入干燥箱内干燥得到Fe3O4颗粒,将制备好的Fe3O4粒子分散在二次水中,加入适量油酸钠后,恒温50℃水浴搅拌15min,停止搅拌后静置并用磁铁分离,用二次水洗涤两次,放入真空干燥箱中干燥得到改性处理的Fe3O4颗粒;

(2)Fe3O4/TiO2颗粒的制备,先将Fe3O4颗粒均匀的分散在乙醇中,加入到氨水中,超声分散,60℃搅拌并向的分散液中滴加钛酸四丁酯的乙醇溶液,加入乙酰丙酮,Fe3O4颗粒、乙醇、氨水、钛酸四丁酯的乙醇溶液、乙酰丙酮质量比为1:486:4.1:243:0.3,所述钛酸四丁酯的乙醇溶液中钛酸四丁酯的重量百分含量为3%,将上述各组分混合后在60℃继续搅拌2h,反应完全后过滤,将固体颗粒溶解到水和乙醇组成的混合液中得到Fe3O4/TiO2颗粒的混合溶液;

(3)Fe3O4/TiO2颗粒表面修饰,向步骤(2)的混合溶液中加入全氟硅烷,搅拌18h,经过分离和洗涤后得到防水防油Fe3O4/TiO2颗粒;

步骤二,聚苯硫醚纤维颗粒与Fe3O4/TiO2颗粒的混合:将步骤一得到的Fe3O4/TiO2颗粒与聚苯硫醚颗粒均匀混合,真空转鼓中干燥12h,干燥温度为130℃,干燥后得到混合颗粒,其中Fe3O4/TiO2颗粒占混合颗粒的4%,聚苯硫醚颗粒占96%;

步骤三,熔融纺丝:将混合颗粒进行螺杆挤压熔融,螺杆挤压熔融温度为290℃,分三段熔融,第一段螺杆温度控制在286℃,第二阶段温度控制在297℃,第三段螺杆温度控制在300℃,然后再进行纺丝操作,纺丝操作采用平牵工艺,纺丝温度在286℃,平牵速度控制在650m/min,平牵温度控制在95℃,定型温度控制在125℃,牵伸比1.40,得到表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维。

然后,将上述方法制得的聚苯硫醚纤维经过“开松→混棉→梳理→铺网→针刺→压光→烧毛→产品”工艺制成高效防水防油聚苯硫醚滤料,将其与按照现有的具有“拒水拒油整理”工艺制备的聚苯硫醚滤料进行对比,并对其防水、防油性能进行测试,测试结果见表1。

实施例二

按照以下步骤进行高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备,首先,进行表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维的制备:

步骤一,Fe3O4/TiO2颗粒的制备:

(1)Fe3O4颗粒的制备,向七水合硫酸亚铁中滴加氨水,45℃恒温水浴,调节PH值为9,搅拌60min,反应完成后用磁铁分离产物,并用二次水清洗,放入干燥箱内干燥得到Fe3O4颗粒,将制备好的Fe3O4粒子分散在二次水中,加入适量油酸钠后,恒温50℃水浴搅拌30min,停止搅拌后静置并用磁铁分离,用二次水洗涤两次,放入真空干燥箱中干燥得到改性处理的Fe3O4颗粒;

(2)Fe3O4/TiO2颗粒的制备,先将Fe3O4颗粒均匀的分散在乙醇中,加入到氨水中,超声分散,75℃搅拌并向的分散液中滴加钛酸四丁酯的乙醇溶液,加入乙酰丙酮,Fe3O4颗粒、乙醇、氨水、钛酸四丁酯的乙醇溶液、乙酰丙酮质量比为1:588:4.9:348:0.9,所述钛酸四丁酯的乙醇溶液中钛酸四丁酯的重量百分含量为6%,将上述各组分混合后在75℃继续搅拌4h,反应完全后过滤,将固体颗粒溶解到水和乙醇组成的混合液中得到Fe3O4/TiO2颗粒的混合溶液;

(3)Fe3O4/TiO2颗粒表面修饰,向步骤(2)的混合溶液中加入全氟硅烷,搅拌18h,经过分离和洗涤后得到防水防油Fe3O4/TiO2颗粒;

步骤二,聚苯硫醚纤维颗粒与Fe3O4/TiO2颗粒的混合:将步骤一得到的Fe3O4/TiO2颗粒与聚苯硫醚颗粒均匀混合,真空转鼓中干燥12h,干燥温度为145℃,干燥后得到混合颗粒,其中Fe3O4/TiO2颗粒占混合颗粒的7%,聚苯硫醚颗粒占93%;

步骤三,熔融纺丝:将混合颗粒进行螺杆挤压熔融,螺杆挤压熔融温度为281℃,分三段熔融,第一段螺杆温度控制在295℃,第二阶段温度控制在297℃,第三段螺杆温度控制在305℃,然后再进行纺丝操作,纺丝操作采用平牵工艺,纺丝温度在290℃,平牵速度控制在610m/min,平牵温度控制在290℃,定型温度控制在130℃,牵伸比1.35,得到表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维。

然后,将上述方法制得的聚苯硫醚纤维经过“开松→混棉→梳理→铺网→针刺→压光→烧毛→产品”工艺制成高效防水防油聚苯硫醚滤料,并对其防水、防油性能进行测试,测试结果见表1。

实施例三

按照以下步骤进行高效防水防油聚苯硫醚滤料的制备,首先,进行表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维的制备:

步骤一,Fe3O4/TiO2颗粒的制备:

(1)Fe3O4颗粒的制备,向七水合硫酸亚铁中滴加氨水,50℃恒温水浴,调节PH值为9,搅拌40min,反应完成后用磁铁分离产物,并用二次水清洗,放入干燥箱内干燥得到Fe3O4颗粒,将制备好的Fe3O4粒子分散在二次水中,加入适量油酸钠后,恒温50℃水浴搅拌30min,停止搅拌后静置并用磁铁分离,用二次水洗涤两次,放入真空干燥箱中干燥得到改性处理的Fe3O4颗粒;

(2)Fe3O4/TiO2颗粒的制备,先将Fe3O4颗粒均匀的分散在乙醇中,加入到氨水中,超声分散,70℃搅拌并向的分散液中滴加钛酸四丁酯的乙醇溶液,加入乙酰丙酮,Fe3O4颗粒、乙醇、氨水、钛酸四丁酯的乙醇溶液、乙酰丙酮质量比为1:521:4.3:302:0.9,所述钛酸四丁酯的乙醇溶液中钛酸四丁酯的重量百分含量为6%,将上述各组分混合后在70℃继续搅拌3h,反应完全后过滤,将固体颗粒溶解到水和乙醇组成的混合液中得到Fe3O4/TiO2颗粒的混合溶液;

(3)Fe3O4/TiO2颗粒表面修饰,向步骤(2)的混合溶液中加入全氟硅烷,搅拌18h,经过分离和洗涤后得到防水防油Fe3O4/TiO2颗粒;

步骤二,聚苯硫醚纤维颗粒与Fe3O4/TiO2颗粒的混合:将步骤一得到的Fe3O4/TiO2颗粒与聚苯硫醚颗粒均匀混合,真空转鼓中干燥11h,干燥温度为140℃,干燥后得到混合颗粒,其中Fe3O4/TiO2颗粒占混合颗粒的5%,聚苯硫醚颗粒占95%;

步骤三,熔融纺丝:将混合颗粒进行螺杆挤压熔融,螺杆挤压熔融温度为305℃,分三段熔融,第一段螺杆温度控制在292℃,第二阶段温度控制在295℃,第三段螺杆温度控制在302℃,然后再进行纺丝操作,纺丝操作采用平牵工艺,纺丝温度在295℃,平牵速度控制在710m/min,平牵温度控制在110℃,定型温度控制在145℃,牵伸比1.50,得到表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚纤维。

然后,将上述方法制得的聚苯硫醚纤维经过“开松→混棉→梳理→铺网→针刺→压光→烧毛→产品”工艺制成高效防水防油聚苯硫醚滤料,并对其防水、防油性能进行测试,测试结果见表1。

表1聚苯硫醚滤料防水、防油性能

测试结果发现,表面复合有Fe3O4/TiO2疏水层的聚苯硫醚滤料在使用过程中起防水、防油性能稳定,抗衰变性能优异。

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