一种聚苯醚与活性炭烧结成型的过滤材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于气尘分离过滤材料领域，具体涉及一种聚苯醚与活性炭烧结成型的过 滤材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 火力发电厂，钢铁企业的炼铁、炼钢、炼焦，乳钢企业的热轧、精轧、冷轧、初轧，钢 管企业的焊接线，水泥行业，石灰行业，烟草行业，玻璃行业，矿山以及军工行业等在生产过 程中排放大量粉尘。例如，冷轧酸再生车间粉尘温度到达127°C，且粉尘气体内含有大量的 盐酸气雾。目前大部分采用布袋过滤。但纤维编织物的网状结构很容易堵塞，堵塞后过滤 性能很差需要经常更换才能保持设备除尘效率，使用周期短。
[0003] CN103146137A公开了一种自吸附游离甲醛和游离苯酚的酚醛树脂制备方法，包括 在80°C - 200°C条件下加入丙二醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、苯胺醚、聚苯醚、乙二醇和丙二醇 的混合物以及聚乙烯吡咯烷酮反应1 一 3小时制备成混合物备用，向反应釜中加入苯酚和 碱催化剂氢氧化钠，再将温度降至40°C - 50°C，加入二氧化铈粉体、活性炭粉体、硅藻矿物 粉体及具有阻燃防火功效的氢氧化铝粉体和季戊四醇粉体，测得20°C - 25°C下的粘度为 5000 -1000 OPa即为成品。根据该申请，其树脂具有高韧性，游离甲醛及游离苯酚自吸附率 高、释放量极少的特点。
[0004] 然而，本领域仍然需要一种能用于上述工业应用的过滤材料。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种过滤材料。本发明的过滤材料含有聚苯醚树脂和任选的活性炭， 或由聚苯醚树脂和任选的活性炭组成。应理解，本发明所述的"由聚苯醚树脂和任选的活性 炭组成"、"由聚苯醚树脂和任选的活性炭烧结制成"或类似描述并非将过滤材料的组成限 定成仅含有聚苯醚树脂和任选的活性炭，其意指过滤材料中用到的树脂成分为聚苯醚树脂 (包括改性的聚苯醚树脂），可以加入其它的非树脂成分，例如相容剂等。
[0006] 在具体的实施例中，本发明的过滤材料以聚苯醚作为基体材料，加入一定比例的 活性炭细颗粒并配以特定相容剂，经高速搅拌混合均匀后作为原料加入模具内，在加热箱 内烧结成一定形状的制品。该制品具有全贯通的微孔结构，作为气体过滤材料时可容气体 通过并阻断粉尘的通过，从而起到过滤含尘气体的效果。
[0007] 因此，在一具体实施例中，本发明的过滤材料含有聚苯醚、聚苯乙烯、氢化苯乙 烯-丁二烯-苯乙烯（SEBS)和任选的活性炭，或由这些材料组成。
[0008] 在一具体实施例中，在260°C、5. Okgf根据ASTM D 1238测得的聚苯醚的熔融指数 小于5g/10min，优选小于3g/10min。
[0009] 在一具体实施例中，聚苯醚、聚苯乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的用量配比 为：100重量份：5 - 30重量份：1 一 10重量份。
[0010] 在一具体实施例中，聚苯醚、聚苯乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的用量配比 为：100重量份：10 - 20重量份：3 - 6重量份。
[0011] 在一具体实施例中，聚苯醚、聚苯乙烯、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和活性炭的 用量配比为：1〇〇重量份：5 - 30重量份：1 一 10重量份：3 - 20重量份。
[0012] 在一具体实施例中，聚苯醚、聚苯乙烯、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和活性炭的 用量配比为：100重量份：10 - 20重量份：3 - 6重量份：5 - 15重量份。
[0013] 在一具体实施例中，聚苯醚的颗粒大小在20目以上。
[0014] 在一具体实施例中，聚苯醚颗粒中，20 % - 50 %的颗粒大小（d)为20 - 60目（20 目彡 d < 60 目），30 % - 80 % 为 60 - 100 目（60 目 < d 彡 100 目），0 % - 30 % 为 100 目 以上（d>100目）。各范围的颗粒的百分比之和等于100%。
[0015] 在一具体实施例中，聚苯醚颗粒含有30 % - 40 %的20 - 60目（20目< d < 60 目）的颗粒，40% - 70%的60 - 100目（60目< d彡100目）的颗粒和0% - 20%的100 目以上（d > 100目）的颗粒，其中，各大小范围内的颗粒的百分比之和等于100%。
[0016] 在一具体实施例中，活性炭颗粒为10 - 200目，优选60 - 100目。
[0017] 在一具体实施例中，所述过滤材料的使用温度在120°C以上。
[0018] 在一具体实施例中，过滤材料内部具有2 - 10 μ m大小的网络状通孔，其中，所述 网络状通孔是各向同性的三维空间结构。
[0019] 在一具体实施例中，过滤材料的厚度通常为4mm。
[0020] 本发明第二方面提供一种过滤材料的制备方法，该方法包括：将搅拌均匀的聚苯 醚颗粒、聚苯乙烯、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和任选的活性炭的混合物置于模具中，在 不高于聚苯醚的结晶温度下烧结，冷却后获得所述过滤材料。
[0021] 在一具体实施例中，搅拌在100 - 130°C、优选110 - 120°C下进行。
[0022] 在一具体实施例中，搅拌持续1 一 4小时，通常2 - 3小时。
[0023] 在一具体实施例中，以800-1300rpm/min进行搅拌。
[0024] 在一具体实施例中，烧结在惰性气体中进行。
[0025] 在一具体实施例中，惰性气体为氮气。
[0026] 在一具体实施例中，烧结在220 - 290°C下进行。
[0027] 在一具体实施例中，烧结时间为2 - 8小时，通常为3 - 6小时。
[0028] 在一具体实施例中，聚苯醚颗粒中，20 % - 50 %的颗粒大小（d)为20 - 60目（20 目彡 d < 60 目），30 % - 80 % 为 60 - 100 目（60 目 < d 彡 100 目），0 % - 30 % 为 100 目 以上（d>100目）。各范围的颗粒的百分比之和等于100%。
[0029] 在一具体实施例中，聚苯醚颗粒含有30 % - 40 %的20 - 60目（20目< d < 60 目）的颗粒，40% - 70%的60 - 100目（60目< d彡100目）的颗粒和0% - 20%的100 目以上（d > 100目）的颗粒，其中，各大小范围内的颗粒的百分比之和等于100%。
[0030] 在一具体实施例中，活性炭颗粒为10 - 200目，优选60 - 100目。
[0031 ] 本发明第三方面涉及采用本发明方法制备得到的过滤材料。
[0032] 本发明第四方面涉及本发明过滤材料在钢铁行业，水泥行业，石灰行业，烟草行 业，玻璃行业，矿山以及军工行业中过滤粉尘中的用途。
[0033] 本发明第五方面还包括聚苯醚树脂作为主要过滤成分在制备过滤材料中的应用。
[0034] 本发明的过滤材料具有耐热，耐磨，耐腐蚀，难燃，无毒，刚性大等显著优点。目前 市场上使用的同类过滤材料通常使用超高分子量聚乙烯作为基体材料，因而使用温度仅仅 只能达到80°C左右，而本发明的过滤材料长期使用温度为127°C，短暂使用温度更可高达 150°C。从而扩大了使用范围和应用场合。
【附图说明】
[0035] 图1显示三球成孔模型。
[0036] 图2显示样品过滤效率性能测试用的测量装置。1，风机；2、高效空气过滤器；3,直 管段；4,气溶胶入口；5,稳定段；6,过滤前静压环；7,过滤前采样段管；8,被测过滤器；9， 过滤后静压环；10,变径管；11，直管段；12,流量计；13,过滤后采样管；14,阀门；15,稀释 器；16,粒子采样系统；17,微压计；18,温度计；19,湿度计。
【具体实施方式】
[0037] 聚苯醚化学名称为聚2, 6-二甲基-1，4-苯醚，简称PPO或PPE，具有如下结构式：
[0038]
【主权项】
1. 一种过滤材料，其特征在于，所述过滤材料由聚苯醚树脂和任选的活性炭烧结制成。
2. 如权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述过滤材料由聚苯醚树脂和活性炭 烧结制成，其中，所述聚苯醚树脂与活性炭的比例为每100重量份聚苯醚树脂3~20重量 份活性炭。
3. 如权利要求1或2所述的过滤材料，其特征在于，所述聚苯醚树脂为物理改性聚苯醚 树脂。
4. 如权利要求1 一 3中任一项所述的过滤材料，其特征在于，所述过滤材料具有以下一 个或多个特征： (1) 在260°C、5. Okgf根据ASTM D 1238测得的聚苯醚的熔融指数小于5g/10min ; (2) 所述过滤材料还含有聚苯乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，用于对所述聚苯醚 实施物理改性； (3) 聚苯醚、聚苯乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的用量配比为：100重量份：5 - 30重量份：1 一 10重量份； (4) 聚苯醚、聚苯乙烯、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和活性炭的用量配比为：100重量 份：5 - 30重量份：1 一 10重量份：3 - 20重量份；和 (5) 所述过滤材料内部具有2 - IOym大小的网络状通孔，其中，所述网络状通孔是各 向同性的三维空间结构。
5. -种制备过滤材料的方法，其特征在于，该方法包括：将聚苯醚颗粒、聚苯乙烯、氢 化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和任选的活性炭的混合物置于模具中，在不高于聚苯醚的结晶 温度下烧结，冷却后获得所述过滤材料。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下一个或多个特征： (1) 所述混合物预先在100 - 130°C、优选110 - 120°C下搅拌均匀； (2) 搅拌持续1 一 4小时； (3) 搅拌转速为 800 - 1300rpm/min ; (4) 烧结在惰性气体，如氮气中进行； (5) 烧结在220 - 290 °C下进行； (6) 烧结时间为2 - 8小时； (7) 聚苯醚颗粒中，20% - 50%的颗粒大小d为20目彡d < 60目，30% - 80%为60 目< d彡100目，0%- 30%为d > 100目，各范围的颗粒的百分比之和等于100% ;和 (8) 活性炭颗粒为10 - 200目，优选60 - 100目。
7. 如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一个或几个特征： (a) 在260°C、5. Okgf根据ASTM D 1238测得的聚苯醚的熔融指数小于5g/10min ; (b) 聚苯醚、聚苯乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的用量配比为：100重量份：5 - 30重量份：1 一 10重量份； (C)聚苯醚、聚苯乙烯、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和活性炭的用量配比为：1〇〇重量 份：5 - 30重量份：1 一 10重量份：3 - 20重量份； (d) 聚苯醚颗粒中，30% - 40%的颗粒大小d为20 - 60目，40% - 70%为60 - 100 目和0% - 20%为100目以上；其中，各大小范围内的颗粒的百分比之和等于100% ;和 (e) 所述过滤材料内部具有2 - IOym大小的网络状通孔，其中，所述网络状通孔是各 向同性的三维空间结构。
8. 采用权利要求5 - 7中任一项所述的方法制备得到的过滤材料。
9. 权利要求1 一 4中任一项所述的过滤材料或权利要求8所述的过滤材料在钢铁行 业，水泥行业，石灰行业，烟草行业，玻璃行业，矿山以及军工行业中过滤粉尘中的用途。
10. 聚苯醚树脂作为主要过滤成分和任选的活性炭在制备过滤材料中的应用。
【专利摘要】本发明涉及聚苯醚与活性炭烧结成型的过滤材料及其制备方法。具体而言，本发明提供一种过滤材料，所述过滤材料由聚苯醚树脂和任选的活性炭烧结制成。本发明还涉及该过滤材料的制备方法及其用途。本发明的过滤材料具有耐热，耐磨，耐腐蚀，难燃，无毒，刚性大等显著优点，长期使用温度高达127℃，短暂使用温度更可高达150℃。
【IPC分类】B01D46-30, B01D39-02
【公开号】CN104740932
【申请号】CN201510186232
【发明人】张勇
【申请人】上海超高工程塑料有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月17日