共混型纤维,包含所述纤维的无纺织物、过滤材料及其制造方法
【专利说明】共混型纤维，包含所述纤维的无纺织物、过滤材料及其制造 方法
[0001] 本申请要求于2015年1月14日申请的中国专利申请CN201510017332. 5的优先 权。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维，包含所述纤维无纺织物，包含 所述无纺织物的过滤材料，包含所述过滤材料的过滤装置，及其上述制品的制备方法。
【背景技术】
[0003] 随着环境标准的日趋严格，国家对于空气排放、水体排放的要求也越来越严格。垃 圾烧却场、燃煤锅炉、金属熔矿炉等排放出的高温气体，对其起到过滤所用的都是耐热性过 滤材料。对于滤料性能，包括过滤效率、使用范围、使用寿命、滤料强度等要求也日益提高， 这也将导致滤料加工技术的进一步发展。而影响滤料性能的主要因素就是滤料的选材，关 于构成耐热性过滤材料的纤维，选用的都是在耐热性以及耐化学药品性方面具有优异性能 的纤维。耐热性纤维有玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、聚亚苯基硫醚纤维、芳砜纶纤维、间 位芳香族聚酰胺纤维、对位芳香族聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、聚四氟乙烯纤维等。这些纤 维都非常适合用作耐热性过滤材料。上述耐热性过滤材料使用在垃圾烧却、燃煤锅炉、金属 熔矿炉等高温烟气的处理。
[0004] 由于高温烟气中含有腐蚀性气体，这些腐蚀性气体对耐热性过滤材料会有化学方 面的劣化。为满足上述要求，许多由于优异性能的材料被研制成过滤介质。其中，含氟纤维 (特别是聚四氟乙烯）是其中的佼佼者。聚四氟乙烯具有使用温度范围广（-250~260°C)、 化学稳定性好、介电性能优良、自润滑性及防粘性等一系列独持的性能，其应用范围极广。 以聚四氟乙烯制成的PTFE纤维，主要优点是独特的耐化学性，包括所有已知的酸、碱、卤素 及氧化剂等。它的耐化学性在所有商业有机纤维中是最高的。由PTFE纤维制成的过滤材 料可长期用于260°C高温环境，瞬间温度300°C，在高温下强度保持率高，是目前滤料中耐 化学腐蚀性最好的一种滤料，可耐受各种酸碱及强氧化物的腐蚀，水解稳定性和阻燃性都 很好，具有较高的过滤效率和良好的清灰性能，具有很高的性价比，适合在电力燃煤锅炉、 垃圾焚烧炉上使用。但该种纤维多为膜结构切割而成，纤维呈扁平状，没有卷曲，纤维宽度 不均匀，纤维间易发生粘连，且具有抗蠕变性差，易变型的特点，纯PTFE滤料的高温尺寸稳 定性和蠕变性较差，限制了其在工业领域的应用。
[0005]CN201257337A公开了采用聚苯硫醚与聚四氟乙烯两种高温耐热纤维混纺后制成 纱线，而后织成滤袋的基布。但是聚苯硫醚与聚四氟乙烯两种短纤维抱合力不好，易造成制 成的混合纱线和基布强力低，从而降低滤毡的使用寿命，且滤袋在使用过程中的尺寸稳定 性还有待考察。
[0006]CN203139813U公开了一种用于高温、腐蚀性烟气净化的聚四氟乙烯过滤材料， 基布（11)由聚四氟乙烯长丝纤维与不锈钢纤维加捻并股，通过经、炜相编织而成；在基布 (11)的上、下两面对称地覆盖有无纺层（12);该无纺层（12)是聚四氟乙烯纤维或聚四氟乙 烯纤维与聚四氟乙烯纤维与聚苯硫醚、聚酰胺、聚酰胺亚胺等高性能纤维一种或多种混纺 制成。所述过滤材料具有耐高温、耐腐蚀的特点，且具有持久的防静电特性，但其使用寿命 和尚温尺寸稳定性仍有待考察。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种纤维，以及包含所述纤维无纺织物，包含所述无纺织物 的耐高温过滤材料，包含所述过滤材料的过滤装置，及其上述制品的制备方法。所述过滤材 料具有优良的过滤效率、良好的高温尺寸稳定性和高温强度保持率。
[0008] 本发明涉及一种含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维，所述纤维中包含40-98wt%的 芳香族聚酰胺，2-60wt%的聚芳砜，所述芳香族聚酰胺和聚芳砜是混合的。
[0009] 优选的，所述芳香族聚酰胺为对苯二甲酰对苯二胺、间苯二甲酰间苯二胺、聚砜酰 胺、聚对苯甲酰胺。
[0010] 优选的，所述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维（A)在10%的NaOH溶液中85°C下 浸泡5小时的强度保持率是70%以上，优选80%以上，更优选85%以上。
[0011] 优选的，所述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维（A)具有2. 5cN/dteX以上的强度， 优选 2. 5-3. 5cN/dtex，更优选 2. 8-3. 2cN/dtex。
[0012] 优选的，所述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维（A)具有280°C以上的玻璃化温度， 优选300°C以上的玻璃化温度，更优选340°C以上，最优选350°C以上。
[0013] 本发明涉及一种包含上述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维的无纺织物，所述无纺 织物包含：
[0014] 含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维（A)，所述含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维（A) 中包含40-98wt%的芳香族聚酰胺，2-60wt%的聚芳砜，所述芳香族聚酰胺和聚芳砜是混合 的；和
[0015] 含氟纤维（B)，所述含氟纤维（B)的成纤聚合物的链节单元90%以上的主链或侧 链上至少含有1个氟原子。
[0016] 优选的，所述含氟纤维（B)选自四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（FEP)、聚四氟乙烯全 氟烷基乙烯基醚（PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE)、聚四氟乙烯（PTFE)、经过表面氟化 处理聚合物纤维中的一种或两种以上的混合物。
[0017] 更优选的，所述含氟纤维（B)为聚四氟乙烯（PTFE)。
[0018] 优选的，所述的无纺织物中，含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维（A)重量比为 10% -90%，含氟纤维（B)的重量比为10% -90%;更优选的，含砜基的共混型芳族聚酰胺 纤维（A)重量比为15% -60%，含氟纤维⑶的重量比为40% -85%;最优选的，含砜基的 共混型芳族聚酰胺纤维（A)重量比为20% -50%，含氟纤维（B)的重量比为50% -80%。
[0019] 优选的，所述无纺织物中，还含有选自聚苯硫醚（PPS)(用于提高耐化学性）、聚酰 亚胺（提高过滤效率）、对位芳纶（增加织物的强度）、间位芳纶、芳砜纶、聚恶二唑纤维、玻 璃纤维、玄武岩纤维、石英纤维、硅石-氧化铝纤维、氧化铝纤维、硅石纤维、氧化锆纤维、钛 酸钾晶须纤维、石棉、碳纤维、富铝红柱石纤维、硅铝酸盐纤维、铝硼硅酸盐纤维、二氧化钛 纤维中的一种或两种以上。
[0020] 优选的，所述无纺织物具有在250°C高温条件下平铺200小时后，纵向热收缩率小 于3 %，优选小于2. 5 %，更优选小于2 %。
[0021] 优选的，所述无纺织物具有在250°C高温条件下平铺200小时后，横向热收缩率小 于3 %，优选小于2. 5 %，更优选小于2 %。
[0022] 优选的，所述无纺织物具有在250°C高温条件下垂直悬挂24小时后，纵向伸长率 小于2%，优选小于1.8%，更优选小于1.5%。
[0023] 优选的，本发明的无纺织物在250°C的温度下进行7天的热处理，其横向强力保持 率为大于95%。
[0024] 优选的，本发明的无纺织物在250°C的温度下进行7天的热处理，其纵向强力保持 率为大于95%。
[0025] 本发明涉及包含上述无纺织物的过滤材料，所述过滤材料包含无纺织物；
[0026]所述无纺织物包含：含砜基的共混型芳族聚酰胺纤维（A)，所述含砜基的共混型 芳族聚酰胺纤维（A)中包含40-98wt%的芳香族聚酰胺，2-60wt%的聚芳砜，所述芳香族 聚酰胺和聚芳砜是混合的；和含氟纤维（B)，所述含氟纤维（B)的成纤聚合物的链节单元 90%以上的主链或侧链上至少含有1个氟原子。
[0027] 优选的，所述过滤材料还包含一种补强织物。
[0028] 优选的，所述过滤材料具有在250°C高温条件下平铺200小时后，纵向热收缩率小 于3 %，优选小于2. 5 %，更优选小于2 %。
[0029] 优选的，所述过滤材料具有在250°C高温条件下平铺200小时后，横向热收缩率小 于3%，优选小于2. 5%，更优选小于2%。
[0030] 优选的，所述过滤材料具有在250°C高温条件下垂直悬挂200小时后，纵向伸长率 小于2%，优选小于1.8%，更优选小于1.5%。
[0031] 优选的，本发明的过滤材料在250°C的温度下进行7天的热处理，其横向强力保持 率为大于95%。
[0032] 优选的，本发明的过滤材料在250°C的温度下进行7天的热处理，其纵向强力保持 率为大于95%。
[0033] 优选的，所述补强织物为平纹组织、二层织物、三层织物、斜纹组织、锻纹组织、起 绒斜纹组织。
[0034] 在一些实施方式中，所述补强织物包含的纤维选自对位芳族聚酰胺纤维、间位芳 族聚