一种工业纱线、纤维织物及由其制成的柔性阳极板的制作方法

1.本发明属于大气污染物治理技术领域，尤其涉及一种燃煤电站燃煤烟气治理所需的一种工业纱线、纤维织物及由其制成的柔性阳极板。


背景技术：

2.湿式静电除尘器(以下简称“湿电”)是《燃煤电厂超低排放烟气治理工程技术规范》(hj 2053-2018)中的规定技术装备，能够处理经过湿法脱硫后的湿饱和烟气，通过降低烟气中的酸雾滴、细颗粒物含量，使出口烟气中颗粒物达到“超低”，甚至更低指标。其大规模应用做出了燃煤发电行业应有的贡献。同时，湿电也是“打赢蓝天保卫战”、推进钢铁等非电行业实施超低排放改造的重要技术手段。收尘极板是湿电核心部件。按极板材质不同，湿电可分为不锈钢极板、玻璃钢极板、柔性极板三大技术序列。
3.湿式静电除尘器在工作过程中内部存在高压电场，其安全性不容忽视。收尘极板是湿式静电除尘器的核心部件，用于实现集尘、冲洗功能，其自身安全性对湿式静电除尘器整体安全性能影响巨大。目前，专利cn112011879 b公开了一种用作湿式静电除尘器的收尘极板材料的纤维织物，使用阻燃聚酯切片纺丝制成阻燃纱线，并对阻燃纱线进行阻燃油脂整经处理，在经后续加工制成纤维织物。所述纤维织物用于制作湿式静电除尘器的收尘阳极。
4.阻燃聚酯切片为磷系阻燃材料(有机磷酸酯等)从分子层面与涤纶(聚酯分子)结合形成。磷系阻燃材料包括磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、丁苯系磷酸酯、丙苯系磷酸酯等。磷酸酯类的特点是具有阻燃与增塑双重功能。其特点是：产生的毒性气体和腐蚀性气体比卤系阻燃剂少、加工和燃烧中腐蚀性小、有阻碍复燃的作用。
5.目前，磷系阻燃材料是阻燃织物生产采用的主流阻燃剂。现有的阻燃型柔性阳极板由磷系阻燃材料(有机磷酸酯等)从分子层面与涤纶(聚酯分子)结合共聚形成切片，后经纺丝、机织、整形等工序制成。然而在实际的工程应用中发现，以磷系阻燃材料为有效阻燃剂的湿式静电柔性极板在处理脱硫后烟气 (约50℃，多酸环境)时出现快速老化的现象。集中表现为柔性纤维极板机械强度快速降低，造成极板撕裂、断裂，严重影响了湿式静电除尘器的整体性能。其原因为：有机磷酸酯类通过接枝共聚，或是共混形成切片纺丝，难以在50℃的酸性条件下长时存在。50℃的酸性条件下，磷酸酯和涤纶聚酯都可发生酯的水解过程，这种水解过程导致了阻燃性柔性阳极板的快速老化。


技术实现要素：

6.为了最大程度延长阳极板使用寿命，本技术提供了一种全新的纱线组合及织物编织方法。通过非阻燃细纱、阻燃细纱的优化组合，纺成纱线；并通过混编工艺加入骨线，织成纤维织物。这种纤维织物应用于柔性阳极板，实现了柔性阳极板高效阻燃性与长久机械稳定性的统一。
7.为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
8.第一方面，一种工业纱线。工业纱线由常规非阻燃的纤维材料与具有耐热作用的阻燃纤维材料制成的工业纱线通过合股、加捻纺成。
9.常规非阻燃的纤维材料为工业涤纶细纱。
10.具有耐热作用的阻燃纤维材料优选为工业腈氯纶细纱或工业氯纶细纱，腈氯纶是一种改性腈纶纤维，具有高阻燃性、耐酸及耐化学药剂性，其耐热温度约100℃。
11.进一步地，当环境温度不超过50℃时，阻燃纤维材料优选为氯纶，工业氯纶(聚氯乙烯纤维)细纱具有难燃性，可在50℃以下长期服役。
12.所述工业纱线为短纤维纱，单根短纤维纱由多根短纤维细纱合股而成并进行加捻。
13.所述多根细纱的根数为2-10根，其中常规工业涤纶细纱的根数与工业腈氯纶细纱的根数的比值范围为2:1-1:2。
14.进一步的所述工业涤纶细纱、工业腈氯纶细纱均为短纤维细纱，这种短纤维细纱使用的短丝纤维多断点，而能形成储水小空间，具有良好的保水能力，可有效防止纤维织物极板在工作过程中表面区域电荷的累积。
15.所述工业纱线由多根细纱合股组成并进行加捻的工艺制成，其捻度为 100-200捻/米，加捻方式为“s”型加捻。加捻可以使纱线获得一定结构形态，使之具有一定物理机械性能和外观形态，有利于增加纱线的强度、弹性、保水能力等。
16.所述工业涤纶细纱为常规非阻燃细纱，成分不包含磷系阻燃剂，其直径可表征为200d-500d(d，旦尼尔，化学纤维的一种细度表达方法；其含义为：在公定回潮率下，9000米纱线或纤维所具有重量的克数，也称旦数)。
17.所述工业腈氯纶细纱，成分不包含磷系阻燃剂，其直径可表征为300-600d。
18.第二方面，一种纤维织物，由上述工业纱线机织而成。机织过程中，采用芳纶为骨线间隔混编于织物中，芳纶骨线有增强织物抗拉能力的作用。
19.所述纤维织物的组织结构为平纹机织结构或斜纹机织结构或其他组合花纹结构。
20.进一步的，所述纤维织物采用斜纹机织时，采用2/2-6/6织法，优选4/4织法。
21.所述芳纶骨线为间隔混编于织物中，芳纶直径可表征为800-1200d，阳极板的宽度为250-450mm，高度为2-6m，经向芳纶骨线的间距为0.5-2cm，纬向芳纶骨线的间距为0.3-1.5cm，骨线密度应与除尘器所使用的阳极板整体尺寸 (含宽度与高度两个方向)相对应：阳极板整体尺寸越大，骨线密度越大。
22.进一步的，所述经向芳纶骨线的间距大于纬向芳纶骨线的间距，即：在纬线方向上芳纶骨线线密度大于在经线方向上芳纶骨线线密度。这主要是由于在纬线方向上，柔性阳极板所受到的水平拉力大于经线方向上所受到的垂直拉力导致的。需要在受力更大的方向上设置更大的骨线密度。
23.由于芳纶成本较高，混编设计可最大程度减少芳纶用量，有效降低柔性阳极板的成本。
24.进一步的，所述芳纶骨线为长丝纱或短纤维纱经过纺线制成。
25.第三方面，一种湿式静电除尘器的柔性阳极板，由上述纤维织物制成。
26.本发明的有益效果为：
27.1.工业腈氯纶丝具有天然阻燃性能，极限氧指数可达37％以上，柔性阳极板机织
所需的工业丝/纱线由工业涤纶丝与工业腈氯纶丝合股纺成，既可以保障极板的机械强度又可以维持阻燃性能。
28.2.由于芳纶强度高，化学稳定性好，作为骨线间隔混编于织物中，可起到骨架作用，有效缓冲其他纤维受热收缩、烟气冲击等对阳极板的机械损伤。
29.3.由于芳纶成本较高，混编设计可最大程度减少芳纶用量，有效降低柔性阳极板的成本。
附图说明
30.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
31.图1为实施例提供的工业纱线组成图；
32.图2为实施例提供的柔性阳极板平纹织法及骨线混编示意图；
33.其中，1、工业纱线，2、常规工业涤纶细纱，3、工业腈氯纶细纱，4、芳纶骨线，d1、经向芳纶骨线的间距，d2、纬向芳纶骨线的间距。
具体实施方式
34.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
35.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
36.实施例1
37.(1)纺成工业纱线
38.工业纱线1由常规非阻燃的纤维材料与具有耐热作用的阻燃纤维材料制成的工业纱线通过合股、加捻纺成，如图1所示。
39.常规非阻燃的纤维材料为工业涤纶细纱2，成分不包含磷系阻燃剂，直径可表征为200d-500d。
40.具有耐热作用的阻燃纤维材料优选为工业腈氯纶细纱3或工业氯纶细纱，成分不包含磷系阻燃剂，其直径可表征为300-600d；
41.腈氯纶是一种改性腈纶纤维，具有高阻燃性、耐酸及耐化学药剂性，其耐热温度约100℃。
42.进一步地，当环境温度不超过50℃时，阻燃纤维材料优选为氯纶，工业氯纶(聚氯乙烯纤维)细纱具有难燃性，其可在50℃以下长期服役。
43.非阻燃的纤维材料、阻燃纤维材料均为短纤维细纱；短纤维细纱使用的短丝纤维多断点，能形成储水小空间；制成的纱线或织物具有良好的保水能力，可有效防止纤维织物极板在工作过程中表面区域电荷的累积。
44.工业纱线1为短纤维纱线，单根短纤维纱线由多根短纤维细纱合股并进行加捻制
成。
45.单根工业纱线1包含细纱的根数为2-10根，其中常规工业涤纶细纱2的根数与工业腈氯纶细纱3的根数的比值范围为2:1-1:2；
46.优选地，单根工业纱线1包含的细纱的根数为6根，其中包括3根常规工业涤纶细纱2、3根工业腈氯纶细纱3，常规工业涤纶细纱2与工业腈氯纶细纱3的根数的比值为1:1。
47.多根细纱按一定根数与比例合股后，进行加捻的工艺，制得工业纱线，其捻度为100-200捻/米，加捻方式为“s”型加捻；优选地，捻度为150捻/米。
48.(2)织成纤维织物
49.将上述工业纱线通过机织工艺织成纤维织物，作为制作柔性阳极板的材料。
50.机织过程中，采用芳纶为骨线间隔混编于织物中，芳纶骨线有增强织物抗拉能力的作用，由于芳纶成本较高，混编设计可最大程度减少芳纶用量，有效降低柔性阳极板的成本。
51.芳纶骨线为长丝纱或短纤维纱经过纺线制成，直径可表征为800-1200d。
52.纤维织物的组织结构为平纹机织结构或斜纹机织结构或其他组合花纹结构。
53.进一步地，纤维织物采用斜纹机织时，采用2/2-6/6织法，优选4/4织法。
54.纤维织物采用平纹织法时，组织结构如图2所示。其中，工业纱线1与涤纶骨线4混编。
55.由于柔性阳极板的纬线方向上所受到的水平拉力大于经线方向上所受到的垂直拉力，需要在受力更大的方向上设置更大的骨线密度，即：d1》d2。
56.本实施例中，d1取0.5-2cm，d2取0.3-1.5cm；
57.优选地，当湿式静电除尘器所使用的阳极板宽度为400mm，高度为4m时， d1取1.5cm，d2取1.0cm。
58.(3)制成柔性阳极板
59.将上述纤维织物加工为柔性阳极板，应用于湿式静电除尘器，用于处理经过湿法脱硫后的湿饱和烟气，降低烟气中的酸雾滴、细颗粒物含量。工作中，被离子液浸湿的柔性阳极板处于不超过50℃的酸性烟气环境，烟气中的酸雾滴、细颗粒物被捕集在柔性阳极板上。
60.长期的工程实践说明：常规工业涤纶及其织物并不阻燃(极限氧指数约为 26％)，这与其自身性质有关；本方案采用混纺、混编的形式，结合材料本身的性质(涤纶的抗老化性/氯纶或腈氯纶的阻燃性/骨线芳纶的高强度)，并运用特定的织法，使制成的柔性阳极板同时具有阻燃性与抗老化性。
61.本方案没有改变湿式静电除尘的除尘机理，主要是对含有磷系阻燃成分的传统阻燃型柔性织物极板的性能做显著提升。消除其在实际环境中发生酯水解断裂，进而严重影响极板性能的问题。本方案完全解决了这一问题，且与完全采用芳纶相比成本更低，与常规工业涤纶丝相比，大幅度提高使用寿命、使柔性阳极板的更换周期更长。
62.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。