背景技术：
随着经济的不断发展和人们生活质量的提高以及环保意识的增强，大气污染已成为我国一个亟待解决的问题。特别是石油工业、冶金工业、电力工业、钢铁工业和建材工业中的炉窑污染问题较为严重。这些工业炉窑所产生的烟尘不仅温度高、含尘量大，而且成分复杂，除尘困难。国家对烟尘排放的控制标准也日益严格，许多行业的烟尘排放标准纷纷修订到50mg/m3以内。高效除尘设施的推广使用，特别是以高效除尘效率著称的袋式除尘器，无疑能解决这个问题。
袋式除尘器的性能很大程度上取决于滤料的性能，对袋式除尘器而言,滤料是设备的核心,其性能决定着除尘器性能的发挥。袋式除尘器滤料应满足耐高温、耐腐蚀性好；抗折、耐磨、机械强度高；清灰后能保持一定的永久性容尘，以保持较高的过滤效率；均匀容尘状态下透气性好，压力损失小；使用寿命长，成本低等要求。目前袋式除尘器用高温滤料通常是指使用温度大于130℃的滤料，有玻璃纤维、芳香族聚酰胺(pmia)、pps、聚四氟乙烯(ptfe)、碳纤维等。
中国发明专利申请号201721243755.x公开了一种聚丙烯腈预氧化纤维耐高温袋式除尘滤料，包括基层以及通过针刺工艺将聚丙烯腈预氧化纤维和聚苯硫醚纤维组成的混合纤维缠结在基层上、下表面构成的迎尘面纤维面层以及非迎尘面纤维面层，基层包括至少一层基布；迎尘面纤维面层的厚度大于非迎尘面纤维面层的厚度，迎尘面纤维面层或非迎尘面纤维面层中的聚苯硫醚纤维的长度长于聚丙烯腈预氧化纤维的长度。
中国发明专利申请号201310317789.9公开了一种耐磨抗氧化聚苯硫醚滤料的制备方法。该发明通过下述技术方案予以实现：将经过碱液和渗透剂预处理后的pps滤料浸渍在纳米sio2/ptfe复合处理液中，轧去多余液体后再高温定形烘干，制得耐磨抗氧化聚苯硫醚滤料。其特征在于通过纳米sio2/ptfe复合处理液将pps滤料浸渍处理提高pps纤维表面抗氧化薄膜的耐磨损性能，实现pps滤料耐磨、抗氧化双重功能。
中国发明专利申请号201710514531.6公开了一种自清洁玄武岩纤维复合除尘滤料及制备方法，以玄武岩纤维网格布为基布，短切轶纶纤维针刺毡和短切玄武岩纤维针刺毡分别为迎面层和底层，并在迎面层和底层分别通过化学镀镍磷合金工艺覆盖了一层镍磷合金镀层，滤料表面表现了类似于荷叶表面的微-纳分层结构，丝网的疏水特性明显增加，过滤背压增加相对较少，ni-p镀层形成的球状突起在一定程度上增加了丝网过滤效率。
中国发明专利申请号201710514532.0公开了一种耐氧化玻璃纤维/聚苯硫醚纤维复合除尘滤料及制备方法，该发明通过溶液分散的方法将纳米氧化铈均匀分散在聚苯硫醚基体中，相比传统的机械混合，该发明分散方式更均匀，纳米氧化铈不易团聚，改善了聚苯硫醚纤维的抗氧化性能和力学性能，和玻璃纤维采用聚苯硫醚短纤维＋玻璃纤维基布＋聚苯硫醚短纤维结构制得的复合除尘滤料强度高、热稳定性能好、透气率高、表面光洁、过滤精度高、耐氧化性能优。
根据上述，现有方案中用于袋式除尘器的聚四氟乙烯和碳纤维成本高，制成的滤料价格也较高，而玻璃纤维滤料虽价格较低，但耐磨、耐折性能差，不能满足环境复杂的高温粉尘过滤要求，其应用受到限制。
技术实现要素：
针对目前应用较广的袋式除尘器的聚四氟乙烯和碳纤维成本高，制成的滤料价格也较高，而玻璃纤维滤料虽价格较低，但耐磨、耐折性能差，不能满足环境复杂的高温粉尘过滤要求，限制了发展应用，本发明提出一种用于降低大气污染的高温袋式除尘滤料及其制备方法，从而有效提高了除尘滤料的耐磨性和耐折性，并且制备成本低，应用前景好。
本发明涉及的具体技术方案如下：
一种用于降低大气污染的高温袋式除尘滤料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将纳米二氧化硅、蒙脱土、改性聚酰胺与水混合配成乳液，进行静电纺丝，在纺丝过程中加入破乳剂，使二氧化硅和蒙脱土在改性聚酰胺复合纤维表面析出，得到改性复合纤维；
（2）通过针刺工艺将步骤（1）制得的改性复合纤维与玻璃纤维经过开松、梳理、铺成混合纤维网；
（3）将步骤（2）制得的混合纤维网通过刺针加固成布，刺针钩将纤维网反复穿刺，使纤维网中的纤维靠拢而被压缩，纤维之间摩擦力加大，强度增高，形成强力密度的针刺不织布，即高温袋式除尘滤料。
无纺布没有经纬线，只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成，成布纤维杂乱，经向纬向性能差别不大。因此，本发明采用针刺工艺将改性聚酰胺复合纤维与玻璃纤维制成不织布，使得高温袋式除尘滤料迎尘面纤维面层以及非迎尘面纤维面层性能良好。另外，由于纳米二氧化硅可以提高材料的耐磨性和折性，蒙脱土可以提高材料的机械强度，因此，本发明将二者在聚酰胺纤维的纺丝液中加入，在纺丝过程中通过破乳进行表面沉积，可提高二者在复合材料中的分散性，使改性效果得到良好的发挥。
优选的，所述步骤（1）中，纳米二氧化硅3~5重量份、蒙脱土3~5重量份、改性聚酰胺20~30重量份、水58~73重量份、破乳剂1~2重量份。所述改性聚酰胺为有机硅改性聚酰胺微粉
优选的，步骤（1）所述静电纺丝的电压为8~12kv，接收距离为20~30cm，纺丝液流速为0.03~0.06l/min，喷丝口内径为10~20μm。
优选的，步骤（1）所述破乳剂为烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基萘磺酸钠、木质素磺酸钠、α-烯基磺酸钠中的至少一种。
优选的，步骤（2）所述玻璃纤维为钠钙硅酸盐玻璃纤维，其中氧化钠的含量为8~10%，直径为20~40μm。
优选的，所述步骤（2）中，改性复合纤维40~60重量份、玻璃纤维40~60重量份。
优选的，步骤（2）所述针刺的密度为10~15道数，深度为8~12mm。
优选的，步骤（3）所述穿刺的形式为环式穿刺、管式穿刺中的一种。
优选的，步骤（3）所述针刺不织布的克重为300~500g/m2，厚度为5~8mm。
本发明还提供一种上述制备方法制备得到的用于降低大气污染的高温袋式除尘滤料。将纳米二氧化硅、蒙脱土，改性聚酰胺，通过静电纺丝制备成复合纤维，通过针刺工艺将复合纤维与玻璃纤维过开松、梳理、铺成纤维网，然后将混合纤维网通过刺针加固成布，刺针钩将纤维网反复穿刺，使纤网中的纤维靠拢而被压缩，纤维之间摩擦力加大，强度增高，形成强力密度的针刺不织布，即高温袋式除尘滤料。
本发明提供了一种用于降低大气污染的高温袋式除尘滤料及其制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、提出以二氧化硅、蒙脱土、改性聚酰胺为原料制得复合纤维后与玻璃纤维针刺制备用于降低大气污染的高温袋式除尘滤料的方法。
2、通过添加纳米二氧化硅，提高了材料的耐磨性和耐折性，同时蒙脱土的加入提高了财路机械强度，解决了玻璃纤维滤料耐磨、耐折性差的问题。
3、本发明制得的针刺不织布用于高温袋式除尘滤料，具有强度高、耐高温性能优良、阻燃、耐腐蚀、孔隙率高、高过滤效率、阻力值低且稳定、易清灰等优良性能。
4、本发明的制备过程简单，成本低廉，除尘效果好，应用前景佳。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
制备过程为：
（1）将纳米二氧化硅、蒙脱土、改性聚酰胺与水混合配成乳液，进行静电纺丝，在纺丝过程中加入破乳剂，使二氧化硅和蒙脱土在改性聚酰胺复合纤维表面析出，得到改性复合纤维；其中，纳米二氧化硅4重量份、蒙脱土4重量份、改性聚酰胺26重量份、水65重量份、破乳剂1重量份；静电纺丝的电压为11kv，接收距离为26cm；破乳剂为烷基磺酸钠；
（2）通过针刺工艺将步骤（1）制得的改性复合纤维与玻璃纤维经过开松、梳理、铺成混合纤维网；改性复合纤维51重量份、玻璃纤维49重量份；针刺的密度为13道数，深度为11mm；
（3）将步骤（2）制得的混合纤维网通过刺针加固成布，刺针钩将纤维网反复穿刺，使纤维网中的纤维靠拢而被压缩，纤维之间摩擦力加大，强度增高，形成强力密度的针刺不织布，即高温袋式除尘滤料；穿刺的形式为环式穿刺；不织布的克重为420g/m2，厚度为7mm。
测试方法为：
根据astmd3885-2004的方法进行曲磨法耐磨性试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，将实施例1制得的滤料在中部任意位置裁取200mm×200mm的样品，采用tse-a016耐磨性测试仪进行试验，砝码重量为2500g，曲磨刀片尺寸为20mm×13mm，试验速度为300mm/min，测试样品达到磨损标准的总圈数。
将实施例1制得的滤料在中部任意位置裁取15×200mm的样品，采用mit耐折试验机进行试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，砝码质量为1.5kg，折叠角度135°，折叠速度180次/min，折叠头的宽度为15mm，折口的圆弧半径0.4mm，测定mit耐折次数。
通过上述方法测得的实施例1的除尘滤料的耐磨总圈数、mit耐折次数及制备成本如表1所示。
实施例2
制备过程为：
（1）将纳米二氧化硅、蒙脱土、改性聚酰胺与水混合配成乳液，进行静电纺丝，在纺丝过程中加入破乳剂，使二氧化硅和蒙脱土在改性聚酰胺复合纤维表面析出，得到改性复合纤维；其中，纳米二氧化硅3重量份、蒙脱土3重量份、改性聚酰胺20重量份、水73重量份、破乳剂1重量份；静电纺丝的电压为8kv，接收距离为20cm；破乳剂为烷基苯磺酸钠；
（2）通过针刺工艺将步骤（1）制得的改性复合纤维与玻璃纤维经过开松、梳理、铺成混合纤维网；改性复合纤维40重量份、玻璃纤维60重量份；针刺的密度为10道数，深度为12mm；
（3）将步骤（2）制得的混合纤维网通过刺针加固成布，刺针钩将纤维网反复穿刺，使纤维网中的纤维靠拢而被压缩，纤维之间摩擦力加大，强度增高，形成强力密度的针刺不织布，即高温袋式除尘滤料；穿刺的形式为管式穿刺；不织布的克重为300g/m2，厚度为5mm。
测试方法为：
根据astmd3885-2004的方法进行曲磨法耐磨性试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，将实施例2制得的滤料在中部任意位置裁取200mm×200mm的样品，采用tse-a016耐磨性测试仪进行试验，砝码重量为2500g，曲磨刀片尺寸为20mm×13mm，试验速度为300mm/min，测试样品达到磨损标准的总圈数。
将实施例2制得的滤料在中部任意位置裁取15×200mm的样品，采用mit耐折试验机进行试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，砝码质量为1.5kg，折叠角度135°，折叠速度180次/min，折叠头的宽度为15mm，折口的圆弧半径0.4mm，测定mit耐折次数。
通过上述方法测得的实施例2的除尘滤料的耐磨总圈数、mit耐折次数及制备成本如表1所示。
实施例3
制备过程为：
（1）将纳米二氧化硅、蒙脱土、改性聚酰胺与水混合配成乳液，进行静电纺丝，在纺丝过程中加入破乳剂，使二氧化硅和蒙脱土在改性聚酰胺复合纤维表面析出，得到改性复合纤维；其中，纳米二氧化硅5重量份、蒙脱土5重量份、改性聚酰胺30重量份、水58重量份、破乳剂2重量份；静电纺丝的电压为12kv，接收距离为30cm；破乳剂为烷基萘磺酸钠；
（2）通过针刺工艺将步骤（1）制得的改性复合纤维与玻璃纤维经过开松、梳理、铺成混合纤维网；改性复合纤维60重量份、玻璃纤维40重量份；针刺的密度为15道数，深度为8mm；
（3）将步骤（2）制得的混合纤维网通过刺针加固成布，刺针钩将纤维网反复穿刺，使纤维网中的纤维靠拢而被压缩，纤维之间摩擦力加大，强度增高，形成强力密度的针刺不织布，即高温袋式除尘滤料；穿刺的形式为环式穿刺；不织布的克重为500g/m2，厚度为8mm。
测试方法为：
根据astmd3885-2004的方法进行曲磨法耐磨性试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，将实施例3制得的滤料在中部任意位置裁取200mm×200mm的样品，采用tse-a016耐磨性测试仪进行试验，砝码重量为2500g，曲磨刀片尺寸为20mm×13mm，试验速度为300mm/min，测试样品达到磨损标准的总圈数。
将实施例3制得的滤料在中部任意位置裁取15×200mm的样品，采用mit耐折试验机进行试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，砝码质量为1.5kg，折叠角度135°，折叠速度180次/min，折叠头的宽度为15mm，折口的圆弧半径0.4mm，测定mit耐折次数。
通过上述方法测得的实施例3的除尘滤料的耐磨总圈数、mit耐折次数及制备成本如表1所示。
实施例4
制备过程为：
（1）将纳米二氧化硅、蒙脱土、改性聚酰胺与水混合配成乳液，进行静电纺丝，在纺丝过程中加入破乳剂，使二氧化硅和蒙脱土在改性聚酰胺复合纤维表面析出，得到改性复合纤维；其中，纳米二氧化硅4重量份、蒙脱土3重量份、改性聚酰胺22重量份、水70重量份、破乳剂1重量份；静电纺丝的电压为9kv，接收距离为28cm；破乳剂为烷基磺酸钠；
（2）通过针刺工艺将步骤（1）制得的改性复合纤维与玻璃纤维经过开松、梳理、铺成混合纤维网；改性复合纤维45重量份、玻璃纤维55重量份；针刺的密度为11道数，深度为11mm；
（3）将步骤（2）制得的混合纤维网通过刺针加固成布，刺针钩将纤维网反复穿刺，使纤维网中的纤维靠拢而被压缩，纤维之间摩擦力加大，强度增高，形成强力密度的针刺不织布，即高温袋式除尘滤料；穿刺的形式为管式穿刺；不织布的克重为340g/m2，厚度为6mm。
测试方法为：
根据astmd3885-2004的方法进行曲磨法耐磨性试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，将实施例4制得的滤料在中部任意位置裁取200mm×200mm的样品，采用tse-a016耐磨性测试仪进行试验，砝码重量为2500g，曲磨刀片尺寸为20mm×13mm，试验速度为300mm/min，测试样品达到磨损标准的总圈数。
将实施例4制得的滤料在中部任意位置裁取15×200mm的样品，采用mit耐折试验机进行试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，砝码质量为1.5kg，折叠角度135°，折叠速度180次/min，折叠头的宽度为15mm，折口的圆弧半径0.4mm，测定mit耐折次数。
通过上述方法测得的实施例4的除尘滤料的耐磨总圈数、mit耐折次数及制备成本如表1所示。
实施例5
制备过程为：
（1）将纳米二氧化硅、蒙脱土、改性聚酰胺与水混合配成乳液，进行静电纺丝，在纺丝过程中加入破乳剂，使二氧化硅和蒙脱土在改性聚酰胺复合纤维表面析出，得到改性复合纤维；其中，纳米二氧化硅5重量份、蒙脱土4重量份、改性聚酰胺27重量份、水62重量份、破乳剂2重量份；静电纺丝的电压为11kv，接收距离为28cm；破乳剂为烷基苯磺酸钠；
（2）通过针刺工艺将步骤（1）制得的改性复合纤维与玻璃纤维经过开松、梳理、铺成混合纤维网；改性复合纤维55重量份、玻璃纤维45重量份；针刺的密度为14道数，深度为9mm；
（3）将步骤（2）制得的混合纤维网通过刺针加固成布，刺针钩将纤维网反复穿刺，使纤维网中的纤维靠拢而被压缩，纤维之间摩擦力加大，强度增高，形成强力密度的针刺不织布，即高温袋式除尘滤料；穿刺的形式为环式穿刺；不织布的克重为450g/m2，厚度为6mm。
测试方法为：
根据astmd3885-2004的方法进行曲磨法耐磨性试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，将实施例5制得的滤料在中部任意位置裁取200mm×200mm的样品，采用tse-a016耐磨性测试仪进行试验，砝码重量为2500g，曲磨刀片尺寸为20mm×13mm，试验速度为300mm/min，测试样品达到磨损标准的总圈数。
将实施例5制得的滤料在中部任意位置裁取15×200mm的样品，采用mit耐折试验机进行试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，砝码质量为1.5kg，折叠角度135°，折叠速度180次/min，折叠头的宽度为15mm，折口的圆弧半径0.4mm，测定mit耐折次数。
通过上述方法测得的实施例5的除尘滤料的耐磨总圈数、mit耐折次数及制备成本如表1所示。
实施例6
制备过程为：
（1）将纳米二氧化硅、蒙脱土、改性聚酰胺与水混合配成乳液，进行静电纺丝，在纺丝过程中加入破乳剂，使二氧化硅和蒙脱土在改性聚酰胺复合纤维表面析出，得到改性复合纤维；其中，纳米二氧化硅4重量份、蒙脱土4重量份、改性聚酰胺25重量份、水66重量份、破乳剂2重量份；静电纺丝的电压为10kv，接收距离为25cm；破乳剂为烷基萘磺酸钠；
（2）通过针刺工艺将步骤（1）制得的改性复合纤维与玻璃纤维经过开松、梳理、铺成混合纤维网；改性复合纤维50重量份、玻璃纤维50重量份；针刺的密度为12道数，深度为10mm；
（3）将步骤（2）制得的混合纤维网通过刺针加固成布，刺针钩将纤维网反复穿刺，使纤维网中的纤维靠拢而被压缩，纤维之间摩擦力加大，强度增高，形成强力密度的针刺不织布，即高温袋式除尘滤料；穿刺的形式为管式穿刺；不织布的克重为400g/m2，厚度为6mm。
测试方法为：
根据astmd3885-2004的方法进行曲磨法耐磨性试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，将实施例6制得的滤料在中部任意位置裁取200mm×200mm的样品，采用tse-a016耐磨性测试仪进行试验，砝码重量为2500g，曲磨刀片尺寸为20mm×13mm，试验速度为300mm/min，测试样品达到磨损标准的总圈数。
将实施例6制得的滤料在中部任意位置裁取15×200mm的样品，采用mit耐折试验机进行试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，砝码质量为1.5kg，折叠角度135°，折叠速度180次/min，折叠头的宽度为15mm，折口的圆弧半径0.4mm，测定mit耐折次数。
通过上述方法测得的实施例6的除尘滤料的耐磨总圈数、mit耐折次数及制备成本如表1所示。
对比例1
制备过程为：
（1）将蒙脱土、改性聚酰胺与水混合配成乳液，进行静电纺丝，在纺丝过程中加入破乳剂，使蒙脱土在改性聚酰胺复合纤维表面析出，得到改性复合纤维；其中，蒙脱土4重量份、改性聚酰胺25重量份、水70重量份、破乳剂2重量份；静电纺丝的电压为10kv，接收距离为25cm；破乳剂为烷基萘磺酸钠；
（2）通过针刺工艺将步骤（1）制得的改性复合纤维与玻璃纤维经过开松、梳理、铺成混合纤维网；改性复合纤维50重量份、玻璃纤维50重量份；针刺的密度为12道数，深度为10mm；
（3）将步骤（2）制得的混合纤维网通过刺针加固成布，刺针钩将纤维网反复穿刺，使纤维网中的纤维靠拢而被压缩，纤维之间摩擦力加大，强度增高，形成强力密度的针刺不织布，即高温袋式除尘滤料；穿刺的形式为管式穿刺；不织布的克重为400g/m2，厚度为6mm。
测试方法为：
根据astmd3885-2004的方法进行曲磨法耐磨性试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，将对比例1制得的滤料在中部任意位置裁取200mm×200mm的样品，采用tse-a016耐磨性测试仪进行试验，砝码重量为2500g，曲磨刀片尺寸为20mm×13mm，试验速度为300mm/min，测试样品达到磨损标准的总圈数。
将对比例1制得的滤料在中部任意位置裁取15×200mm的样品，采用mit耐折试验机进行试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，砝码质量为1.5kg，折叠角度135°，折叠速度180次/min，折叠头的宽度为15mm，折口的圆弧半径0.4mm，测定mit耐折次数。
对比例1未加纳米二氧化硅，其他与实施例6一致，制得的除尘滤料的耐磨总圈数、mit耐折次数及制备成本如表1所示。
对比例2
制备过程为：
（1）将纳米二氧化硅、改性聚酰胺与水混合配成乳液，进行静电纺丝，在纺丝过程中加入破乳剂，使二氧化硅在改性聚酰胺复合纤维表面析出，得到改性复合纤维；其中，纳米二氧化硅4重量份、改性聚酰胺25重量份、水70重量份、破乳剂2重量份；静电纺丝的电压为10kv，接收距离为25cm；破乳剂为烷基萘磺酸钠；
（2）通过针刺工艺将步骤（1）制得的改性复合纤维与玻璃纤维经过开松、梳理、铺成混合纤维网；中，改性复合纤维50重量份、玻璃纤维50重量份；针刺的密度为12道数，深度为10mm；
（3）将步骤（2）制得的混合纤维网通过刺针加固成布，刺针钩将纤维网反复穿刺，使纤维网中的纤维靠拢而被压缩，纤维之间摩擦力加大，强度增高，形成强力密度的针刺不织布，即高温袋式除尘滤料；穿刺的形式为管式穿刺；不织布的克重为400g/m2，厚度为6mm。
测试方法为：
根据astmd3885-2004的方法进行曲磨法耐磨性试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，将对比例2制得的滤料在中部任意位置裁取200mm×200mm的样品，采用tse-a016耐磨性测试仪进行试验，砝码重量为2500g，曲磨刀片尺寸为20mm×13mm，试验速度为300mm/min，测试样品达到磨损标准的总圈数。
将对比例2制得的滤料在中部任意位置裁取15×200mm的样品，采用mit耐折试验机进行试验，试验温度为300℃，相对湿度为55%，标准大气压，砝码质量为1.5kg，折叠角度135°，折叠速度180次/min，折叠头的宽度为15mm，折口的圆弧半径0.4mm，测定mit耐折次数。
对比例2未加蒙脱土，其他与实施例6一致，制得的除尘滤料的耐磨总圈数、mit耐折次数及制备成本如表1所示。
表1：
注：市售袋式除尘滤料单价为15~20元/m2。