[发明专利]一种耐温、高强度袋式除尘滤料纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐温、高强度袋式除尘滤料纤维的制备方法，包括如下步骤：（1）聚丙烯腈粉末预处理、（2）复合添加料制备、（3）熔融纺丝处理、（4）拉伸定型。本发明方法工艺搭配合理，制得的滤料纤维强度高、可加工性好、吸附过滤效果强，极具市场竞争力和推广应用价值。

技术领域

本发明属于环保材料技术领域，具体涉及一种耐温、高强度袋式除尘滤料纤维的制备方法。

背景技术

空气污染的来源主要集中在钢铁、冶金、热电、水泥和垃圾焚烧等工业领域排放的废气，这些废气温度可高达300℃以上，即使是芳纶、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺、聚四氟乙烯(PTFE)等高性能纤维制备的过滤材料，也仅能200℃左右的条件下长期工作，高温烟气往往需要经过增加较长管道冷却后才能进行过滤。通常用于高温过滤的芳纶、聚苯硫醚 (PPS)、聚酰亚胺、聚四氟乙烯(PTFE)等高性能纤维价格普遍较高，而目前大部分钢铁企业处于为维持产量而亏损经营的状态，资金短缺，难以在环保上投入大量资金，面临着利益与环境之间的艰难选择。

聚丙烯腈纤维本不具备耐高温的特性，但优良的聚丙烯腈纤维在经过预氧化、碳化、石墨化之后可制得碳纤维，在这个过程中每一步都会产生中间产物，聚丙烯腈预氧化纤维就是其中之一，在实际生产中，一部分预氧化纤维用于继续深加工，而其他则只能用于制作一些价格低廉的产品，如隔音棉、隔热材料、阻燃材料等，形成了不少浪费。聚丙烯腈预氧化纤维极限氧指数高达45％以上，具有不熔、不软化、不收缩、在400℃的大气环境中性能稳定等特点，成本较低，聚丙烯腈预氧化纤维大约为30元/公斤，而其他高性能纤维的价格均在120元左右，可以直接对高温烟气进行过滤，是耐高温袋式除尘滤料的理想选择。

我国过滤用纺织品工业起步较晚，与发达国家相比存在较大差距，尤其在耐高温袋式除尘滤料方面，国产过滤材料产品的性能与价格都很难与国外产品形成竞争。聚丙烯腈预氧化纤维虽然耐高温性能优异，但剪切强度较差，加工难度较大，在高温袋式除尘滤料领域的应用仍发展缓慢，尚未形成工业化生产。现有的用于制备耐高温袋式除尘滤料的聚丙烯腈预氧化纤维存在以下问题：1.聚丙烯腈预氧化纤维自身强度较低，且剪切强度差，加工难度较大，普通针刺工艺对其损伤过大，制品强度极低，仅能用于吸音棉、隔热棉等，不适用于高温袋式除尘滤料领域；2.聚丙烯腈预氧化纤维加工而成的针刺毡，表面粗造，但内部的纤维表面却十分光滑，这种结构在袋式除尘领域中存在过滤效率低，清灰性能较差，使用寿命短等缺陷，需频繁更换，成本不降反升。

为了提升聚丙烯腈预氧化纤维的品质，现有方法对其进行性能改进增强处理，如申请号为：201611114042.3公开了一种调控聚丙烯腈预氧化纤维均质化程度的方法，通过先进行除油、硼酸溶液浸泡改性，最后预氧化处理，提升了纤维的均质化程度，增强了纤维的使用强度、稳定性等。但此类方法均未能很好的解决提升聚丙烯腈预氧化纤维于耐高温袋式除尘滤料领域中的适应性应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐温、高强度袋式除尘滤料纤维的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种耐温、高强度袋式除尘滤料纤维的制备方法，包括如下步骤：

（1）聚丙烯腈粉末预处理：

将高锰酸钾、丁二酸、离子液体按照重量比3~5:1~2:500~550进行混合放入到搅拌罐内，不断搅拌处理5~10min后，再向搅拌罐内加入其总质量2~3倍的聚丙烯腈粉末，不断搅拌处理10~15min后得混合物A备用；

（2）复合添加料制备：

a.将多壁碳纳米管、脂肪醇聚氧乙烯醚、去离子水按照重量比1:7~9：100~110进行混合投入到搅拌罐内，然后超声处理1~2h后得混合液B备用；