一种三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料的制备方法，包括：采用两层或两层以上长丝纱作为三维织物的经纱，三层或三层以上空气变形纱作为三维织物的纬纱，两层Z纱作为三维织物的Z向捆绑纱，纺织得到三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料。本发明专利技术的方法操作简单，设备投资和运行费用低，便于推广应用，可实现节能减排生产。本发明专利技术制备得到的过滤材料过滤性能、力学性能以及耐高温性能突出，具有低阻、高效、寿命长等优点，可有效帮助减少PM2.5颗粒的排放，有利于雾霾天气的治理和空气质量的优化。

【技术实现步骤摘要】
一种三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料的制备方法
本专利技术属于过滤材料的制备领域，特别涉及一种三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料的制备方法。
技术介绍
PM2.5是导致雾霾天气的主要原因。2014年，从北京本地PM2.5排放量来看，机动车占31.1％，燃煤占22.4％，工业生产占18.1％，扬尘占14.3％，餐饮、汽修、烧烤、建筑涂装、畜禽养殖等占14.1％。由此可见，机动车、燃煤、工业这三大领域的高温废气排放量占总排放量的70％以上。因此，近年来各国积极研发各种高性能高温气体过滤材料来适应高温气体除尘的要求。高温气体过滤一般在260℃以上环境中进行。高温工业废气除尘技术主要包括：旋风除尘、湿法除尘、静电除尘以及过滤除尘等技术。旋风除尘技术是利用高速旋转运动产生的离心力作用将含尘气体中的粉尘颗粒物从气流中分离出来的一种技术。该技术的除尘效率一般在85％左右，适用于对大粒径粉尘颗粒物的分离，因此一般只用于高温除尘的预除尘阶段。湿法除尘技术是利用水或其它液体与含尘气体相接触，通过液滴与粉尘粒物的接触与碰撞作用将粉尘颗粒从气流中分离出来的过程。此过滤技术在应用过程中容易造成二次污染，并且耗能高、操作复杂，故少被使用。静电除尘技术是利用高压电源与一对电极产生的不均匀电场来捕捉气流中的粉尘颗粒物的一种技术。该技术电除尘效率可达90％以上，但捕捉粉尘颗粒的平均粒径为5μm，难以满足对PM2.5等小颗粒粉尘的除尘要求，且在使用过程中电极易被腐蚀，因此该技术有待进一步改进。过滤除尘技术是使用过滤材料将含尘气流中的粉尘颗粒拦截吸附在滤布上的一种技术，除尘效率高达99％以上。使用耐高温纤维材料作滤袋的袋式除尘器在工业废气的除尘中应用较广。目前开发的袋式高温气体过滤材料主要为针刺、水刺、纺粘非织造材料。非织造材料虽然生产过程简单，生产成本较低，但其机械强力相对织造结构低，斜向剪切回复性较差，因而在压力下长时间使用会产生不可回复性变形，最终导致过滤材料破洞。纳米复合型过滤材料近期也备受关注，但其难以解决的问题是过滤效率虽高但压降较大；清洗困难，重复使用性能差；高温滤料价格昂贵，在使用过程中频繁换袋的成本较高。因此纳米复合型过滤材料在实际生产中的应用还有待进一步的研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料的制备方法，该方法操作简单，设备投资和运行费用低，便于推广应用，可实现节能减排生产。该方法制备得到的材料高效、实用、长寿命，能够克服目前高温滤材使用寿命短，力学性能差的缺陷。本专利技术的一种三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料的制备方法，包括：采用两层或两层以上长丝纱作为三维织物的经纱，三层或三层以上空气变形纱作为三维织物的纬纱，两层Z纱作为三维织物的Z向捆绑纱，纺织得到三维正交结构织物，即三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料。所述长丝纱为无机类高性能纤维长丝纱。所述长丝纱为碳纤维长丝纱、玻璃纤维长丝纱或者玄武岩纤维长丝纱。所述碳纤维长丝纱的线密度为180～200tex，玻璃纤维长丝纱的线密度为290～350tex，玄武岩纤维长丝纱的线密度为462～670tex。所述空气变形纱为超喂率不同、丝圈频率及外形蓬松度不同的高强高模高性能纤维空气变形纱。所述空气变形纱为芳纶纤维空气变形纱或者聚苯并噁唑纤维PBO纤维空气变形纱。所述芳纶纤维空气变形纱的线密度为111～158tex，PBO纤维空气变形纱的线密度为110～130tex。所述纬纱的超喂率为10％～25％。所述Z纱为高强高模高性能纤维长丝加捻合股纱。所述长丝加捻合股纱为芳纶纤维长丝加捻合股纱线，股数为2～3股，线密度为20～40tex。所述三维正交结构织物的经密为5～8根/cm，纬密为5～8根/cm。本专利技术所涉及的高性能长丝纱或空气变形纱作为三维织物的经纱或纬纱材料，其具备高强、高模量及耐高温特性，可在高温环境中长时间使用。本专利技术首次选用三维正交机织物做为气体过滤材料，其优点在于三维织物与二维织物相比，其纱线间形成的空气通道为弯曲折叠孔洞，此结构增加了粉尘颗粒物在过滤过程中与织物的接触时间，提高了过滤效率。本专利技术中所涉及的高性能长丝纱作为经纱。其优点在于，此高性能长丝纱力学性能强且价格适中，在弥补变形纱力学性能相对不足的同时，降低了经济损耗，增加了滤布的使用寿命。本专利技术中所涉及的高性能空气变形纱作为纬纱，通过调节不同的超喂率，得到丝圈频率及外形蓬松度不同的空气变形纱。不同蓬松度的变形纱作为纬纱，其对微小颗粒物的过滤效果不同，在整个过滤过程中形成的空气阻力不同，从而得到过滤效率高，空气阻力低的过滤材料。本专利技术操作简单，设备投资和运行费用低，便于推广应用，可实现节能减排生产。本专利技术采用三维织造技术，其力学性能和空间结构稳定性比二维织物强。通过调节经纬纱的层数及织物的经向纬向密度，织造不同厚度及松紧度的三维立体机织物，并采用丝圈频率及蓬松度不同的空气变形纱作为纬纱，提高织物对微小颗粒物的捕捉效率。有益效果(1)本专利技术的制备方法操作简单，设备投资和运行费用低，便于推广应用，可实现节能减排生产；(2)本专利技术制备得到的过滤材料过滤性能、力学性能以及耐高温性能突出，具有低阻、高效、寿命长等优点，可有效帮助减少PM2.5颗粒的排放，有利于雾霾天气的治理和空气质量的优化。附图说明图1为本专利技术中2经3纬和3经4纬三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料的示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1选用超喂率为20％、线密度为111tex的芳纶纤维空气变形纱作为纬纱；选用线密度为200tex的碳纤维长丝纱作为经纱；选用2股40tex芳纶长丝加捻合股纱作为Z纱，织成2经3纬三维正交结构织物。其中，织物的经密为6根/cm，纬密为6根/cm。实施例2选用超喂率为20％、线密度为111tex的芳纶纤维空气变形纱作为纬纱；选用线密度为290tex的玻璃纤维长丝纱作为经纱；选用2股20tex芳纶长丝加捻合股纱作为Z纱，织成2经3纬三维正交结构织物。织物的经密为5根/cm，纬密为6根/cm。实施例3选用超喂率为10％、线密度为111tex的芳纶纤维空气变形纱作为纬纱；选用线密度为462tex的玄武岩纤维长丝纱作为经纱；选用2股20tex芳纶长丝加捻合股纱作为Z纱，织成2经3纬三维正交结构织物。织物的经密为5根/cm，纬密为6根/cm。实施例4用超喂率为15％、线密度为110tex的PBO纤维空气变形纱作为纬纱；选用线密度为200tex的碳纤维长丝纱作为经纱；选用2股20tex芳纶长丝加捻合股纱作为Z纱，织成3经4纬三维正交结构织物。织物的经密为5根/cm，纬密为5根/cm。实施例5选用超喂率为15％、线密度为110tex的PBO纤维空气变形纱作为纬纱；选用线密度为290tex的玻璃纤维长丝纱作为经纱；选用2股20tex芳纶长丝加捻合股纱作为Z纱，织成3经4纬三维正交结构织物。织物的经密为5根/cm，纬密为6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料的制备方法，包括：采用两层或两层以上长丝纱作为三维织物的经纱，三层或三层以上空气变形纱作为三维织物的纬纱，两层Z纱作为三维织物的Z向捆绑纱，纺织得到三维正交结构织物，即三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料。

【技术特征摘要】
1.一种三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料的制备方法，包括：采用两层以上长丝纱作为三维织物的经纱，三层以上空气变形纱作为三维织物的纬纱，两层Z纱作为三维织物的Z向捆绑纱，纺织得到三维正交结构织物，即三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料；其中，纬纱的超喂率为10％～25％；所述Z纱为高强高模高性能纤维长丝加捻合股纱。2.根据权利要求1所述的一种三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料的制备方法，其特征在于，所述长丝纱为碳纤维长丝纱、玻璃纤维长丝纱或者玄武岩纤维长丝纱。3.根据权利要求2所述的一种三维正交织物袋式除尘设备用高温气体过滤材料的制备方法，其特征在于，所述碳纤维长丝纱的线密度为180～200tex，玻璃纤维长丝纱的线密度为290～350tex，玄武岩纤维长丝纱的线密度为462～6...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋秋冉，王倩楠，白玉颖，葛建东，陆汉生，邱夷平，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31