聚四氟乙烯超细纤维制造技术

本发明专利技术涉及一种聚四氟乙烯超细纤维。由以下方法制成，依次包括如下步骤：润滑混合、筛分、改性混合、挤出、压延、除航煤、拉伸、固化脱油、破网，其特征在于，改性混合过程中添加硅油；破网时加密梳子并加速梳理，从而能够制出1D 及以下的纤维并且保有良好的物理性能。该超细纤维制成针刺毡后能用于高温烟气的过滤，在保证过滤通量的同时，对PM2.5的拦截效果非常好，即使再大的排放量也能控制PM2.5排放量在10mg/m3以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚四氟乙烯超细纤维。
技术介绍
鉴于空气中PM2.5居高不下，空气问题再次受到国人的重视。PM2.5主要来自于燃烧，尤其是利用煤炭进行发电的企业。若将发电机组全部改建显然投资巨大。现有技术中存在一种覆膜滤料。全聚四氟乙烯制备的覆膜滤料具有良好的过滤效果，能将烟气中的PM2.5截留下来。聚四氟乙烯覆膜滤料是通常由两层结构，一层是聚四氟乙烯网布骨架层，另一层是黏附在其上的聚四氟乙烯滤膜。目前市场上的聚四氟乙烯覆膜滤料截留效果在99%以上。但是覆膜滤料的通量低，即过滤效率差。若将覆膜滤料用于火力发电厂的烟囱排放口，则极有可能出现爆管的情况，存在严重的安全隐患。现有技术中还存在一种针刺毡，但由于技术上的原因，尚未制备出全聚四氟乙烯的针刺毡，其他材料的针刺毡，如涤纶针刺毡，不适合对高温烟气的处理，并且该针刺毡的截留效果也不理想，PM2.5排放量达到50mg/m3。针刺毡是无纺布的一种特殊结构，是在特殊的基材上采用针刺机将超细纤维针刺在特殊基材上制成的。现有技术中有涤纶超细纤维，但聚四氟乙烯的加工难度大，尚未制备出聚四氟乙烯的超细纤维。现有技术中所能制备出的最细的聚四氟乙烯纤维在5D左右，而制备具有良好过滤效果的针刺毡所需要的纤维需要低至1D。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种聚四氟乙烯超细纤维。本专利技术解决上述技术问题的方案如下：聚四氟乙烯超细纤维，由以下方法制成：（1）润滑混合：在聚四氟乙烯微粉中添加航空煤油，混匀；（2）筛分：用10～30目筛进行筛分；（3）改性混合：再添加硅油，再混匀；（4）挤出：使用挤压机将改性混合的原料挤出，挤压参数如下，挤出速度5～15mm/min，挤出直径15～25mm，口模长径比L/D为20～40，锥角30～50°，压缩比140～160；（5）压延：使用压延机对挤出后的原料进行压延，压延时压辊温度控制为140～180℃，制得生料带；（6）除航煤：在高于所述航空煤油的沸点的温度下对所述生料带干燥处理18～24小时，除去所述航空煤油；（7）拉伸：对生料带除去航空煤油的同时进行纵向拉伸，然后进行一次热定型；接着进行首次横向拉伸，二次热定型，再次横向拉伸，三次热定型，制得聚四氟乙烯纤维膜；拉伸定型时控制参数如下：纵向拉伸速率1%～10%/s，拉伸倍数2～6，一次热定型温度200～250℃；首次横向拉伸速率45～50mm/s，拉伸倍数20～25，二次热定型温度200～250℃；再次横向拉伸为对经过首次横向拉伸后的生料带再拉伸180～200倍，拉伸速率20～30mm/s，三次热定型温度控制为250～300℃，得成型膜；（8）固化脱油：将所述成型膜在温度逐渐升高的多个区间分段式处理，所述分段式处理的起始温度为300～320℃，直至将所述成型膜加热至透明状，得成品膜；（9）破网：对所述成品膜进行破网处理，在分切机上将原梳子的尺扣加密，梳子的梳理速度加快，所述加密具体为加密50～100%，所述加快具体为加快50～200%。作为上述技术方案的优选，所述航空煤油的添加量为聚四氟乙烯微粉质量的10～30%。作为上述技术方案的优选，所述硅油的添加量为聚四氟乙烯微粉质量的1～10%。作为上述技术方案的优选，所选择的聚四氟乙烯微粉的粒径为0.215～0.225μm。本专利技术精选航空煤油作为润滑油，使得聚四氟乙烯微粉能够更好地被混合、被加工、润滑油更好地被脱除。比如采用航空煤油比汽油具有更差的脱除性，但有更好的压延性；比柴油具有更好的脱除性。所述压延性是指进入压延步骤后压延出来的生料带质量的好坏。生料带质量的好坏有以下标准：如拉伸性能、拉伸的均匀性能、生料带的厚薄均匀性能、拉升后的生料带的强度等。超细纤维制成针刺毡后，在显微镜下观察，针刺毡表面会形成绒毛状，显著地提高其对PM2.5的拦截能力。而涤纶超细纤维耐热性较差，在高温烟气的温度影响下，表面的绒毛会发生变形，进而影响它的拦截能力。而聚四氟乙烯材料的C-F键结合非常牢固，而且氟原子把主链上的碳原子屏蔽起来，因此，聚四氟乙烯材料具有很强的耐酸耐碱耐高温的能力。但这也是它难以被加工的原因，因为聚四氟乙烯参与化学反应的能力很差，它又是线性分子，分子间的交缠能力也很低，因此很难把聚四氟乙烯乙烯通过纺丝法制成超细纤维，即使加工出来其强度也很低，工业上没法使用。因此只能采用拉伸法，而目前的拉伸法只能做到5D左右。因此，要制备聚四氟乙烯超细纤维，就要制造能够被拉得更均匀、更薄后，拉伸强度能够继续维持；并且还要经得起梳子加密并且梳理速度加速处理的聚四氟乙烯生料带。这就对它的韧性提出了新的要求。本专利技术人在原料中添加了硅油后明显地提升了生料带的拉伸性能和强度，使得拉伸制成薄膜后，此薄膜在破网时能够被加密梳理和加速梳理而不断，并保持着良好的断裂强度。也因此，在以往的设备经过改造后，能够生产出1D及以下的聚四氟乙烯超细纤维。1D及以下的聚四氟乙烯纤维生产出来的针刺毡不仅具有良好的通量、良好的抗热性能，也具有良好的过滤性能，能够明显降低排放烟气中PM2.5的含量，PM2.5排放量在10mg/m3以下。本专利技术的成品膜与现有技术制得的聚四氟乙烯纤维膜相比，具有更薄的特性，并且拉伸强度比现有技术的聚四氟乙烯拉伸强度高一倍左右。该超细纤维制成针刺毡后能用于高温烟气的过滤，在保证过滤通量的同时，对PM2.5的拦截效果非常好，即使再大的排放量也能控制PM2.5排放量在10mg/m3以下。[综上所述，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术制得的聚四氟乙烯纤维膜具有更好的韧性，能够被拉得更薄更均匀，在破网时能经得起梳子加密和加速处理。因而，本专利技术的聚四氟乙烯纤维膜能够制备出超细纤维。该超细纤维在制成针刺毡后，能有效解决现有技术中PTFE覆膜滤料的问题，和现有技术中涤纶超细纤维针刺毡的问题，能够将燃煤发电厂的烟气排放，控制PM2.5排放量在10mg/m3以下。具体实施方式本具体实施例仅仅是对本专利技术的解释，其并不是对本专利技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本专利技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。实施例一聚四氟乙烯超细纤维，由以下方法制成：（1）润滑混合：在聚四氟乙烯微粉中添加航空煤油，混匀；所述航空煤油的添加量为聚四氟乙烯微粉质量的10%；所选择的聚四氟乙烯微粉的粒径为0.215～0.225μm；（2）筛分：用10～30目筛进行筛分；（3）改性混合：再添加硅油，再混匀；所述硅油的添加量为聚四氟乙烯微粉质量的1%；（4）挤出：使用挤压机将改性混合的原料挤出，挤压参数如下，挤出速度5～15mm/min，挤出直径15～25mm，口模长径比L/D为20～40，锥角30～50°，压缩比140～160；（5）压延：使用压延机对挤出后的原料进行压延，压延时压辊温度控制为140～180℃，制得生料带；（6）除航煤：在高于所述航空煤油的沸点的温度下对所述生料带干燥处理18～24小时，除去所述航空煤油；（7）拉伸：对生料带除去所述航空煤油的同时进行纵向拉伸，然后进行一次热定型；接着进行首次横向拉伸，二次热定型，再次横向拉伸，三次热定型，制得聚四氟乙烯纤维膜；拉伸定型时控制参数如下：纵向拉伸速率1%/s，拉伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚四氟乙烯超细纤维，其特征在于，表示化学纤维细度的旦数在1D 以下，具体由以下方法制成：（1）润滑混合：在聚四氟乙烯微粉中添加航空煤油，混匀；（2）筛分：用10 ～ 30 目筛进行筛分；（3）改性混合：再添加硅油，再混匀；（4）挤出：使用挤压机将改性混合的原料挤出，挤压参数如下，挤出速度5 ～ 15mm/min，挤出直径15 ～ 25mm，口模长径比L/D 为20 ～ 40，锥角30 ～ 50°，压缩比140 ～ 160 ；（5）压延：使用压延机对挤出后的原料进行压延，压延时压辊温度控制为140 ～ 180℃，制得生料带；（6）除航煤：在高于所述航空煤油的沸点的温度下对所述生料带干燥处理18 ～ 24 小时，除去所述航空煤油；（7）拉伸：对生料带除去航空煤油的同时进行纵向拉伸，然后进行一次热定型；接着进行首次横向拉伸，二次热定型，再次横向拉伸，三次热定型，制得聚四氟乙烯纤维膜；拉伸定型时控制参数如下：纵向拉伸速率1% ～ 10%/s，拉伸倍数2 ～ 6，一次热定型温度200 ～250℃ ；首次横向拉伸速率45 ～ 50mm/s，拉伸倍数20 ～ 25，二次热定型温度200 ～ 250℃ ；再次横向拉伸为对经过首次横向拉伸后的生料带再拉伸180 ～ 200 倍，拉伸速率20 ～ 30mm/s，三次热定型温度控制为250 ～ 300℃，得成型膜；（8）固化脱油：将所述成型膜在温度逐渐升高的多个区间分段式处理，所述分段式处理的起始温度为300 ～ 320℃，直至将所述成型膜加热至透明状，得成品膜；（9）破网：对所述成品膜进行破网处理，在分切机上将原梳子的尺扣加密，梳子的梳理速度加快，所述加密具体为加密50 ～ 100%，所述加快具体为加快50 ～ 150%。...

【技术特征摘要】
1.聚四氟乙烯超细纤维，其特征在于，表示化学纤维细度的旦数在1D以下，具体由以下方法制成：（1）润滑混合：在聚四氟乙烯微粉中添加航空煤油，混匀；（2）筛分：用10～30目筛进行筛分；（3）改性混合：再添加硅油，再混匀；（4）挤出：使用挤压机将改性混合的原料挤出，挤压参数如下，挤出速度5～15mm/min，挤出直径15～25mm，口模长径比L/D为20～40，锥角30～50°，压缩比140～160；（5）压延：使用压延机对挤出后的原料进行压延，压延时压辊温度控制为140～180℃，制得生料带；（6）除航煤：在高于所述航空煤油的沸点的温度下对所述生料带干燥处理18～24小时，除去所述航空煤油；（7）拉伸：对生料带除去航空煤油的同时进行纵向拉伸，然后进行一次热定型；接着进行首次横向拉伸，二次热定型，再次横向拉伸，三次热定型，制得聚四氟乙烯纤维膜；拉伸定型时控制参数如下：纵向拉伸速率1%～10%/s，拉伸倍数2～6，一次热定型温度200～250℃；首次横向拉伸速率45～50mm/s，拉伸倍数20～25，二次热定...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈英，
申请(专利权)人：陈英，
类型：发明
国别省市：江苏;32