本发明专利技术公开一种聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料及其制备方法与应用，复合过滤材料具有皮芯结构，所述芯层为线密度300～750dtex的玻璃纤维，皮层由聚酰亚胺、氟树脂、超细碳酸钙、偶联剂、抗静电剂、稀土与加工助剂组成，皮层的厚度为5～200微米；将皮层组分添加于聚酰胺酸中间体纺丝液中，并将玻璃纤维浸渍于纺丝液后，于200～250℃温度下恒温1.5～3.0h，对聚酰胺酸进行亚酰胺化处理，制得聚酰亚胺玻璃纤维复合纤维过滤材料，包括长、短纤维，长纤维的线密度为300～800dtex。所述复合过滤材料用于编织过滤毡的基布和纤维层，过滤毡单位平方米克重为300～1200g。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种过滤材料，特别涉及一种聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料及其制备方法与应用。
技术介绍
随着我国工业的不断发展，不可避免的是各种粉尘的污染源也将不断地增加，燃煤锅炉、水泥窑、钢铁高炉和垃圾焚烧炉等在作业过程中会产生伴有粉尘、高温且腐蚀性的气体，如不及时地加以控制，将对生态环境及人们的身体健康带来极大的危害。随着科技的进步和人们环保意识的增强，环境治理、防止大气污染，尤其是对冶金、钢铁、发电、碳黑、水泥等行业高温烟尘过滤越来越重视。目前用于空气和气体过滤即固/气相分离的纺织材料主要有两大类一类为机织布，另一类为非织造布，其中以针剌布用量最大，这类材料多呈三维结构，其孔隙小而孔隙率大，过滤效率高，因此近年来得到越来越广泛的应用。目前，耐高温过滤材料主要采用无机纤维和耐高温合成纤维，其能耐180°C以上的高温尾气或高温粉尘。国外从20世纪70年代开始致力于研究开发耐高温合成纤维，随着耐高温合成纤维的开发利用，新品种滤料不断涌现，推动了高温烟尘过滤滤料业的发展; 而国内中、高温合成纤维较少，中高温过滤材料主要以玻璃纤维材料为主。 然而，工业高温尾气中大都含有大量的腐蚀性气体，如H2SO3, H2S04、H2S等，特别是当尾气的温度超过120°C时，其对过滤材料的腐蚀性加剧，最终使过滤材料失去功效。因此， 玻璃纤维滤料虽价格较低，但耐磨、耐折性能差，韧性差和耐化学腐蚀性性能差，不能满足环境复杂的高温粉尘过滤要求，其应用受到很大的限制。因此，引进高性能的耐高温纤维， 研制出优质的耐高温滤料，满足日益增长的高温烟尘过滤的要求是一个重要的课题。聚酰亚胺(P84)聚合物属于高性能聚合物，具有优异的耐热性和阻燃性，玻璃化温度为315°C，纤维可在250°C应用温度下长期使用，纤维不会熔融。因此，在耐高温滤料行业成功地将聚酰亚胺(P84)作为滤料材料，实践证明，聚酰亚胺(P84)具有良好的集尘性能， 同一旦数的聚酰亚胺纤维的表面系数大于其他纤维，使其在压力差很小时，过滤效率也很高。但聚酰亚胺纤维价格昂贵，同时，大多数芳香族聚酰亚胺既难熔又难溶，不易纺制成纤维。因此，这些因素都限制了聚酰亚胺的应用。鉴于玻璃纤维和聚酰亚胺(P84)具有各自的优缺点因此，利用上述两种材料的各自优点，开发一种综合性能优异的复合材料成为高温滤料行业的研究热点。申请号为201110221811. O的专利技术专利公开了一种“玻纤聚酰亚胺P84复合滤料及其制备方法”，其特征在于复合滤料包括玻璃基布和复合纤维层，玻璃基布的上下表面覆有复合纤维成，其中，复合纤维层是玻璃纤维、凯夫拉纤维和P84纤维机械混合后针刺成毡。申请号为201020659486. 7的技术专利提供了 “玻璃纤维和聚酰亚胺纤维复合过滤针刺毡”，其特征在于在玻纤基布的两面采用针刺对称粘贴玻纤与P84复合的纤维面层。申请号为200810042958. I的专利技术专利公开了 “聚酰亚胺玻纤复合材料的制备方4法”，其特征在于采用2，3，3'，4'-氧联二苯四甲酸二酐、3，3'，4，4'-联苯四甲酸二酐和4，4' - 二胺基二苯醚共聚制备聚酰胺酸，再采用4-苯基乙炔酐封端反应生成酰亚胺齐聚物，再与硅烷偶联剂和短切玻璃纤维捏合，经热处理制得聚酰亚胺玻纤复合材料。由此可见，在制备方法中以短切玻璃纤维作为聚酰亚胺的增强材料，提高聚酰亚胺的力学性能和抗冲击性能。综上所述，目前获得复合型的耐高温滤料的方法，主要是将聚酰亚胺纤维和其他耐高温纤维特别是玻璃纤维进行并捻，或者混合，并通过针刺或水刺成型工艺获得过滤材料或过滤毡，再将过滤毡通过浸溃聚四氟乙烯乳液，或者以短切玻璃纤维作为填充聚酰亚胺的增强材料，提高聚酰亚胺的力学性能和抗冲击性能。因此，本专利技术利用这两种纤维材料的优点，通过挤出或涂覆工艺，提供一种价格便宜，具有耐高温、耐化学腐蚀性以及阻燃性的聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过涂覆工艺，提供一种价格便宜，具有皮芯结构和一定强度、韧性，耐高温、耐化学腐蚀性的玻璃纤维复合过滤材料及其制备方法与应用。目前，过滤材料主要有玻璃纤维、聚酰亚胺纤维等，但玻璃纤维属无机材料，韧性低，材料比较脆，因此存在断裂伸长率低和耐折性能差的缺点，以致基于玻璃纤维的基布或者过滤毡的强度和韧性均比较低；而聚酰亚胺(P84)聚合物属于高性能聚合物，具有优异的耐热性和阻燃性，玻璃化温度为315°C，纤维可在250°C应用温度下长期使用，纤维不会熔融，纤维强度高，韧性强。因此，在耐高温滤料行业成功地将聚酰亚胺(P84)作为滤料材料，实践证明，聚酰亚胺(P84)具有良好的集尘性能，同一旦数的聚酰亚胺纤维的表面系数大于其他纤维，使其在压力差很小时，过滤效率也很高。但聚酰亚胺纤维价格昂贵，同时，大多数芳香族聚酰亚胺既难熔又难溶，不易纺制成纤维。因此，这些因素都限制了聚酰亚胺的应用。鉴于上述原因，为了克服玻璃纤维和聚酰亚胺材料各自的缺点和不足，充分结合两种材料的优点，本专利技术的目的是这样实现的，所述的一种聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料，其特征在于其具有皮芯结构，所述的皮芯结构包括芯层和皮层，其中芯层为玻璃纤维， 玻璃纤维采用偶联预处理的玻璃纤维，芯层外包覆有皮层，所述的皮层由聚酰亚胺、氟树脂、超细碳酸钙、偶联剂、抗静电剂、稀土制成，按重量份计，其具体组分配方如下聚酰亚胺100 份；氟树脂0-20 份；超细碳酸钙10-30 份；偶联剂1-5 份;抗静电剂0-3 份;稀土O. 1-5 份加工助剂O. 5-2 份所述氟树脂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物之一种或两种以上组合；所述加工助剂为润滑剂或增塑剂。所述的一种聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料，其特征在于所述芯层的玻璃纤维的线密度为300 750dtex ;玻璃纤维偶联预处理的方法为对玻璃纤维进行偶联预处理， 以重量份计，用4-5份的硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂对100份的玻璃纤维表面进行预处理， 获得偶联预处理的玻璃纤维。所述的一种聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料，其特征在于所述皮层的厚度为 5 200微米。所述的一种聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料，其特征在于所述复合过滤材料包括长纤维、短纤维。所述的一种聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料，其特征在于所述长纤维的线密度为 300 800dtex。所述的聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料的制备方法，包括如下步骤(1)对填料进行表面预处理，以重量份计，将10-30份的超细碳酸钙和1-5份的偶联剂依次加入到高速混合机中，温度为70 90°C，混合均匀后获得表面预处理的超细碳酸钙， 备用;(2)对玻璃纤维进行偶联预处理，以重量份计，用4-5份的硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂对100份的玻璃纤维表面进行预处理，获得偶联预处理的玻璃纤维，备用；(3)制备聚酰胺酸中间体纺丝液，以二甲基乙酰胺为溶剂，由联苯四羧酸二酐与间-二甲苯基二胺单体于10°C低温合 成聚酰胺酸中间体纺丝液；(4)以重量份计，将步骤(I)获得的表面预处理的超细碳酸钙、0-20份的氟树脂、0-3份的抗静电剂、O. 1-5份的稀土和O. 5-2份的加工助剂加入到步骤(3)获得的100份的聚酰胺酸中间体纺丝液中，并搅拌均匀，获得改性的聚酰胺酸中间体纺丝本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料，其特征在于：其具有皮芯结构，所述的皮芯结构包括芯层（1）和皮层（2），其中芯层（1）为玻璃纤维，玻璃纤维采用偶联预处理的玻璃纤维，芯层（1）外包覆有皮层（2），所述的皮层（2）由聚酰亚胺、氟树脂、超细碳酸钙、偶联剂、抗静电剂、稀土制成，按重量份计，其具体组分配方如下：？？？？聚酰亚胺？？？？？？？？？？？？？？？？100份；？？？？氟树脂？？？？？？？？？？？？？？？？？？0？20份；？？？？超细碳酸钙？？？？？？？？？？？？？10？30份；？？？？偶联剂？？？？？？？？？？？？？？？？？？？1？5份；？？？？抗静电剂？？？？？？？？？？？？？？？？？0？3份；？？？？稀土？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？0.1？5份；？？？？加工助剂？？？？？？？？？？？？？？？？0.5？2份；所述氟树脂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚氟乙烯、乙烯？四氟乙烯共聚物之一种或两种以上组合；所述加工助剂为润滑剂或增塑剂。
【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料，其特征在于其具有皮芯结构，所述的皮芯结构包括芯层(I)和皮层(2)，其中芯层(I)为玻璃纤维，玻璃纤维采用偶联预处理的玻璃纤维，芯层(I)外包覆有皮层(2)，所述的皮层(2)由聚酰亚胺、氟树脂、超细碳酸钙、偶联剂、抗静电剂、稀土制成，按重量份计，其具体组分配方如下聚酰亚胺100 份；氟树脂0-20 份；超细碳酸钙10-30 份；偶联剂1-5 份;抗静电剂0-3 份;稀土O. 1-5 份加工助剂O. 5-2 份所述氟树脂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物之一种或两种以上组合；所述加工助剂为润滑剂或增塑剂。2.根据权利要求I所述的一种聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料，其特征在于所述芯层的玻璃纤维的线密度为300 750dtex ;玻璃纤维偶联预处理的方法为对玻璃纤维进行偶联预处理，以重量份计，用4-5份的硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂对100份的玻璃纤维表面进行预处理，获得偶联预处理的玻璃纤维。3.根据权利要求I所述的一种聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料，其特征在于所述皮层的厚度为5 200微米。4.根据权利要求I所述的一种聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料，其特征在于所述复合过滤根据权利要求4所述的一种聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料，其特征在于所述长纤维的线密度为300 800dtex。5.权利要求1-5任一所述的聚酰亚胺玻璃纤维复合过滤材料的制备方法，包括如下步骤(1)对填料进行表面预处理，以重量份计，将10-30份的超细碳酸钙和1-5份的偶联剂依次加入到高速混合机中，温度为70 90°C，混合均匀后获得表面预处理的超细碳酸钙， 备用;(2)对玻璃纤维进行偶联预处理，以重量份计，用4-5份的硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂对100份的玻璃纤维表面进行预处理，获得偶联预处理的玻璃纤维，备用；(3)制...
【专利技术属性】
技术研发人员：周丕严，
申请(专利权)人：厦门柏润氟材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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