一種含聚酰亞胺纖維的過(guò)濾材料及其制造方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)要求于2015年1月14日申請(qǐng)的中國(guó)專利申請(qǐng)CN 201510017335. 9的優(yōu)先 權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明屬于耐高溫纖維過(guò)濾材料領(lǐng)域，涉及一種含有聚酰亞胺纖維的耐高溫過(guò)濾 材料及其制備方法，以及包含所述過(guò)濾材料的過(guò)濾裝置。
【背景技術(shù)】
[0003] 高溫過(guò)濾除塵技術(shù)是近年來(lái)在顆粒物捕集方面最具發(fā)展前途的技術(shù)之一，由于工 作溫度高、氣體腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)高溫氣體除塵用過(guò)濾材料有很高的要求。過(guò)濾材料必須 滿足較強(qiáng)的過(guò)濾效率、優(yōu)異的耐高溫性能、一定的使用壽命及合理的價(jià)格。為了提高材料 的過(guò)濾效率，并適應(yīng)高溫、腐蝕性氣體的工況環(huán)境，各種具有優(yōu)異性能的纖維被大量使用， 其中聚酰亞胺纖維因其更好的過(guò)濾效率而被行業(yè)認(rèn)可。聚酰亞胺纖維的長(zhǎng)期使用溫度為 240°C，耐酸性優(yōu)良，具有異形截面，這也使其更適于具有較高過(guò)濾要求的高溫工況環(huán)境。然 而，聚酰亞胺纖維的高溫尺寸穩(wěn)定性較差，耐堿性差，優(yōu)質(zhì)纖維依賴進(jìn)口，用量及價(jià)格皆受 國(guó)外控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種含聚酰亞胺纖維的耐高溫過(guò)濾材料及其制備方法，以 及包含了所述過(guò)濾材料的過(guò)濾裝置。所述過(guò)濾材料中加入了一種含砜基的芳香族聚合物纖 維，所述含砜基的芳香族聚合物纖維具有優(yōu)秀的纖維強(qiáng)度和耐高溫性能，可以長(zhǎng)期使用于 250°C高溫環(huán)境下，高溫尺寸穩(wěn)定性在1 %以內(nèi)。本發(fā)明將聚酰亞胺纖維作為迎塵層，將含砜 基的芳香族聚合物纖維作為耐高溫支撐層，所制得的過(guò)濾材料具有良好的過(guò)濾效果、優(yōu)異 的高溫尺寸穩(wěn)定性、高溫強(qiáng)度保持率和伸長(zhǎng)保持率。
[0005] 本發(fā)明涉及一種含砜基的芳香族聚合物纖維，其特征在于，所述含砜基的芳香族 聚合物由以下三種單體聚合而成：
[0006] 間位的含有二胺基的芳香族單體a ;
[0007] 含砜基和氨基的單體b;
[0008] 對(duì)位的含有二羧酸基團(tuán)的芳香族單體或其鹵代物c ;
[0009] 在所述含砜基的芳香族聚合物中，砜基在聚合物中的質(zhì)量百分比含量為4-10%。
[0010] 優(yōu)選的，所述間位的含有二胺基的芳香族單體a的芳香環(huán)上的氫獨(dú)立地被選自鹵 素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、苯基、酰氧基、硝基、二烷基氨基、硫代烷基、羧基、磺?；Ⅳ?基烷氧基中的一個(gè)或多個(gè)取代基所取代或不取代。
[0011] 優(yōu)選的，所述間位的含有二胺基的芳香族單體a為間苯二胺，或包含80摩爾％以 上間苯二胺的混合間位芳香族二胺單體。
[0012] 優(yōu)選的，所述含砜基和氨基的單體b為R，R' -二氨基二苯砜。
[0013] 優(yōu)選的，所述的R，R' -二氨基二苯砜選自3,3' -二氨基二苯砜、4,4' -二氨基二 苯砜或它們的混合物。
[0014] 優(yōu)選的，所述的對(duì)位的含有二羧酸基團(tuán)的芳香族單體或其鹵代物c的芳香環(huán)上的 氫獨(dú)立地被選自鹵素、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、苯基、酰氧基、硝基、二烷基氨基、硫代烷 基、羧基、磺?；Ⅳ驶檠趸械囊粋€(gè)或多個(gè)取代基所取代或不取代。
[0015] 優(yōu)選的，所述的對(duì)位的含有二羧酸基團(tuán)的芳香族單體或其鹵代物c為對(duì)苯二甲酰 氯，或包含80摩爾％以上對(duì)苯二甲酰氯的混合對(duì)位的含有二羧酸基團(tuán)的芳香族單體或其 鹵代物。
[0016] 優(yōu)選的，所述間位的含有二胺基的芳香族單體a與含砜基和氨基的單體b的摩爾 量之和與對(duì)位的含有二羧酸基團(tuán)的芳香族單體或其鹵代物c的摩爾量的比例為I :0.98-1 : 1. 01，優(yōu)選為1 :1。
[0017] 優(yōu)選的，所述的間位的含有二胺基的芳香族單體a與含砜基和氨基的單體b的摩 爾量之比為 50-80 :20-50,優(yōu)選 60-75 :25 :40,更優(yōu)選 70-75 :25-30。
[0018] 優(yōu)選的，所述含砜基的芳香族聚合物纖維具有300°C以上的玻璃化溫度，優(yōu)選 320°C以上的玻璃化溫度，更優(yōu)選340°C以上，最優(yōu)選345°C以上。
[0019] 優(yōu)選的，所述含砜基的芳香族聚合物纖維具有4CN/dtex以上的強(qiáng)度，優(yōu)選4. 5CN/ dtex以上，更優(yōu)選5cN/dtex以上。
[0020] 本發(fā)明涉及一種無(wú)紡織物，所述無(wú)紡織物包含：
[0021] 聚酰亞胺纖維（A);
[0022] 含砜基的芳香族聚合物纖維（B)，所述含有砜基的芳香族聚合物纖維（B)包含一 種含砜基的芳香族聚合物，所述聚合物衍生自一種含砜基和氨基的單體b，且砜基在所述聚 合物中的質(zhì)量百分比含量為4-10%。
[0023] 優(yōu)選的，所述含砜基的芳香族聚合物由以下三種單體聚合而成：間位的含有二胺 基的芳香族單體a ;含砜基和氨基的單體b ;對(duì)位的含有二羧酸基團(tuán)的芳香族單體或其鹵代 物c〇
[0024] 優(yōu)選的，所述聚酰亞胺纖維㈧和含砜基的芳香族聚合物纖維⑶重量比為 10-60 :90-40,更優(yōu)選為 20-50 :80-50 ;最優(yōu)選為 30-40 :70-60。
[0025] 優(yōu)選的，所述聚酰亞胺纖維（A)為異型截面。
[0026] 優(yōu)選的，所述聚酰亞胺纖維（A)在300°C下的熱收縮率在3. 0%以下。
[0027] 優(yōu)選的，所述無(wú)紡織物中還可以含有耐高溫纖維（C)。
[0028] 優(yōu)選的，所述耐高溫纖維（C)在180°C的高溫環(huán)境下處理24h后具有80%以上的 強(qiáng)度保持率，優(yōu)選具有85%以上的強(qiáng)度保持率。
[0029] 優(yōu)選的，所述耐高溫纖維（C)選自玻璃纖維、聚苯硫醚纖維、聚苯并噁唑纖維、聚 苯并咪唑纖維、聚噁二唑纖維、聚四氟乙烯纖維、對(duì)位芳香族聚酰胺纖維、間位芳香族聚酰 胺纖維、芳砜綸中的一種或兩種以上的混合物。更優(yōu)選的，所述芳香族聚酰胺纖維為間位芳 香族聚酰胺纖維。
[0030] 優(yōu)選的，所述無(wú)紡織物中芳香族聚酰胺纖維的重量百分比為0-40% ;優(yōu)選為 0-20 % 〇
[0031] 優(yōu)選的，所述無(wú)紡織物用作過(guò)濾材料。
[0032] 優(yōu)選的，所述無(wú)紡織物在250°C高溫環(huán)境下處理200小時(shí)后具有85%以上的強(qiáng)力 保持率；優(yōu)選具有90%以上的強(qiáng)力保持率；更優(yōu)選具有95%以上的強(qiáng)力保持率。
[0033] 優(yōu)選的，所述無(wú)紡織物在250°C高溫環(huán)境下處理2小時(shí)后尺寸收縮率< 2. 5% ;優(yōu) 選尺寸收縮率<2%，更優(yōu)選尺寸收縮率< 1.5%。
[0034] 優(yōu)選的，所述無(wú)紡織物經(jīng)VDI測(cè)試后，其在1000 Pa定壓噴吹2小時(shí)情況下清潔氣 體濃度為〇. 5mg/m3以下。
[0035] 優(yōu)選的，所述無(wú)紡織物經(jīng)VDI測(cè)試后，其在穩(wěn)定階段運(yùn)行30個(gè)周期的時(shí)間為150s 以上。
[0036] 本發(fā)明涉及一種過(guò)濾材料，所述過(guò)濾材料包含迎塵層和耐高溫支撐層；
[0037] 所述迎塵層包含聚酰亞胺纖維（A);
[0038] 所述耐高溫支撐層包含含砜基的芳香族聚合物纖維（B)，所述含有砜基的芳香族 聚合物纖維（B)包含一種含砜基的芳香族聚合物，所述聚合物衍生自一種含砜基和氨基的 單體b，且砜基在所述聚合物中的質(zhì)量百分比含量為4-10%。
[0039] 優(yōu)選的，所述含砜基的芳香族聚合物由以下三種單體聚合而成：間位的含有二胺 基的芳香族單體a ;含砜基和氨基的單體b ;對(duì)位的含有二羧酸基團(tuán)的芳香族單體或其鹵代 物c〇
[0040] 優(yōu)選的，所述迎塵層和耐高溫支撐層重量比為10-60 :90-40。
[0041] 優(yōu)選的，所述迎塵層和耐高溫支撐層重量比為20-50 :80-50 ;更優(yōu)選為30-40 : 70-60〇
[0042] 優(yōu)選的，所述迎塵層為無(wú)紡織物。
[0043] 優(yōu)選的，所述耐高溫支撐層為無(wú)紡織物。
[0044] 優(yōu)選的，所述聚酰亞胺纖維（A)為異型截面。
[0045] 優(yōu)選的，所述聚酰亞胺纖維（A)在300°C下的熱收縮率在3. 0%以下。
[0046] 砜基的芳香族聚合物纖維砜基的芳香族聚合物纖維優(yōu)選的，所述迎塵層和耐高溫 支撐層中還可以獨(dú)立地含有耐高溫纖維（C)。
[0047] 優(yōu)選的，所述耐高溫纖維（C)在180°C的高溫環(huán)境下處理24h后具有80%以上的 強(qiáng)度保持率，優(yōu)選具有85%以上的強(qiáng)度保持率。
[0048] 優(yōu)選的，所述耐高溫纖維（C)選自玻璃纖維、聚苯硫醚纖維、聚苯并噁唑纖維、聚 苯并咪唑纖維、聚噁二唑纖維、聚四氟乙烯纖維、對(duì)位芳香族聚酰胺纖維、間位芳香族聚酰 胺纖維、芳砜綸中的一種或兩種以上的混合物。更優(yōu)選的，所述芳香族聚酰胺纖維為間位芳 香族聚酰胺纖維。
[0049] 優(yōu)選的，所述迎塵層和耐高溫支撐層中芳香族聚酰胺纖維的重量百分比為 0-40% ;優(yōu)選為 0-20%。
[0050] 優(yōu)選的，所述過(guò)濾材料還包括基布。
[0051] 優(yōu)選的，所述基布為純紡織物，純紡交織織物或混紡織物。
[0052] 優(yōu)選的，所述基布的構(gòu)造為平紋組織、雙層組織、三層組織、斜紋組織或緞紋組織。
[0053] 優(yōu)選的，所述基布中含有選自的玻璃纖維、聚苯硫醚纖維、聚苯并噁唑纖維、聚苯 并咪唑纖維、聚噁二唑纖維、聚四氟乙烯纖維、對(duì)位芳香族聚酰胺纖維、間位芳香族聚酰胺 纖維、芳砜綸、聚酰亞胺纖維、碳纖維中的一種或兩種以上的混合纖維。
[0054] 優(yōu)選的，所述過(guò)濾材料在250°C高溫環(huán)境下處理50小時(shí)后具有85%以上的強(qiáng)力保 持率；優(yōu)選具有90%以上的強(qiáng)力保持率；更優(yōu)選具有95%以上的強(qiáng)力保持率。
[0055] 優(yōu)選的，所述過(guò)濾材料在250°C高溫環(huán)境下處理2小時(shí)后尺寸收縮率< 2. 5 % ;優(yōu) 選尺寸收縮率<2%，更優(yōu)選尺寸收縮率< 1.5%。
[0056] 優(yōu)選的，所述過(guò)濾材料經(jīng)VDI測(cè)試后，其在1000 Pa定壓噴吹2小時(shí)情況下清潔氣 體濃度為〇. 5mg/m3以下。
[0057] 優(yōu)選的，所述過(guò)濾材料經(jīng)VDI測(cè)試后，其在穩(wěn)定階段運(yùn)行30個(gè)周期的時(shí)間為150s 以上。
[0058] 本發(fā)明還涉及一種過(guò)濾材料的制備方法，其包括采用針刺的方式加固所述過(guò)濾材 料，所述針刺為斜刺，即加工針板與纖維層之間以小于90°的傾斜角刺入纖維層中。
[0059] 優(yōu)選的，所述斜刺的傾斜角大于等于45°小于90° ;更優(yōu)選為45°到80°。