特種纖維過濾材料發(fā)展趨勢及創(chuàng)新方向

特種纖維過濾材料已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的諸多產(chǎn)業(yè)，特別是石油化工、醫(yī)學(xué)、環(huán)保和國防等領(lǐng)域。這些材料呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢，常用的是高性能纖維非織造布、中空纖維膜分離材料、活性炭纖維、離子交換纖維、金屬螯合纖維等。新的發(fā)展方向是多功能化、納米化以及材質(zhì)的多樣化。

為了延長濾袋的壽命和適應(yīng)未來更加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，今后的創(chuàng)新方向是復(fù)合使用兩種不同品種的耐高溫纖維以取長補短、發(fā)展超細(xì)纖維品種或異形截面纖維以提高布袋的過濾精度。國外還有對聚合物合成工藝進(jìn)行改進(jìn)以提高纖維的綜合性能的，例如韓國和日本公司合作開發(fā)PPS的不含氯原料的新合成工藝，提高纖維的耐腐蝕性等。日本耐高溫纖維的生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級較快，細(xì)規(guī)格、異形截面、芯鞘型復(fù)合絲等差別化耐高溫纖維作為生產(chǎn)重點，約70%的產(chǎn)品出口中國。

10種耐高溫纖維性能及濾料開發(fā)要點

經(jīng)過多年的自主研發(fā)，我國基本上已配齊高溫粉塵濾袋所需的各種耐高溫有機和無機纖維的品種，具體品種有聚苯硫醚（PPS）、聚酰亞胺（PI）、間位芳酰胺纖維（m-AR）、芳砜綸（PSA）、密胺、聚噁二唑（PODZ）、聚四氟乙烯（PTFE）、玄武巖（BA）及玻璃纖維（GF），只有酮酐類聚酰亞胺（P84）和芳族聚酰胺酰亞胺纖維尚空缺，但可由以上纖維所取代。

不同的耐高溫纖維的耐熱、耐化學(xué)性等性能有所差異，價格也不同，因此應(yīng)用廠家要考慮適用于該廠高溫排氣的不同特點，選用個性化和性價比較高的濾袋產(chǎn)品。德國皮革和塑料片材研究所、Saxon紡織研究所和空氣管理與致冷研究所曾共同研究過10種纖維的耐熱性以及不同煙道氣的各種酸堿物質(zhì)對纖維強度的影響，如下表所示。

（1）耐熱性

耐熱試驗是在180℃的烘箱中暴露500h，結(jié)果PET纖維發(fā)生熱分解，GF-A纖維變脆，均不適合在該條件下長期使用。PAI纖維的強度下降至50%，但不分解。其他纖維的情況如下圖所示。

在180 ℃干燥箱中放置后各種纖維的強度

（2）抗水解性

抗水解性是將纖維經(jīng)濕熱處理后對比其強度變化，結(jié)果PPS、m-AR、PSA和PTFE纖維強度無變化，PI和蓬松Pohri S玻纖在蒸汽消毒器中處理72h后，強度有明顯喪失，因此只能有限度地應(yīng)用于濕熱環(huán)境下。PET、GF-A、GF-B和BA纖維都不耐水解，他們會熔化、降解或變脆，如下圖所示。

各種纖維在蒸汽消毒器中處理72 h后的強度變化

（3）抗化學(xué)性

直接將纖維置入室溫和70℃以下的濃酸堿溶液中，結(jié)果下圖所示。

室溫下各種化學(xué)品中在放置24 h后的纖維強度

在70 ℃下儲存 8 h和16 h后的纖維強度

纖維在各化學(xué)品中儲存24h、在室溫濕態(tài)下儲個月并在180℃干燥箱中放置24h后的強度變化如下圖所示。

不同條件下放置后的纖維強度

纖維在實際煙道氣條件下長暴露60h后所得結(jié)果如下圖所示。有些纖維不能分纖，無法測試；PET纖維10 h后便完全損壞，而PPS、PAI、MF和PTFE纖維的強度并無影響，PI、PSA、GF-A和BA纖維未覺察到有強度損失，而蓬松的Pohri S纖維的強度反而有所增加。

各種纖維在各種條件的煙道氣中暴露后的強度

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