玄武岩纤维复合过滤材料针刺工艺及性能研究

论文摘要

玄武岩纤维近几年来备受关注,我国将玄武岩纤维与碳纤维、芳纶、超高相对分子质量聚乙烯纤维一起列为鼓励发展的四大高性能纤维。玄武岩纤维的综合性能非常优异,特别适合用作过滤材料,它优异的拉伸性能、耐高温性能、耐酸碱性能以及抗静电性能等均在过滤材料领域发挥重要的作用。本课题在此基础上,探讨玄武岩纤维过滤材料针刺工艺的最优参数及最终产品的性能优势。本课题主要是开发一种新型的耐高温玄武岩纤维复合过滤材料,主要在以下几方面进行了研究：第一,研究了玄武岩纤维和玻璃纤维的特性,对其强力伸长、密度、线密度、耐高温性能以及耐酸碱性能进行了相关的测试分析。第二,确定了产品开发所选用的原料的配比、成网工艺、纤网的加固方式及产品的后整理方式。经过大量资料的阅读和实验性的探索,最终本实验采用的原料配比为50/50（BF/GL）,采取梳理成网的成网工艺和针刺加固方式,后整理工艺为烧毛、压光、PTFE浸渍+拒水拒油、热定型。具体如下：（1）本产品选用玄武岩纤维和玻璃纤维混合的方式,混合质量比为50/50；基布选用纯玻纤平纹机织布。（2）本产品选用梳理成网的成网方式,用正交试验的方法得到成网工艺的最优参数：纤维配比BF/GL=50/50;牵伸速比1.1；单面铺网层数10层。（3）本产品采用针刺加固的加固方式。通过单因子试验研究了针刺深度和针刺密度与产品性能的关系；通过正交试验得到针刺工艺最优化参数为针刺道数为4道,针刺深度为9mm,针刺频率为599.1刺/min,针刺密度为570.6刺/cm2。（4）在江苏东方滤袋有限公司后整理车间,对针刺加固得到的产品进行后整理,研究后整理前后产品的性能变化为：厚度减小；克重增加；强力略微上升；孔隙率和透气性减小；平均孔径变小,但分布更加均匀；过滤效率提高。第三,对玄武岩纤维耐高温针刺复合过滤材料与其他三种同类产品（涤纶针刺毡、玻纤双面毡、氟美斯复合针刺毡）做了性能对比测试,可知：（1）玄武岩复合毡厚度和克重最大,MD与CD两方向强力分布最为不匀；（2）通透性最差,过滤效率最高,孔径分布最为均匀；（3）拒水拒油效果最高,为5级；（4）耐温性最好；（5）耐酸性与其他三种相当,耐碱性略优。研究针刺法加固玄武岩纤维复合过滤材料具有一定的意义,本产品在许多方面是优于其他同类产品的。其中耐温性能和过滤性能尤佳,耐酸碱性能、拒水拒油和孔径的分布也好于其他三种滤料。因此本产品更适合在高温的酸性条件使用,且能达到较好的过滤效果和清灰效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 开发新型耐高温过滤材料的背景和意义
• 1.1.1 背景
• 1.1.2 意义
• 1.2 玄武岩纤维的发展状况和性能特点
• 1.2.1 玄武岩纤维的国内外发展状况
• 1.2.2 玄武岩纤维的性能特点
• 1.3 课题研究的内容及方法
• 1.3.1 课题研究内容
• 1.3.2 课题研究方法
• 2 耐高温过滤材料技术原理
• 2.1 袋式除尘技术
• 2.1.1 国内外发展概况
• 2.1.2 袋式除尘机理
• 2.2 滤料技术
• 2.2.1 滤料材质
• 2.2.2 滤料结构
• 2.2.3 滤料后整理技术
• 2.2.4 滤料过滤机理
• 2.3 针刺滤料的制作原理
• 2.4 本章小结
• 3 玄武岩纤维与玻璃纤维性能对比分析
• 3.1 纤维测试方法
• 3.1.1 纤维基本性能测试
• 3.1.2 纤维耐温性能测试
• 3.1.3 纤维耐酸碱性能测试
• 3.2 测试结果对比分析
• 3.2.1 纤维基本性能对比分析
• 3.2.2 纤维耐温性能对比分析
• 3.2.3 纤维耐酸碱性能对比分析
• 3.3 本章小结
• 4 玄武岩纤维复合过滤材料的针刺工艺研究
• 4.1 成网工艺研究
• 4.1.1 成网工艺简介及设备选择
• 4.1.2 成网工艺参数设计
• 4.2 针刺加固工艺研究
• 4.2.1 针刺加固单因子试验及结果分析
• 4.2.2 针刺加固正交试验及结果分析
• 4.3 本章小结
• 5 玄武岩纤维复合过滤材料与同类产品的性能对比分析
• 5.1 玄武岩纤维复合过滤材料的后整理
• 5.1.1 后整理工艺设备选择和参数设定
• 5.1.2 后整理对产品性能的影响
• 5.2 玄武岩纤维耐高温针刺复合过滤材料与同类产品的性能对比
• 5.2.1 基本性能对比分析
• 5.2.2 通透过滤性能对比分析
• 5.2.3 拒水拒油性能对比分析
• 5.2.4 耐温性能对比分析
• 5.2.5 耐酸碱性能对比分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 附录1 成网工艺正交试验原始数据
• 附录2 针刺加固单因子试验原始数据
• 附录3 针刺加固正交试验原始数据
• 附录4 四种针刺滤料对比实验原始数据
• 附录5 过滤性能测试仪器及方法
• 攻读学位期间发表的论文或专利成果
• 致谢