耐高温过滤材料的性能研究

论文摘要

玻璃纤维过滤材料在我国高温烟气过滤行业中占主导地位。由于其本身具有高强、耐高温、耐腐蚀、光滑憎水、尺寸稳定性好的特点，经过浸渍处理后耐腐蚀性、耐磨性、耐折性都可以提高，因此可以做为一种理想的高温过滤材料。许多烟气过滤温度都会超过200℃，如炭黑、钢铁、水泥、高温燃煤锅炉、冶金、电力、化工等行业，过滤温度有时也会超过250℃，甚至更高。从另一方面说，玻璃纤维比耐高温的合成纤维如Nomex、PPS、P84、PTFE等经济实用又防火，按照非织造布针刺生产工艺加工成玻纤针刺毡，可大大满足高温烟气过滤的脉冲除尘的要求。本课题从研究高硅氧（R）玻璃纤维的基本性能入手，系统地对耐高温过滤材料——R玻璃纤维的截面形态、成分结构以及力学性能进行了研究和分析，并对高硅氧纤维纱的力学性能、断裂伸长、弹性模量、耐酸、耐碱、耐高温性进行了测试，所选用的R玻璃纤维由陕西省兴平市玻璃纤维厂提供，细度为1.67dtex，单纤维直径为9μm。本课题以SiO2-B2O3-Na2O三元系统玻璃为原料，经过漏板坩埚拉丝形成玻璃纤维后，选用工业HCl进行后处理，经过酸沥滤、水洗、烘干、热烧结定型生产流程，以SiO2含量为硬性评价指标，利用单因素分析法，分析酸的浓度、酸液的温度、酸沥的时间对SiO2含量的影响，并分析三元系统中氧化物的迁出量对SiO2含量的影响，运用正交实验分析方法对工艺参数进行优化，最终确定了本次酸沥滤的最优工艺参数为：盐酸百分浓度为12%，酸液温度为96℃，沥滤时间为55min。另外，在保证高硅氧针刺毡具有较高的断裂强力和较低的收缩率下，特进行热烧结处理，并分析了不同组分的玻璃纤维，通过试验表明，强力与烧结温度和时间有显著的相关关系。实验表明，不是烧结温度越低，收缩率越小，而是与玻璃的成分、织物的组织、用途有关，烧结时间根据强力损失大小合理确定。为了耐高温针刺毡生产的顺利进行，对原料长度、细度、耐折性、耐磨性、抗静电性等进行分析，在针刺生产过程中，对针刺机器的选配，梳理、成网、及针布的配置要求做了介绍，最终通过实验优化了耐高温R玻璃纤维针刺毡生产的工艺参数。对处理后的高硅氧针刺毡的各项性能进行了测试，物理性能测试内容包括厚度、单重、拉伸性能，具体指标有耐高温性能、透气性、透水性、孔径测试、过滤性能测试，并与其它的过滤材料性能进行了对比分析研究。得出结论，高硅氧玻璃纤维具有优异的耐高温过滤性能，尤其是在环境恶劣的超高温粉尘烟气中，不需要烟气直接过滤的特殊行业，过滤效率高，使用寿命长。最后，对本课题研究的主要内容做总结分析，从各项性能测试指标反映出，R玻璃纤维针刺毡的各项性能比较符合做高温烟尘过滤材料的标准，这对高硅氧玻璃纤维针刺非织造耐高温过滤材料的开发具有一定的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 耐高温过滤材料的国内外研究状况
• 1.1.2 本课题选题依据
• 1.2 用于针刺过滤材料的耐高温纤维
• 1.2.1 芳香族聚酰胺纤维 Nomex
• 1.2.2 聚苯硫醚纤维滤料 PPS
• 1.2.3 聚酰亚胺纤维滤料 P84
• 1.2.4 聚四氟乙烯滤料 PTFE
• 1.2.5 芳砜纶滤料 PSA
• 1.2.6 玻璃纤维
• 1.2.7 高硅氧玻璃纤维（R 纤维）
• 1.3 本课题研究的目的和意义
• 1.4 本课题研究的内容
• 2 R 玻璃纤维基本性能
• 2.1 R 玻璃纤维的形态结构
• 2.2 R 玻璃纤维的基本性能
• 2.2.1 密度
• 2.2.2 拉伸强度
• 2.2.3 断裂伸长与断裂强度
• 2.2.4 弹性模量
• 2.2.5 耐酸性
• 2.2.6 耐碱性
• 2.2.7 耐高温性
• 2.3 本章小结
• 3 R 玻璃纤维酸处理工艺的研究
• 3.1 酸沥滤工艺的确定
• 3.1.1 生产工艺流程
• 3.1.2 实验条件和指标
• 3.1.3 酸沥滤过程中质量控制及影响因素
• 3.2 酸沥滤的正交实验设计
• 3.2.1 酸沥滤正交实验设计因素
• 3.2.2 正交实验结果与分析
• 3.2.3 最优工艺的效果
• 3.3 热烧结
• 3.3.1 热烧结理论分析
• 3.3.2 热烧结温度控制
• 3.4 本章小结
• 4 R 玻璃纤维滤料的生产工艺
• 4.1 R 玻璃纤维原材料的选用
• 4.1.1 细度
• 4.1.2 长度
• 4.1.3 耐折、耐磨性
• 4.1.4 抗静电性
• 4.2 R 玻璃纤维针刺毡的生产工艺
• 4.2.1 梳理
• 4.2.2 成网
• 4.2.3 针刺工艺与设备
• 4.3 后整理对 R 玻璃纤维针刺毡性能的影响
• 4.4 本章小结
• 5 R 玻璃纤维针刺毡的性能测试
• 5.1 厚度
• 5.2 单位面积重量
• 5.3 拉伸断裂伸长
• 5.4 耐高温性
• 5.4.1 R 玻璃纤维过滤毡的耐高温性能
• 5.4.2 E、C 玻璃纤维过滤布的耐高温性能
• 5.5 热收缩性
• 5.6 透气性测试
• 5.7 透水性测试
• 5.8 孔径测试
• 5.9 过滤性能的测试
• 5.10 耐酸性能
• 5.10.1 R 玻璃纤维过滤毡的耐酸性能
• 5.10.2 E、C 玻璃纤维过滤布的耐酸性能
• 5.11 耐碱性能
• 5.12 耐氧化性能
• 5.13 本章小结
• 6 结论
• 6.1 本课题的主要研究成果
• 6.2 本课题的创新点
• 6.3 本课题研究的不足
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢