不同后處理下的PPS針刺氈的性能比較

董 潔,孫潤(rùn)軍,陳美玉，師 瑯

(1.西安工程大學(xué) 紡織與材料學(xué)院，陜西 西安 710048;2.西安工程大學(xué) 科技處，陜西 西安 710048)

0 引 言

當(dāng)前,中國(guó)經(jīng)濟(jì)已進(jìn)入快速發(fā)展階段,以資源、能源消耗性為主的重工業(yè)迅速發(fā)展.但是,這些重工業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題,重工業(yè)大氣污染物以高溫?zé)煔鉃橹饕卣?煙塵類(lèi)顆粒物為主要控制對(duì)象之一[1].過(guò)去高溫?zé)煔獾闹卫碇饕捎秒姵龎m,但是隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,電除塵已經(jīng)很難達(dá)到要求,從而推動(dòng)了袋式除塵器的發(fā)展,但是袋式除塵器也存在局限之處.結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn),克服兩者的缺點(diǎn),從而又推動(dòng)了電袋除塵的組合除塵器的發(fā)展與應(yīng)用[1-2].

濾袋是袋式除塵器的核心,高溫?zé)煔獾倪^(guò)濾使濾袋更是面臨新的挑戰(zhàn).濾料最常見(jiàn)的后處理方式有熱定型、熱軋光、燒毛、浸漬、覆膜、涂層以及其他功能性整理.傳統(tǒng)纖維濾料過(guò)濾的機(jī)理為深層過(guò)濾,所謂深層過(guò)濾就是指最初接觸濾料的粉塵將會(huì)滯留在濾袋的表面,形成一層“一次粉餅”使濾料空隙減少?gòu)亩岣哌^(guò)濾效率.而覆膜濾料表現(xiàn)為表面過(guò)濾,粒子沉降在覆膜表面和粒子表面,很少有粒子能進(jìn)入覆膜內(nèi)部[3].表面過(guò)濾容易清灰,從而使過(guò)濾控制在較低的壓力下.浸漬法是將生產(chǎn)出來(lái)的纖網(wǎng)經(jīng)過(guò)浸漬槽后,然后再將產(chǎn)品烘干.高溫濾料的浸漬液一般選用以聚四氟乙烯為主的浸漬液,纖網(wǎng)經(jīng)過(guò)浸漬后能夠耐高溫.

文獻(xiàn)[4]通過(guò)對(duì)不同使用時(shí)間的PPS濾料的熱態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行比較,得出隨著溫度的升高,不同使用時(shí)間的PPS濾料均出現(xiàn)斷裂強(qiáng)力降低,斷裂伸長(zhǎng)率、定強(qiáng)力伸長(zhǎng)率增大的結(jié)論.蔡偉龍[5]通過(guò)對(duì)燃煤電廠鍋爐用PPS濾料的失效分析,尋找濾料失效的原因.柳敬獻(xiàn)[6]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究溫度對(duì)PPS濾料收縮性和強(qiáng)力性能的影響,得出隨著溫度的升高濾料強(qiáng)力呈先升高后降低的趨勢(shì),斷裂伸長(zhǎng)率也表現(xiàn)出相似的規(guī)律.

本文研究PPS濾料在溫度為190℃下分別處理12h、24h、36h、48h后，濾料在熱收縮性能、強(qiáng)力特性以及透氣性方面的變化.通過(guò)研究得出的結(jié)果希望能夠?yàn)楣S以及用戶在濾料的生產(chǎn)以及使用方面提供借鑒.

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)選擇相同規(guī)格的PPS基布,基布規(guī)格:120×47根/10cm(經(jīng)緯紗線密度:(50tex×2)×(50tex×2)),然后分別經(jīng)過(guò)表面覆膜處理和浸漬處理得到實(shí)驗(yàn)所用的覆膜PPS氈和浸漬PPS氈:

濾料一覆膜PPS氈:經(jīng)過(guò)聚四氟乙烯覆膜處理的PPS針刺氈.

濾料二浸漬PPS氈:經(jīng)過(guò)以聚四氟乙烯溶液為主的浸漬液浸漬后的PPS針刺氈.

1.2 方案

測(cè)試溫度為:常溫(25℃)、高溫(190℃)；測(cè)試時(shí)間分別為12h，24h，36h，48h.將測(cè)試樣品放入高溫試驗(yàn)箱在190℃下分別經(jīng)過(guò)12h，24h，36h，48h取出，測(cè)試樣品的熱收縮性能、拉伸性能、透氣性能.

熱收縮性能的測(cè)試依據(jù):GB/T6917—2009袋式除塵器用技術(shù)要求；拉伸性能測(cè)試儀器和依據(jù):YG(B)026H-250型織物強(qiáng)力機(jī), GB/T3923.1—1997紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定條樣法；透氣性能測(cè)試儀器和依據(jù):YG(B)461數(shù)字式織物透氣性測(cè)定儀,GB/T5453—1997紡織品透氣性的測(cè)試.

2 結(jié)果與分析

2.1 PPS針刺氈的熱收縮率變化

表1為不同后處理方法下兩種針刺氈在25℃以及190℃時(shí)經(jīng)過(guò)不同時(shí)間后的形態(tài)特征值.

表1 兩種PPS針刺氈的形態(tài)特征

圖1 兩種PPS針刺氈在190℃不同處理時(shí)間下的熱收縮率

圖1為2種PPS針刺氈在190℃不同處理時(shí)間下的熱收縮率.從圖1可以看出,經(jīng)過(guò)高溫190℃處理,隨著作用時(shí)間的延長(zhǎng),2種濾料的經(jīng)緯向的熱收縮率都有一定幅度的增加.覆膜PPS氈的經(jīng)向熱收縮率,在溫度為190℃經(jīng)過(guò)12h后,為2.57%.隨后,隨著作用時(shí)間的增加,每增加12h,其經(jīng)向熱收縮率的值分別增加0，0.1%，0.15%.

覆膜PPS氈的緯向熱收縮率,在溫度為190℃經(jīng)過(guò)12h后,為1.95%.隨后,隨著作用時(shí)間每增加12h,其緯向熱收縮率的值分別增加0.06%，0.05%，0.13%.浸漬PPS氈的經(jīng)向熱收縮率在經(jīng)過(guò)190℃高溫12h后,為3.22%.隨著時(shí)間的每增加12h,其經(jīng)向熱收縮的值依次增加0.09%，0.07%.浸漬PPS氈的緯向熱收縮率在經(jīng)過(guò)190℃，12h后,為1.93%.隨著時(shí)間每增加12h,浸漬PPS氈的緯向熱收縮率依次增加0,0.46%,0.07%.覆膜PPS氈和浸漬PPS氈的經(jīng)緯向的熱收縮率隨著時(shí)間的增加都有一定程度的增加,在相同的作用時(shí)間下,浸漬PPS氈的經(jīng)向熱收縮率均大于覆膜PPS氈.這是因?yàn)楦材PS氈經(jīng)過(guò)覆膜,其纖維面層受到膜的保護(hù),在受熱時(shí)能夠?qū)V料產(chǎn)生一定程度的保護(hù)作用,從而使得覆膜PPS氈的經(jīng)向熱收縮率小于浸漬PPS氈的經(jīng)向熱收縮率.覆膜PPS氈的緯向熱收縮率在開(kāi)始階段與浸漬PPS氈基本相等,但隨著時(shí)間的延長(zhǎng),浸漬PPS氈的緯向熱收縮率逐漸大于覆膜PPS氈的緯向熱收縮率.其原因與經(jīng)向相似,膜對(duì)濾料起到一定的保護(hù)作用,使得濾料在受熱時(shí)能夠?qū)ψ冃斡幸欢ǖ牡种谱饔?

2.2 PPS針刺氈的強(qiáng)力特性變化

(a) 斷裂強(qiáng)力 (b) 斷裂伸長(zhǎng)率圖2 兩種PPS針刺氈在高溫190℃處理不同時(shí)間后的強(qiáng)力性能變化曲線—◇—濾料一經(jīng)向;—□—濾料一緯向；—△—濾料二經(jīng)向；—×—濾料二緯向

圖2(a),(b)分別為25℃和190℃高溫處理不同時(shí)間后兩種PPS針刺氈的斷裂強(qiáng)力變化和斷裂伸長(zhǎng)率變化曲線.由圖2(a)可以看出,經(jīng)過(guò)高溫190℃，12h后,覆膜PPS氈的經(jīng)向斷裂強(qiáng)力有稍微的提高,緯向的斷裂強(qiáng)力有一定程度的下降.浸漬PPS氈的經(jīng)向和緯向的斷裂強(qiáng)力都有一定程度的降低.覆膜PPS氈25℃下的經(jīng)向斷裂強(qiáng)力為957.54N,在190℃下隨著處理時(shí)間的增加,12h后,其經(jīng)向斷裂強(qiáng)力保持率為101.67%,經(jīng)過(guò)24h后,其經(jīng)向斷裂強(qiáng)力保持率有稍微的下降為98.25%,到36h,其斷裂強(qiáng)力保持率又得到了提升達(dá)到最大值104.99%.48h后,為100.59%.覆膜PPS氈的緯向斷裂強(qiáng)力隨著作用時(shí)間的增加,剛開(kāi)始有上升的趨勢(shì),作用36h后開(kāi)始下降.即覆膜PPS氈的經(jīng)緯向的斷裂強(qiáng)力均在作用時(shí)間為36h后達(dá)到最大值.這是因?yàn)?覆膜整理使得濾料表面的纖維在受到高溫作用時(shí),能夠?qū)V料起到一定的保護(hù)作用,同時(shí)由于熱收縮率隨著時(shí)間的增加而增大,濾料的密度增大,結(jié)構(gòu)變得相對(duì)緊密,纖維之間的勾結(jié)強(qiáng)度增大.但由于時(shí)間的延長(zhǎng),濾料結(jié)構(gòu)的改變使得覆膜與面層發(fā)生了一定程度的分離,從而覆膜對(duì)濾料的保護(hù)作用減弱,濾料的強(qiáng)力開(kāi)始下降.在經(jīng)過(guò)高溫190℃,12h后,浸漬PPS氈的經(jīng)緯向的斷裂強(qiáng)力都有一定程度的下降,接著到24h后又都有一定程度的提升.在作用24h后達(dá)到最大,隨后又都開(kāi)始下降.

圖3 兩種PPS針刺氈在高溫190℃處理不同時(shí)間后的透氣率變化曲線—◇—濾料一正面;—×—濾料一反面；—△—濾料二正面；—□—濾料二反面

從圖2(b)可以看出,濾料的斷裂伸長(zhǎng)率的變化趨勢(shì)基本與斷裂強(qiáng)力相似.濾料的斷裂強(qiáng)力增大,濾料的斷裂伸長(zhǎng)率也增大,反之亦然.并且,浸漬PPS氈的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的曲線變化都較為平緩,說(shuō)明浸漬PPS氈的穩(wěn)定性較好.濾料的強(qiáng)力是濾料使用壽命的關(guān)鍵.濾料的斷裂伸長(zhǎng)率則是決定濾料尺寸穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素.

2.3 PPS針刺氈透氣性的變化

從圖3可以看出,覆膜PPS氈正面的透氣率,在高溫190℃，12h后,有很大程度的提升.到24h后,覆膜PPS氈正面的透氣率有所下降,這是因?yàn)?覆膜處理后的PPS針刺氈,當(dāng)經(jīng)過(guò)高溫190℃，12h后,濾料發(fā)生一定程度的收縮,濾料的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,致使覆膜與濾料的面層發(fā)生了一定程度的分離,使得濾料的透氣性有了很大程度的提高.到24h后,膜的分離已不是影響濾料的透氣性的主要因素,覆膜PPS氈在經(jīng)過(guò)190℃，24h熱收縮后,濾料的密度增加,結(jié)構(gòu)變得更加緊密,故透氣率有些許下降.覆膜PPS氈的反面有類(lèi)似的變化.

浸漬PPS氈的透氣率在190℃下隨著作用時(shí)間的增加,首先表現(xiàn)為降低的趨勢(shì),在經(jīng)過(guò)36h時(shí),有很大的提高,隨后又開(kāi)始降低.這是因?yàn)榻nPPS氈隨著作用時(shí)間的延長(zhǎng),其熱收縮率也逐漸增大,濾料的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,濾料的致密程度也逐漸增大,故濾料的透氣率表現(xiàn)為下降的趨勢(shì).但是,在190℃，36h后浸漬PPS氈的熱收縮率出現(xiàn)了很大程度的提高,使得浸漬PPS氈的透氣性發(fā)生了很大的變化.這是因?yàn)?此時(shí)浸漬PPS氈的熱收縮導(dǎo)致濾料的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化,以致于浸漬PPS氈的結(jié)構(gòu)發(fā)生了重組,濾料的孔隙變大,透氣性變大.

3 結(jié) 論

(1) PPS覆膜針刺氈和PPS浸漬針刺氈在高溫190℃作用下,隨著作用時(shí)間的延長(zhǎng),兩種氈的經(jīng)緯向熱收縮率都表現(xiàn)為增加的趨勢(shì),并且PPS浸漬針刺氈的經(jīng)向熱收縮率大于PPS覆膜針刺氈.隨著作用時(shí)間延長(zhǎng)到36h后,PPS浸漬針刺氈的緯向熱收縮率也超過(guò)了PPS覆膜針刺氈.

(2) 經(jīng)過(guò)高溫(190℃)12h，24h，36h，48h,PPS覆膜針刺氈的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率都有很好的保持率.而PPS浸漬針刺氈的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率變化趨勢(shì)都很緩和,PPS浸漬針刺氈的穩(wěn)定性較好;經(jīng)過(guò)高溫190℃處理后的PPS覆膜針刺氈的膜與面層會(huì)發(fā)生一定程度的分離,結(jié)果導(dǎo)致透氣性的變化.

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱平,宋消軍，白耀宗，等.高溫過(guò)濾材料的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].玻璃纖維,2011(10):35-38.

[2] 宜興市海誼通用設(shè)備有限公司.一種靜電、濾袋組合除塵器:中國(guó)，200420062605.5[P].2005-09-28.

[3] 向曉東.煙塵纖維過(guò)濾理論、技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2007:46-48.

[4] 洪麗美.不同溫度下聚苯硫醚(PPS)濾料熱態(tài)力學(xué)性能研究[C]//全國(guó)袋式除塵技術(shù)研討會(huì)論文集.蘇州：中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)袋式除塵委員會(huì),2011:629-631.

[5] 蔡偉龍.燃煤電廠鍋爐袋除塵器用PPS濾料失效原因分析[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010(1)：48-50.

[6] 柳敬獻(xiàn),毛寧，常德強(qiáng)，等.溫度對(duì)PPS針刺氈濾料的影響研究[C]//國(guó)際安全科學(xué)與技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集,沈陽(yáng).2008:317-521.