本發(fā)明屬于分離過濾技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性工業(yè)濾布及其制備方法。
背景技術(shù)：
凡能使“固-液”、“氣-固”在系統(tǒng)中通過，又能將其中的固體顆粒截流，以達(dá)到固液或氣固分離目的的多孔物統(tǒng)稱為過濾介質(zhì)。濾布是過濾介質(zhì)的品種之一，它在工業(yè)生產(chǎn)的固-液分離中應(yīng)用很廣。在使用濾布的過濾設(shè)備中，濾布是過濾設(shè)備的心臟，如果沒有濾布就無法實(shí)現(xiàn)固-液分離。過濾設(shè)備能否滿意地工作，往往取決于濾布在使用條件下，分離固-液或氣-固的性能。在工業(yè)生產(chǎn)中，由于需要過濾的物料性能干差萬別，過濾機(jī)的型式又各不相同，這就對濾布提出了不同的要求。在確定過濾機(jī)型后，必須考慮解決的另一個難題就是選擇合適的濾布。多數(shù)情況下，濾布在開始使用時阻力較小，隨著使用時間的增加以及濾布再生不完全等原因，使其過濾阻力上升，過濾速率明顯下降。濾布的種類、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式、過濾精度、可靠性、壽命等參數(shù)，對過濾機(jī)的生產(chǎn)能力、過濾效率、過濾質(zhì)量、能耗及過濾操作的可行性和經(jīng)濟(jì)效益都具有舉足輕重的作用。因此，對過濾操作來說，不同的物料(固-液比、固-氣比、固相粒子的形狀、大小及其分布、密度、可壓縮性、電性、液相的粘度、固-液兩相的密度差)，不同的分離要求(濾餅的含濕量，濾液中允許的固體粒子大小、多寡、處理量)，應(yīng)選用刁；同的過濾設(shè)備以及能滿足生產(chǎn)要求并與設(shè)備配套的濾布，才能使過濾過程順利進(jìn)行，并最大限度地發(fā)揮設(shè)備的處理能力，使濾液澄清度、濾餅含液率、固體回收率及單位處理量的成本等綜合指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。
目前工業(yè)濾布使用的主要成分有丙綸、滌綸、錦綸等，其中以丙綸和滌綸最為常用，編織方法采用平紋編織和斜紋便是等手段，具有精度高、耐酸堿耐磨等性能。但是目前常用的工業(yè)濾布機(jī)械強(qiáng)度不高，使用壽命有限，常用的方法是引入高強(qiáng)度的樹脂來增加其機(jī)械強(qiáng)度，但是這些樹脂帶來的問題一方面是與常用工業(yè)濾布纖維的復(fù)合程度不夠，影響性能的最大限度發(fā)揮，另一方面由于以上組分在織網(wǎng)形成濾布后對于液體過濾產(chǎn)生了較大的阻力，液體透過性顯著下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種改性工業(yè)濾布及其制備方法，在提高工業(yè)濾布機(jī)械性能的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升透水性與使用穩(wěn)定性。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方案如下：
一種改性工業(yè)濾布，由以下重量份計的組分制備而成：聚丙烯6-12份，聚乙烯5-10份，二苯基硅二醇3-6份，pet8-12份，氯磺酸2-3份，抗氧劑0.2-0.5份，聚四氟乙烯乳液6-10份，二氯乙烷40-50份，無水乙醇30-50份，去離子水60-70份。
進(jìn)一步地，所述抗氧劑可以為抗氧劑bht。
進(jìn)一步地，所述聚四氟乙烯乳液的固含量可以為50-60％。
所述的改性工業(yè)濾布的制備方法，包括如下步驟：
步驟1，將聚丙烯和聚乙烯粉碎，得到粉末，然后加入到去離子水中，加熱煮沸，保持10-15分鐘，過濾，加入到無水乙醇中，在40-50℃條件下攪拌5-10分鐘，過濾后烘干，得到混合粉末；
步驟2，將混合粉末加入到二氯乙烷中，加入氯磺酸，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下加熱至70-75℃，反應(yīng)40-50分鐘，然后使用溶劑清洗后干燥，得到改性混合物；
步驟3，將改性混合物、pet、聚四氟乙烯乳液和二苯基硅二醇混合，在真空條件下以3-5℃/分鐘的升溫速度加熱至80-90℃，反應(yīng)30-40分鐘，降至室溫，得到反應(yīng)混合物；
步驟4，將反應(yīng)混合物與抗氧劑混合，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠壓，然后將熔體擠壓至紡絲箱進(jìn)行噴絲；
步驟5，將噴絲進(jìn)行冷卻定型，得到網(wǎng)絲；
步驟6，將網(wǎng)絲進(jìn)行經(jīng)線與緯線的排列后進(jìn)行織網(wǎng)，得到改性工業(yè)濾布。
進(jìn)一步地，步驟1中粉碎得到粉末的粒徑為1mm以下。
進(jìn)一步地，步驟1中烘干的溫度為100-120℃。
進(jìn)一步地，步驟2中溶劑為丙酮或環(huán)己酮。
進(jìn)一步地，步驟3中真空條件的真空度為0.02-0.04mpa。
進(jìn)一步地，步驟4中噴絲的線徑為0.2-0.3mm。
進(jìn)一步地，步驟6中經(jīng)線線徑為0.15-0.18mm，緯線線徑為0.2-0.3mm；織網(wǎng)后的經(jīng)密為20-23根/cm，緯密為7-10根/cm。
本發(fā)明提供的改性工業(yè)濾布，通過將聚乙烯、聚丙烯和pet相結(jié)合，通過聚乙烯、聚丙烯的復(fù)合磺化改性一定程度上提升了濾布浸水性，使得濾布更容易浸潤液體，同時通過二苯基硅二醇和pet和聚四氟乙烯乳液進(jìn)行混合二次改性，在高溫真空條件下磺化改性后的聚乙烯、聚丙烯和二苯基硅二醇以及聚四氟乙烯乳液發(fā)生不可逆反應(yīng)，產(chǎn)生組分間的互聚，改善了材料的可塑性，同時進(jìn)一步提高了制備得到濾布后的液體透過性，降低了過濾堵塞問題，提高了濾布的強(qiáng)度。
本發(fā)明制備方法中通過聚乙烯、聚丙烯的復(fù)合磺化，控制磺化反應(yīng)溫度70-75℃，反應(yīng)時間40-50分鐘，得到的磺化混合物具有特定的親水性，使得最終制備得到的工業(yè)濾布具有較好的侵水性，能夠使得過濾的液體迅速滲透，但同時磺化程度不高，這樣易于后期磺化混合物與二苯基硅二醇、pet和聚四氟乙烯乳液的二次混合改性。
本發(fā)明中采用聚乙烯、聚丙烯兩種組分進(jìn)行同時磺化改性，通過特定參數(shù)控制磺化效率，然后將混合組分進(jìn)行二次改性，在高溫真空條件下二苯基硅二醇滲透到聚乙烯、聚丙烯和pet的非晶區(qū)，協(xié)同聚四氟乙烯乳液在液體環(huán)境下通過高溫相轉(zhuǎn)變過程中形成大分子鏈自由基，實(shí)現(xiàn)了各組分間的互聚，最終提升了濾布的液體浸潤性以及液體透過性。而對于聚乙烯和聚丙烯的磺化改性來講，本發(fā)明的磺化過程及參數(shù)控制實(shí)現(xiàn)了磺化改性與組分互聚的兼顧，磺化溫度太高或磺化時間過長均會影響到后期二次混合改性的效果，進(jìn)而影響最終制備得到的濾布的特性。
本發(fā)明提供的改性工業(yè)濾布，經(jīng)過二次改性后的混合組分在紡絲后形成的網(wǎng)絲，具有親水性，織網(wǎng)后形成的濾布具有優(yōu)良的液體通過性，同時具有良好的耐酸堿性以及機(jī)械強(qiáng)度，同時對于環(huán)境的影響變化很小。
具體實(shí)施方式：
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種改性工業(yè)濾布，由以下重量份計的組分制備而成：聚丙烯6份，聚乙烯5份，二苯基硅二醇3份，pet8份，氯磺酸2份，抗氧劑bht0.2份，聚四氟乙烯乳液(固含量50％)6份，二氯乙烷40份，無水乙醇30份，去離子水60份。
以上所述的改性工業(yè)濾布的制備方法，包括如下步驟：
步驟1，將聚丙烯和聚乙烯粉碎至粒徑1mm以下，得到粉末，然后加入到去離子水中，加熱煮沸，保持10分鐘，過濾，加入到無水乙醇中，在40℃條件下攪拌5分鐘，過濾后烘干，烘干的溫度為100℃，得到混合粉末；
步驟2，將混合粉末加入到二氯乙烷中，加入氯磺酸，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下加熱至70℃，反應(yīng)40分鐘，然后使用丙酮或環(huán)己酮清洗后干燥，得到改性混合物；
步驟3，將改性混合物、pet、聚四氟乙烯乳液和二苯基硅二醇混合，在真空度為0.02mpa的真空條件下以3℃/分鐘的升溫速度加熱至80℃，反應(yīng)30分鐘，降至室溫，得到反應(yīng)混合物；
步驟4，將反應(yīng)混合物與抗氧劑混合，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠壓，然后將熔體擠壓至紡絲箱進(jìn)行噴絲，線徑為0.2-0.3mm；
步驟5，將噴絲進(jìn)行冷卻定型，得到網(wǎng)絲；
步驟6，將網(wǎng)絲進(jìn)行經(jīng)線與緯線的排列后進(jìn)行織網(wǎng)，經(jīng)線線徑為0.15-0.18mm，緯線線徑為0.2-0.3mm；織網(wǎng)后的經(jīng)密為20-23根/cm，緯密為7-10根/cm，得到改性工業(yè)濾布。
實(shí)施例2
一種改性工業(yè)濾布，由以下重量份計的組分制備而成：聚丙烯8份，聚乙烯7份，二苯基硅二醇4份，pet9份，氯磺酸3份，抗氧劑bht0.3份，聚四氟乙烯乳液(固含量55％)8份，二氯乙烷43份，無水乙醇40份，去離子水65份。
以上所述的改性工業(yè)濾布的制備方法，包括如下步驟：
步驟1，將聚丙烯和聚乙烯粉碎至粒徑1mm以下，得到粉末，然后加入到去離子水中，加熱煮沸，保持12分鐘，過濾，加入到無水乙醇中，在45℃條件下攪拌7分鐘，過濾后烘干，烘干的溫度為105℃，得到混合粉末；
步驟2，將混合粉末加入到二氯乙烷中，加入氯磺酸，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下加熱至72℃，反應(yīng)43分鐘，然后使用丙酮或環(huán)己酮清洗后干燥，得到改性混合物；
步驟3，將改性混合物、pet、聚四氟乙烯乳液和二苯基硅二醇混合，在真空度為0.03mpa的真空條件下以4℃/分鐘的升溫速度加熱至84℃，反應(yīng)35分鐘，降至室溫，得到反應(yīng)混合物；
步驟4，將反應(yīng)混合物與抗氧劑混合，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠壓，然后將熔體擠壓至紡絲箱進(jìn)行噴絲，線徑為0.2-0.3mm；
步驟5，將噴絲進(jìn)行冷卻定型，得到網(wǎng)絲；
步驟6，將網(wǎng)絲進(jìn)行經(jīng)線與緯線的排列后進(jìn)行織網(wǎng)，經(jīng)線線徑為0.15-0.18mm，緯線線徑為0.2-0.3mm；織網(wǎng)后的經(jīng)密為20-23根/cm，緯密為7-10根/cm，得到改性工業(yè)濾布。
實(shí)施例3
一種改性工業(yè)濾布，由以下重量份計的組分制備而成：聚丙烯10份，聚乙烯8份，二苯基硅二醇5份，pet10份，氯磺酸3份，抗氧劑bht0.4份，聚四氟乙烯乳液(固含量58％)9份，二氯乙烷47份，無水乙醇45份，去離子水66份。
以上所述的改性工業(yè)濾布的制備方法，包括如下步驟：
步驟1，將聚丙烯和聚乙烯粉碎至粒徑1mm以下，得到粉末，然后加入到去離子水中，加熱煮沸，保持13分鐘，過濾，加入到無水乙醇中，在48℃條件下攪拌7分鐘，過濾后烘干，烘干的溫度為110℃，得到混合粉末；
步驟2，將混合粉末加入到二氯乙烷中，加入氯磺酸，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下加熱至75℃，反應(yīng)46分鐘，然后使用丙酮或環(huán)己酮清洗后干燥，得到改性混合物；
步驟3，將改性混合物、pet、聚四氟乙烯乳液和二苯基硅二醇混合，在真空度為0.03mpa的真空條件下以5℃/分鐘的升溫速度加熱至86℃，反應(yīng)37分鐘，降至室溫，得到反應(yīng)混合物；
步驟4，將反應(yīng)混合物與抗氧劑混合，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠壓，然后將熔體擠壓至紡絲箱進(jìn)行噴絲，線徑為0.2-0.3mm；
步驟5，將噴絲進(jìn)行冷卻定型，得到網(wǎng)絲；
步驟6，將網(wǎng)絲進(jìn)行經(jīng)線與緯線的排列后進(jìn)行織網(wǎng)，經(jīng)線線徑為0.15-0.18mm，緯線線徑為0.2-0.3mm；織網(wǎng)后的經(jīng)密為20-23根/cm，緯密為7-10根/cm，得到改性工業(yè)濾布。
實(shí)施例4
一種改性工業(yè)濾布，由以下重量份計的組分制備而成：聚丙烯12份，聚乙烯10份，二苯基硅二醇6份，pet12份，氯磺酸3份，抗氧劑bht0.5份，聚四氟乙烯乳液(固含量60％)10份，二氯乙烷50份，無水乙醇50份，去離子水70份。
以上所述的改性工業(yè)濾布的制備方法，包括如下步驟：
步驟1，將聚丙烯和聚乙烯粉碎至粒徑1mm以下，得到粉末，然后加入到去離子水中，加熱煮沸，保持15分鐘，過濾，加入到無水乙醇中，在50℃條件下攪拌10分鐘，過濾后烘干，烘干的溫度為120℃，得到混合粉末；
步驟2，將混合粉末加入到二氯乙烷中，加入氯磺酸，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下加熱至75℃，反應(yīng)50分鐘，然后使用丙酮或環(huán)己酮清洗后干燥，得到改性混合物；
步驟3，將改性混合物、pet、聚四氟乙烯乳液和二苯基硅二醇混合，在真空度為0.04mpa的真空條件下以5℃/分鐘的升溫速度加熱至90℃，反應(yīng)40分鐘，降至室溫，得到反應(yīng)混合物；
步驟4，將反應(yīng)混合物與抗氧劑混合，通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠壓，然后將熔體擠壓至紡絲箱進(jìn)行噴絲，線徑為0.2-0.3mm；
步驟5，將噴絲進(jìn)行冷卻定型，得到網(wǎng)絲；
步驟6，將網(wǎng)絲進(jìn)行經(jīng)線與緯線的排列后進(jìn)行織網(wǎng)，經(jīng)線線徑為0.15-0.18mm，緯線線徑為0.2-0.3mm；織網(wǎng)后的經(jīng)密為20-23根/cm，緯密為7-10根/cm，得到改性工業(yè)濾布。
對以上實(shí)施例提供的改性工業(yè)濾布進(jìn)行性能測試，其中對于透氣量與透水量來講，不僅與濾布本身使用的材料有關(guān)，也與濾布編織過程中經(jīng)線與緯線的編織密度有關(guān)，以下中測定了按照本發(fā)明提供的編織密度得到的濾布的性能數(shù)據(jù)以及進(jìn)行的平行對比，具體如下：
(1)干熱收縮率：將待測樣品在100℃條件下放置50分鐘，測定其長度變化率。
(2)濕熱收縮率：將待測樣品在100℃的水中放置50分鐘，測定其長度變化率。
(3)透氣量：室溫下將待測樣品在氣壓125pa的條件下測試單位面積上每秒的通氣量，同一樣品測試過程中取不同的經(jīng)、緯的測試點(diǎn)，測試3次以上取平均值，單位為cm3/(cm2·s)。
(4)透水量：常溫下使得濾布兩側(cè)形成一定的壓差(125pa)，通過測定一定時間內(nèi)透過單位面積濾布的水的質(zhì)量，可以得到對應(yīng)的透水率，通過不同經(jīng)、緯測量點(diǎn)測定3次以上取平均值，單位為cm3/(cm2·s)。
測試結(jié)果如下：
從以上結(jié)果可以看出，以上實(shí)施例提供的改性工業(yè)濾布干熱收縮率與濕熱收縮率變化均在1％以內(nèi)，表明濾布性能穩(wěn)定，在干熱與濕熱處理后的通氣量與通水量變化均不超過2.5％，因此濾布的使用性能也非常穩(wěn)定，同時經(jīng)向與緯向的拉伸斷裂強(qiáng)度也分別達(dá)到了5800n/5cm與4200n/5cm以上，具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度，同時濾布也具有良好的耐腐蝕性與液體通過性。
本發(fā)明提供的的改性工業(yè)濾布，通過聚乙烯與聚丙烯的磺化改性提高了親水性，通過與pet、聚四氟乙烯乳液和二苯基硅二醇的真空加熱反應(yīng)二次改性提升了材料的互聚，提升了材料互溶可塑性，進(jìn)一步增強(qiáng)最終制備得到工業(yè)濾布的機(jī)械強(qiáng)度與透水性。
本發(fā)明提供的改性工業(yè)濾布，在制備過程中控制反應(yīng)溫度70-75℃，反應(yīng)時間40-50分鐘，得到的磺化混合物的磺化率為0.3-0.4％，改善了親水性，同時有利于后期各組分的二次改性聚合，在具備親水性的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增強(qiáng)機(jī)械可塑性與透水性。
本發(fā)明通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在制備過程中不進(jìn)行二次改性，及不在真空條件下加熱反應(yīng)，直接紡絲后織網(wǎng)得到濾布，經(jīng)過同樣制備參數(shù)控制得到的濾布，其透水量相比經(jīng)過二次改性后得到的濾布透水量下降了15％以上，透水時相比二次改性后的濾布帶有一定的阻尼感。