（材料学专业论文）新型环保用耐高温复合滤料的研究.pdf

ab s t r a c t 、 wi t h t h e d e v e l o p m e n t o f t e c h n o l o g y a n d t h e e n h a n c e m e n t o f e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n c o n s c i o u s n e s s , p e o p l e p a y m o r e a tt e n t i o n t o h i g h t e m p e r a t u r e g a s f i l t r a t i o n i n t h e a r e a s o f m e t a l l u r g i c a l i n d u s t ry , p o w e r m a k i n g , c a r b o n b l a c k m a n u f a c t u r e e t a l . a t p r e s e n t n e e d l e n o n w o v e n i s t h e m o s t w i d e l y u s e d a s a i r a n d g a s f i l t r a t i o n m e d i a f o r i t s t h r e e d i m e n s i o n s c o n s t r u c t i o n a n d h i g h p o r o s i t y a n d h i g h f i l t r a t i o n e ff i c i e n c y . s o t h e r e i s w i d e p r o s p e c t i v e m a r k e t f o r n e e d l e n o n w o v e n . h i g h t e m p e r a t u r e r e s i s t a n t s y n t h e t i c f i b e r i s r e s e a r c h e d e a r l i e r a b r o a d t h a n i n c h i n a . wi t h t h e d e v e l o p m e n t o f h i g h t e m p e r a t u r e r e s i s t a n t s y n t h e t i c f i b e r s , m o r e a n d m o r e n e w k i n d s o f f i l t r a t i o n m a t e r i a l m a d e b y t h e s e f i b e r s a r e c o m i n g o u t . h o w e v e r , t h e r e i s f e w h i g h t e m p e r a t u r e r e s i s t ant s y n t h e t i c f i b e r i n c h i n a t o d a y . t h e n t h e h i g h t e m p e r a t u r e g as f i l t r a t i o n m e d i a a r e m a i n l y u s e d o f g l a s s f i b e r . a l t h o u g h t h e g l a s s f i b e r i s c h e a p , i t s a b r a s i o n r e s i s t anc e and b r o k e n r e s i s t a n c e a r e p o o r and i t c a n t c o n f o r m t o d e m a n d o f h i g h t e m p e r a t u r e g a s f i lt r a t i o n c o m p l e t e l y . s o t h e u s a g e o f g l a s s f i b e r i s l i m i t e d . i n a w o r d , i t i s v e ry i m p o rt ant t o i m p o rt h i g h p e r f o r m anc e and h i g h t e m p e r a t u r e r e s i s t ant s y n t h e t i c f i b e r t o p r o d u c e h i g h p r o p e rt y a n d h i g h t e mp e r a t u r e r e s i s t ant f i l t r a t i o n m e d i a . a n e w k i n d o f h ig h t e m p e r a t u r e r e s i s t a n t c o m p o s i t e f i lt r a t i o n m e d i a u s e d f o r e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n i s i n v e s t i g a t e d i n t h i s p a p e r . f i r s t , f e a t u r e s o f f o u r i m p o rt e d h i g h t e m p e r a t u r e r e s i s t a n t s y n t h e t i c f i b e r s , p 8 4 , b a s o f i l , p p s and c o n e x a r e s t u d i e d . t h e e ff e c t o f h e a t t r e a t m e n t o n t h e m e c h ani c a l and c h e mi c a l p r o p e rt i e s o f t h e s e f i b e r s i s e v a l u a t e d b y d i ff e r e n t i a l t h e r m a l a n a l y s i s and o t h e r m e t h o d s . t h e i n fl u e n c e o f f i b e r s d i a m e t e r a n d c r o s s - s e c t i o n s h a p e o n t h e f i l t r a t i o n p r o p e rt y o f t h e f i l t r a t i o n m e d i a i s a l s o r e s e a r c h e d . s e c o n d , s i x h i g h t e m p e r a t u r e r e s i s t ant f i l t r a t i o n m e d i a b l e n d e d w i t h d i ff e r e n t r a t i o o f p 8 4 t o gl a s s a r e me a s u r e d . t h e ma i n me asu r e me n t i t e ms a r e l i s t e d b e l o w : t e n s i l e p r o p e rt y , b u r s t i n g s t r e n g t h , a b r a s i o n r e s i s t anc e , a i r p e r m e a b i l i t y and f i l t r a t i o n e f f i c i e n c y . t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n u s i n g c h a r a c t e r i s t i c s and b l e n d in g r a t i o o f b l e n d e d f i l t e r a r e a l s o i n v e s t i g a t e d . a n a l y s i s o f m e a s u r e d d a t a i n d i c a t e s t h a t t e n s i l e p r o p e rt y , b u r s t i n g s t r e n g t h , a b r a s io n r e s i s t anc e and f i lt r a t i o n e ff i c i e n c y a r e s i g n i f i c ant l y 气 p r o p o r t i o n a l t o t h e b l e n d i n g r a t i o o f t w o k i n d s o f f i b e r s ; o b v i o u s r e g u l a r i t y i s n o t b e f o u n d b e t w e e n a ir p e r m e a b i l i t y a n d b l e n d i n g r a t i o . a d d i t i o n a l l y , r e g r e s s i o n m o d e l o f r e l a t i o n s h i p b e t w e e n e a c h i t e m o f f i l t e r c h a r a c t e r i s t i c s a n d t h e b l e n d i n g r a t i o i s e s t a b l i s h e d . t h ir d l y , t h e e f f e c t s o f f i lt e r s u r f a c e f in i s h i n g t e c h n o l o g y o n t h e p r o p e r t ie s o f t h e f i l e r m e d i a a r e a l s o d i s c u s s e d . b a s e d o n t h e a b o v e s t u d y , t h e o p t i m u m p r o d u c e p r o c e s s o f t h e n e w h i g h t e m p e r a t u r e r e s i s t a n t c o m p o s i t e f i l t r a t i o n m e d i u m i s a s c e rt a i n e d a c c o r d i n g t o t h e d e m a n d o f u s a g e i t s n e c e s s a r y t o a d o p t t h e o p t i m u m b l e n d i n g r a t i o - 7 0 / 3 0 ( p 8 4 / g l a s s ) . t h e d e l a m i n a t i o n s t r u c t u r e a n d p r o p e r s u r f a c e f i n i s h i n g p r o c e s s e s a r e n e c e s s a r y . t h e b e n e f i t o f t h e n e w k i n d o f h i g h t e m p e r a t u r e r e s i s t a n t c o m p o s i t e f i l t r a t i o n m e d i a i s e v a l u a t e d . e x p e r i m e n t s s h o w t h a t t h i s n e w i n d u s t r i a l p r o d u c t h a s b e t t e r s o c i a l , e c o n o m i c a n d e n v i r o n m e n t a l v a l u e t h a n t r a d i t i o n a l g l a s s f i l t r a t i o n m e d i a . k e y w o r d s : h i g h t e m p e r a t u r e r e s i s t a n t c o m p o s i t e f i l t r a t i o n m e d i a , f i l t r a t i o n p r o p e r t i e s , b l e n d i n g r a t i o 3 天 津 工 业 大 学 研究生学位论文附件 ( 随论文附) 姓名:范晓玲学位层次:硕士专业:材料学导师:郭秉臣 论文题目 :新型环保用耐高温复合滤料的研究 论文新观点、新内容、新方法及创新点有哪些?在国内、外处于何水平?有何实际 指导意义? 本课题主要研究了一种新型的环保用耐高温复合过滤材料。 创新点是将价 格昂贵的进口高性能耐高温纤维与国 产价格低廉的玻璃纤维相结合， 在对不同 原料纤维混合比滤料性能测试的基础上，在滤料的各单项性能与混合比之间 建立了回归模型，分析得出原料纤维最佳混合比。其次，本文优化了耐高温 过滤材料的生产工艺流程。采用复合层状结构，并对滤料进行烧毛、轧光、 涂层、热定型等后整理工艺。最终根据各纤维的性能特性，研制出具有多种 使用特性的系列耐高温滤料产品。该系列产品充分发挥各纤维性能特点，如 过滤性能好，耐化学性能优越等，相比于纯化纤耐高温滤料，降低了生产成 本，改善了过滤性能及现场使用情况;相比于传统玻璃纤维滤料机械强度提 高、耐磨耐折性好、表面平整光滑易于清灰、过滤效果优越、耐酸碱能力也 取得很大改进。目前此种新型耐高温复合滤料在国内处于领先水平。它的研 制开发成功对推动国内高温烟尘滤料业的发展起到一定促进作用。厂家以其 性能和价格优势增强了竞争力，拓宽了国内外市场。此外，新型环保用耐高 温复合滤料的研制开发对目前倍受关注的工业除尘环境治理问题也有非常重 要的意义。 总之， 本课题研制的新型复合滤料具有较高的社会效益， 经济效益和环境 效益。 2 0 0 1 年 1 2月 1 4 日 第一部分 绪论 第一部分绪论 1 . 1 耐高温过滤材料的应用及其愈义 随着社会的进步和生活水平的不断提高，人们对绿色革命的要求越来越高， 越来越重视可持续发展。因此环境治理，尤其对冶金、钢铁、发电、碳黑、水泥 等行业高温烟尘过滤，防止大气污染就显得越来越重要。世界各国对除尘技术开 发与应用越来越重视。我国每年重化工，原材料，能源工业产量居世界前列，同 时由于冶金，建材、碳黑等行业生产工艺及设备相对落后，能源耗费大，污染严 重，这些行业的工业除尘在环境治理领域是一个非常突出的问题。国家对大气环 保越来越重视，钢铁厂、水泥厂、热电厂、垃圾焚烧厂都属于重点环保冶理工程。 申奥成功后，这些工业污染治理倍受关注。而过滤材料是环保治理工程的关键材 料，仅北京市每年就需要价值1 0 0 0 万元的过滤材料，广泛应用于钢铁厂高炉煤气 除尘、水泥厂水泥磨和窑尾收尘、热电厂垃圾焚烧炉、碳黑厂、粉末冶金厂高温 烟气除尘、粮食加工、制药厂除尘以及各种温度范围的工业消烟除尘。 在上述行业过滤除尘中，耐高温非织造过滤材料的应用最为广泛，也是发展 最为迅速的一类。由于其结构为单纤维分散，空间层呈交错排列的三维立体结构， 孔隙小，孔隙分布均匀，具有除尘效率高且阻力低的特性，适用范围极为广泛。 非织造耐高温过滤材料的应用领域非常之广，对于治理环境防止大气污染、保证 人类自 身健康和回收再利用原料和能源都有着非常重要的社会经济意义。首先改 善工矿企业的劳动条件，减少因污染造成职业病的发生:保护了环境，净化了空 气，让 人们生活在一个洁净的环境中。其次，耐高温非织造过滤材料将排放的废 气中粉尘回收再利用，节约了生产成本;保护生产设备，提高了产品质量。因此 过滤材料的发展对于工业生产和人民生活都是必要的， 这正是我们研究目的所在。 人类、资源和环境的协调发展是二十一世纪的重大课题，发展新型耐高温过滤材 p l ，迫在眉睫。 1 . 2耐高温非织造过滩材料研究的 状况 目 前用于空气和气体过滤，即固/ 气相分离的纺织材料主要有两大类，一类为 机织布，另一类为非织造布，非织造过滤材料以无可比 拟的优势在近年来得到越 来越广泛的应用。其中，用于工业气体过滤以耐高温非织造过滤材料为主。 第一部分 绪论 国外从 7 0 年代开始致力于研究开发耐高温合成纤维， 随着耐高温合成纤维的 开发利用，新品种滤料不断涌现，聚苯硫醚，间位芳纶、聚酞亚胺、聚四氟乙烯 类多种高性能滤料，日 本美国等国家开发了玻纤与高性能化纤的复合毡，推动了 高温烟尘过滤滤料业的发展。而国内由于受化纤工业的影响，目前国产的中高温 合成纤维较少，国产的中高温材料以玻璃纤维材料为主，玻璃滤料虽价格较低， 但耐磨、 耐折性能差， 不能满足环境复杂的高温粉尘过滤要求， 其应用受到限 制， 。 在一些过滤精度要求比较高、高风速、高气布比的场合，一般使用引进国外特种 功能性化纤制造的化纤耐高温过滤毡，如在电力行业及燃煤锅炉上使用的莱顿 ( r y t o n ) 也称普抗 ( p r o c o n ) 针 刺毡， 在垃圾 焚烧炉 上使用的p 8 4针刺滤料， 在 沥青混凝土搅拌及一些冶炼厂、钢铁厂都使用过的美塔斯耐高温针刺毡。现场使 用效果很好， 但因受当前经济发展条件的制约， 其原料主要依赖进口， 价格高， 使一些工厂在经济方面难以承受较高的成本，推广使用受到限制。且这些滤料在 耐高温性、耐酸碱性方面仍存在一些缺陷和不足。 从目前耐高温过滤材料市场来看，现在处于新型高性能耐高温过滤材料与传 统过滤材料更新换代时期，因此研制性能价格比高的过滤材料是提高高炉煤气除 尘净化技术水平的关键。由于工业生产各个行业排放的烟气粉尘所含化学成分及 其含量、烟气的温度、湿度、腐蚀性、可燃性、粉尘的形状、粒径大小、附着性 和凝聚性千差万别，以及袋式除尘器不同的清灰方式，如何根据使用领域的工况 条件，制定出一系列的优化配比方案以及配制出增强过滤毡易清灰，耐磨，耐折， 高强等性能的表面处理液，是该技术的关键难点和重点。 1 . 3课题的研究目 的 及内 容 经调研，非织造过滤材料在高温烟尘过滤领域有广阔的发展前景，基于此， 确定了新型环保用耐高温复合过滤材料的研究方向。新型耐高温复合过滤材料是 针对目前使用的两类过滤毡美塔斯针刺毡及玻纤毡滤料使用所存在的问题而研制 的。此两类滤料主要存在以下缺点: 今 滤袋耐磨、 耐折性能差易损坏， 使用寿命短， 史换频繁， 过滤设备的作业较低， 运营费较高; . 玻纤毡滤袋运行阻力高，能耗较大; . 玻纤毡毡面层与起强力和支撑作用的底基布易分离脱落。 第一部分 绪论 今 价格较贵，耐高温在2 2 0 度左右，对现场操作水平和温控水平均要求较高 其实，玻纤毡和美塔斯针刺毡应用中存在的问 题是由原料的选择和滤料的结 构及整理工艺存在不足所造成。针对上述两类过滤材料的缺陷，本文拟研究一种 新型耐高温复合过滤材料，这种滤料应能克服上述两类滤料及传统机织滤料的缺 陷。 本课题研究的此种新型的耐高温复合过滤材料系列产品是由短切无碱玻璃纤 维按一定的比例与p 8 4 , p a s o f i l , p p s 及c o n e x 多种耐高温化学纤维复合及运用数 种生产工艺、化学处理及表面处理技术，最终形成具有多种使用特性的一系列产 品。充分发挥各纤维性能的特点，取长补短，相比与纯化纤耐高温滤料，降低了 生产成本，改善了过滤性能及现场使用情况，比传统滤料取得很大改进。 第二部分 耐高温非织造过滤材料过滤机理及生产加工 第二部分 耐高温非织造过滤材料过滤机理及生产加工 2 . 1 高温含尘气流的主要特征 2 . 1 . 1 气体粉尘的主要性质 尘粒密度 将粉尘处于无孔致密状态下单位体积所具有的质量称为尘粒密度 ( 真 密 度) ， 单 位为 千 克/ 立 方 米 。 水 泥 粉 尘 的 尘 粒 密 度 为6 .4 x 1 0 3 k g / m 3 . 亲水性 有的粉尘粒子具有亲水性，主要由材料的化学性质所决定，也与粉 尘的表面状态有很大关系。水泥、石灰等粉尘具有水硬性，一旦被水润湿就会发 生粘结变硬，容易造成除尘过滤设各的堵塞。 粒径及粒径分布 ( 分散度) 在过滤机理研究分析中， 粉尘粒径是最重要的物 理量。 不同的粉尘粒径不同， 粉尘来源不同粒径大小也不同。表2 . 1 为生产中一些 行业产生的尘粒悬浮于气体介质中的粒径范围。 表 2 . 1 不同 粉尘的粒径 粉尘粒径 ( 微米)粉尘 粒径 ( 微米) 煤粉0 . 5 -5 0 0滑石粉0 . 5 -5 0 水泥1 -1 0 0酸雾 0 . 1 5 -5 面粉5 -6 0焦油气0 . 5 -1 5 炭黑0 刀1 -0 . 5冶炼烟气0 刀1 -5 颜料 0 . 1 -1 0铸造用砂 1 0 -2 0 0 2 . 1 .2 含尘气流的主要特性 雷诺数 ( r e y n o l d s ) 雷诺数 r e 是用来反映流体流过管道或绕过障碍物时性能的无因次量，比如说 空气流过粉尘粒子。因此雷诺数是理解气体绕过粒子时的气体动力学的关键。r e 的值决定气体流动是层流还是紊流。 含尘气流中自由沉降粒子的雷诺数r e p 就是粒 子受到惯性力与摩擦力的比值。 n _p., d v. 、 nc p二 一 ” ” ” ”. ” ” ” ” ” “ ” ” ” . ” “ k 1 ) 77 其中 r e p粒子的 雷诺 数; v t s粒子的终端沉降速度; p流体密度; 第二部分 耐高温非织造过滤材料过滤机理及生产加工 2 . 3 .2内部过滤 一般空气过滤过程中被过滤空气流速较高，因非织造过滤材料孔隙度高，粒 径较小的粉尘很容易进入到过滤材料内部，深层过滤发生。由于过滤材料结构的 曲径效应作用，含尘空气流向不断发生变化，增加粉尘粒子与纤维碰撞的机会， 可以获得很高的过滤效率。在一般空气净化过滤中非织造过滤材料采用 “ 前松后 紧”结构，减少表面过滤，深层过滤起到主要作用。 2 .3 .3 滤饼过滤的分形理论分析 2 . 3 .3 . 1 滤饼过滤机理 对于工业除尘过滤，由于空气中的含尘浓度较高，过滤风速小，重力作用及 带电 特性，大部分粉尘粒子就沉积在过滤材料的表面。随着表面过滤的进行，过 滤材料表面形成一层均匀的粉尘层.粉尘层的孔隙很小且均匀，是非常高效的过 滤材料。即使粒径很小的粉尘粒子也容易在过滤材料表面被捕获，进入到过滤材 料内部的粉尘粒子减少。因此当含尘流体通过介质时，纤维层的间隙渐渐形成尘 粒架桥的支柱，大部分粉尘粒子沉积在滤料的表面，粉尘具有明显的分形性， 极 易成族， 形成层式结构 ( 或称滤饼) 。滤饼的尘粒有的比纤维直径还小， 尘粒之间 的间隙往往比滤料的间隙还窄，所以很易过滤掉比介质孔隙实际尺寸小的粒子。 因此，当滤料上形成滤饼后，其净化效率比单纯滤布更高。但随着粉尘层的增加， 其过滤效率将增加直到一最大值，同时气流阻力将加大。随着阻力的进一步加大， 其尘粒要穿过介质而逃逸，则过滤效率下降，下降到一定值时 ( 即是最大容尘量 时)必须进行清灰，否则除尘器不能继续正常工作。 针对工业除尘过滤的特性，工业粉尘过滤材料的除尘过滤机理已经由传统的 内层过滤为主转变为以表面过滤为主。由于目 前用于工业除尘过滤的非织造过滤 材料的过滤效率已经满足除尘过滤的要求，对过滤材料的性能要求就不同于一般 空气过滤材料，而是注重于过滤材料的透气性和清灰的难易。 过滤分离过程中，滤饼阻力是影响过滤滤速的重要因素之一，而滤饼比阻的 大小直接关系到操作参数的 选择。因 此，多年来，滤饼结构与滤饼比阻的关系一 直是过滤理论研究的重点。 传统的滤饼过滤的滤饼比阻 a与滤饼结构的关系一般 用c a y m a n 提出的滤饼比阻计算式表达: 第二部分 耐高温非织造过滤材料过滤机理及生产加工 k s ( 1 一 ) 户 s 6 3 k=人 石 才 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 9 ) md i 其中 a 平均t 匕 阻 ( m / k g ) k -滤饼渗透性系数 ( m / s ) 。 滤饼孔隙度( % ) p s 颗 粒 密 度 ( k g / m 3 ) s 比 表 面 积 ( m i / c m ) m常数 d t颗粒特征直径 ( ii m ) 式( 9 ) 中 考虑了 滤饼空隙率。 及颗粒大小、 形状、 颗粒密度 及比 表面积s 对滤饼 比阻影响因素，但没有明确反映操作压力，气流浓度等因素对滤饼孔隙度、孔隙 尺寸及滤饼比阻的影响，而仅用渗透性系数 k表示，要解决此问题，需要对决定 滤饼比阻大小的滤饼结构作更深入的研究。 本文研究对象主要是在工业高温烟粉净化中用针刺过滤毡，其主要功能就是 捕集排放烟气中的粉尘粒子，以表面滤饼过滤为主，因此以下着重分析。 2 .3 . 3 .2 滤饼过滤的分形理论研究 ( 1 ) 分形理论 按照分形的定义，用数学方法构造出许多分形，称之为数学上的分形，如著 名s i e r p i n s k i 地毯 ( 见图2 .4 ) 的 构造是1 个正三角形开始， 首先把正方形等分成9 份， 然后挖去中间的 1 / 9 ，安此规则逐次处理， 构成s i e r p i n s k i 地毯。而自 然界的 分形与数学方法构造的分形有两个重要的区别:首先，自 然界的分形不是按一定 规则构造出来的有规分形，而是一种具有统计自 相似性的随机分形;其次，自 相 似层次有限，即分形现象只在一定的尺度范围内才表现出来。 d口d 门口口ddd 口口 口 口口 dddd口口 白 邑 口 。 曰 ， 牛口 o a n 口口 口 口曰 二 1 , nd n o 0。 口 图2 .4著 名分形 s ie r p in s k i 地毯 分形 ( 分数维图形)是无法用传统的拓扑维数 ( 即整数维数) 描述的复杂几 何体，定量描述分形的物理量是分维数，引入分维数的突出优点在于使一些看起 来十分零乱、纷杂的图形或现象得到定量化的研究。 第二部分 耐高温非织造过滤材料过滤机理及生产加工 ( 2 ) 滤饼结构的分形描述的意义及方法 滤饼是由固体颗粒和为数众多边界复杂、具有一定尺寸分布的孔隙组成的。 当量直径相同的孔隙，由于其形状结构不同，亦表现出不同的渗透能力。对于如 此复杂的几何体，仅用以往的孔隙度显然不能揭示滤饼结构的本质，而上述的分 形理论成为一种描述滤饼结构的有效方法。近年来，扫描电镜和自 动图象处理技 术的发展，使滤饼内部结构的测试成为可能，将对滤饼结构的微观测试技术与分 形理论相结合，为定量描述滤饼结构提供了有利的工具。 滤饼结构的分维数测定方法如下:过滤结束后，用一薄壁不锈钢圆筒插入滤 饼中， 以获得3 小块滤饼试样( _ 卜 、 中、 下层个一块) ， 自 然干燥后供扫描电镜( s m5 0 5 型)观察拍照，照相底片即可供自 动图象分析仪 ( i p s 5 0 0型)测试滤饼结构，通 过事先编制的程序软件，图象分析仪可在测试的同时完成孔隙尺寸的自 动筛选， 测得 开松一混合 输理 铺网 一预针刺 主针刺一后整理 裁剪 成品 生产耐高温非织造过滤材料的原料主要选用具有优良耐高温性、耐磨性、耐 化学性的纤维。进口纤维如美国杜邦公司生产的诺梅克斯 ( n o m e x ) 、日 本帝人公 司生产的康耐克斯( c o n e x ) 、 奥地利兰精公司生产的聚酞亚胺( p 8 4 ) 和德国b a s f 公司生产的三聚氰胺( b a s o f i l ) 纤维等。 上述纤维性能优良， 但价格极其昂 贵， 如香 港杜邦帝人先进纤维有限公司的芳纶1 3 1 3 纤维，大约2 3 万元人民币 / 吨。国产耐 高温纤维以玻璃纤维为主。原料加工前，在原料上喷洒抗静电剂、水及油剂， 起 到防止静电和润滑的作用。随后纤维被送入开松机，喂入时有时要混入一定比例 的其它纤维，经开松后纤维松散利于输理。原料纤维被充分开松后，将进入梳理 结构。 抚顺工业用布厂梳理机为常州锦益机械厂出品，型号为a s b g 2 1 4 型， 适用 于梳理充分开松处理的长度在 l o o m m以下的化纤及混纺原料。 梳理机主要规格如 下: 第二部分 耐高温非织造过滤材料过滤机理及生产加工 ( 1 ) 机幅:1 5 5 0 m m ( 2 ) 喂入机构:容积式喂毛机，采用辊筒式均毛和剥毛机构 ( 3 ) 梳理机:双道夫罗拉式梳理机，上下道夫转数一般采用 1 2 - 2 5 r / m i n ( 4 ) 适用原料范围:线密度为1 .5 - 2 0 旦，长度为5 0 - 1 0 0 m m 梳理机构如下图2 .6 图2 . 6 梳理机构简图 1 一预梳锡林 2 一主锡林 3 一上杂乱辊 4 一上道夫 5 一下道夫 6 一下杂乱辊 7 一转移辊 原料经梳理机后，被梳理成均匀一致的一层薄薄的纤网，再经铺网机折叠成 网，幅宽可达2 .6 m。纤网经铺网机铺网后， 形成较厚的“ 纤被” ，再经两个压辊挤 压，由非常蓬松变得较为密实，从而有利于针刺机针刺成品。 “ 纤被”被送入预刺机使其初始成形。抚顺工业用布厂预针刺机为仪征纺织 机械厂出品，型号为y b g 3 2 3 。主要技术参数和技术规格为: ( 1 )型式:单针板下刺式 ( 2 ) 植针密度:3 0 0 0 . 4 0 0 0 针/ 米 ( 3 ) 针刺动程:5 0 m m ( 4 ) 针刺频率:8 0 0 刺/ 分 ( 最高) ( 5 ) 标定车速:4 - 8 m / mi n 主刺机将经预刺后的布料进一步针刺， 使布料成为具有一定强度的针刺织物。 抚顺工业用布厂主刺机也为仪征纺织机械厂出品， 型号为y b g 3 1 2 。 主要技术参数 第二部分 耐高温非织造过滤材料过滤机理及生产加工 和技术规格如表2 .2 : 表2 .2 主刺机技术参数和技术规格 项次项 目规格 1植针密度 6 0 0 0 针j 枚 2针刺频率 1 2 0 0 刺/ 分 3针刺动程4 0毫米 4工艺车速 1 - 1 0 米/ 分 5工作幅宽 2 6 0 0 毫米 6 ， 山 。 古 ， 主 动 辊 2 4 0毫米 + ea 山 批 f i t i】 被 动 辊 1 9 8 毫米 7机器重量 1 0吨 8外型尺寸 3 5 5 0 * 1 6 0 0 * 2 1 8 0 毫米 布料初步成品后，有时还要经过轧光，使布料表面光洁，易于清除灰尘，并 可提高滤布的过滤效率。抚顺工业用布厂所使用的轧光机为沈阳通达机器厂出品， 其主要参数和技术规格如表2 .3 : 表2 . 3 轧光机主要参数和技术规格 车 l 辊宽度 2 . 3 m 车 l 辊速度1 0 m/ mi n 轧辊压力 2 - 5 mp最高温度 2 6 5 c 总功率 4 6 k w 调速电机3 k w 上加热 2 0 . 5 k w下加热 2 0 . s k w 产品有时还要烧毛以去除其表面单根纤维，使滤料表面光洁。抚顺工业用布 厂烧毛机为江苏姜堰染整设备厂出厂的m a 0 0 6 -3 0 0 型。其主要规格如下: ( 1 ) 型式:回火口 ( 2 ) 车别:左手或右手 ( 3 ) 辊筒幅宽:3 0 0 0 毫米 ( 4 ) 火口幅度:3 0 0 0 毫米 ( 5 ) 最高车速:1 2 0 米/ 分，导布速4 0 米/ 分 ( 6 ) 火口型式:双喷射式火口 ( 无耐火砖、冷却水) ( 7 ) 冷水辊直径:2 0 0 毫米 ( 8 ) 外形尺寸:5 . 1 米* 4 . 1 米* 4 . 3 米 ( 长* 宽* 高) 针刺滤布有时还根据不同厂家要求裁剪成不同种类的布袋:脉冲布袋、袋口 带铁环的布袋、袋口上表条环的布袋和扁布袋等。 第三部分 实验部分 第三部分 实验部分 3 . 1 实验原料 四种高性能耐高温纤维p 8 4、 b a s o f i l , p p s , c o n e x 耐高温复合过滤材料试样由抚顺工业用布厂协助制作 表 3 . 1 试样编号及混比 编 号11 # 1 2 # 1 3 # 1 4 # 和 e 一 玻纤 试样编号如表 3 . 1 : p 8 4 / 玻 纤 3 0 / 7 0 1 4 0 / 6 0 1 5 0 / 5 0 3 .2 仪器与设备 本实验中所用的仪器和设备见表 3 . 2 表 3 . 2实验所用仪器和设各 6 0 / 4 07 0 / 3 0 序 号名 称型号规格供 应 厂 家 1 纤维 切断器 丫1 71 常州第二纺织机械厂 2 纤维电子强力仪 y00 01 a太仓纺织仪器厂 3茂福式加热用 电阻炉rj m- 2 8 一 1 0 a哈尔滨第二 电炉厂 4 j n / a精密扭力天平y一 1 5 1型常州第二纺织机械厂 5索氏油 月 旨 萃 取 器 天津玻璃仪器厂 6差示扫描量热仪 d s c - 2 型美国p e r k i n - e l m e r . c o . 7 电子扫描显微镜 kyky2 8 0 0 中国科学院北京科学 仪器研制 中心 8烘箱yg7 47南 通 宏 大 9电子天平li bror ae g- 2 2 0日本 岛精 1 0 卷曲弹性仪 yg361 常州第二纺织机械厂 1 1 链条加码天平t l - 0 2型上海 四平五金 工具厂 1 2厚 度 仪yg1 4 1型 常州第二纺织机械厂 1 3织物 强力仪yg02 6 常州第二纺织机械厂 1 4 织物中压透气量仪 yg4 61宁波 纺织仪 器厂 l 5平 磨仪y5 2 2 常州第二纺织机械厂 1 6破裂强力试验机y631 常州第二纺织机械厂 1 7 多功能尘埃粒子记数r cl j - 01 d国营苏州电讯仪器厂 1 8倾斜微压器yyt- 2 0 0 0 国营苏州电讯仪器厂 3 .3实 脸 试剂 含氟助剂，主体用料为p t f e乳液、硅油、酒精和偶联剂等 3 . 4 纤维材料性能侧试 3 .4 . 1 纤维长细度的测试 本实验采用中 段切断 称重法， 试样纤维取l o g ，中断纤维切取l o m m ， 根据中 第二部分 实验部分 断重量和中段纤维的根数计算出纤维细度， 称量各段纤维的重量，计算纤维的平 均长度。 公制支 数 n m = l oxn g , 式中: 式中: n , 一公制支数 ( m / g ) ; n 一纤维根数; g ,一纤维束中段纤维重l it ( m g ) 平 均 长 度 : 一 l c ( w ,. + 兰 w, l c 一中 段纤维长 度 ( 1 o m m ) w c 一中段纤维质晕 ( m g ) w ,一两端纤维质2. ( m g ) ; 3 .4 .2 纤维回潮率的测试 ( 参照标准 g b 5 8 8 3 ) 回 潮 率 w = 旦 二 旦 竺 x 1 0 0 % go 其中:g -室温下试样的重量; g o 烘至恒重时试样的重量; 3 .4 .3 纤维力学性能的测试 用y g 0 0 1 a型单纱强力仪测定纤维的应力与应变。 夹持距离为l o m m， 拉伸 速度为8 m m / m i n ，预加张力为0 . 1 0 c n a 3 .4 .4 纤维卷曲率的测试 实验用y g 3 6 1 型卷曲弹性仪， 力下的长度值 l o ，并通过放大镜 ， 记录下 0 . 0 2 c n 的张力下 ，读数 l , 实验在室温下进行，相对湿度为6 5 %e 卷曲率j= 加 0 . 0 0 4 c n的初张力，记录轻负荷张 读取 2 5 mm 长度 内卷 曲个数 n，再 ，测量 3 0次取平均值 。 三 二 兰 o - x 1 0 0 % l , 式中:j -卷曲率 ( %) : l o 一纤维在0 .0 0 4 c n的初张力 h ，记录的长度值 l o l , 一纤维在0 . 0 2 c n的张力 f ，记录的长度值 l , 3 .4 . 5 纤维含油率的测定 第三部分 实验部分 实验仪器为索氏油脂萃取器， 恒温水浴锅 ， 万分子一电子天平及烘箱 。 萃取溶剂选 乙醚 ，萃 取 时间 2小 时。 含油率c=x1 0 0 % ( g : 一 g i ) + g 3 式中 g ,-圆底 烧瓶干重 ( 9 ) ; g z 一圆底烧瓶和油脂干重 ( g ) , g 3 试样干重 ( g ) 3 . 4 . 6 扫描电镜观测 取纤维截面 ，滤料的表 面及纵截面，用溅射镀膜仪镀金后 ，用 中国 科 学 院北 京 科 学 仪 器 研 制 中心 k y k y 2 8 0 0 s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e 扫描电子显微镜进行扫描， 放大并照相。观察各试样结构。 3 .4 .7 d s c差示扫描量热分析 用差示扫描量热仪测定样品的熔融性质与结晶性质。将纤维剪碎， 取样基本恒重放入铝质样 品盘中，以 2 0 0c / mi n的升温速率从 3 2 3 . 1 5 k 升温到 5 5 0 k测升温 曲线。在测量过程 中体 系以氮气保护 ，能量和温 度用金属锢加 以校正。 3 .4 . 8 纤维摩擦性能测试 选 用。 . 1 c n 张 力 夹 ， 记 录 扭 力 天 平 的 毫 竟 数 ， 从 附 表 中 查 出 对 应 的 摩 擦 系 数 。 3 .5 过滤材料性能侧试 3 .5 . 1 滤料厚度 ( 参照标准g b 3 8 2 0 ) 测试仪为y g 1 4 1 型厚度仪， 测试条件为: 压角为1 1 .2 8 m m ， 压力为1 0 0 g ， 时 间5 s ，每一试样测 1 0 次，取其平均值。 3 . 5 .2 滤料单位面积质量 ( 参照标准g 1 3 4 6 6 9 ) 每种试样取三块 l 0 0 m m x l 0 0 m m，烘干测其干重g o ，按标准回潮率计算g , 取平均值。 g = g p x( 1 + w ) 3 .5 .3滤料的幅宽测定 ( 参照标准g b 4 6 6 7 ) 取试样三点，测量幅宽，求平均值。 3 .5 .4 滤料强伸度测定 ( 参照标准g 1 3 3 9 2 3 ) 第三部分 实验部分 y g 0 2 6 织物强力仪， 试样尺寸5 0 m m x 3 2 0 m m ， 每种各测试5 块， 夹持距离为 2 0 0 m m，拉伸速度为 1 5 0 m m / m i n ，取其平均值。 3 .5 . 5 滤料抗顶破性测定 y 6 3 1织物破裂强力试验机，试样尺寸直径为6 c m的圆形试样 3块，冲破弹 子下降的速度为2 0 0 m m / m i n e 3 . 5 .6 滤料的透气性 ( 参照标准 g b 5 4 5 3 ) 测试仪为y g 4 6 1 型织物透气仪， 斜管压力计的压差定为1 3 m m h 2 0 , 4 号喷咀， 试样测试口径为7 0 m m,测试 1 0 次，求平均值。 3 . 5 . 7 滤料的耐磨性测试 测试仪为y 5 2 2 型圆盘式织物平磨仪， 选用a - 2 8 0 号砂轮， 加1 0 0 0 g 重锤压力， 以试样出现破洞为准，记录磨损次数。 3 5 . 8 滤料过滤效率测试 a玻璃转子流星计:b滤料夹:c倾斜压差计;d二角瓶:e尘埃粒子记数器:f 橡胶管 图3 . 1 过滤材料过滤效率测试装置 过滤效率及过滤阻力的测试是用离心风机组成的风道系统发尘装置，尘埃粒 子计数器等测试装置来进行，被测尘源采用大气尘源，管道风量采用风速仪计量， 滤料流量采用玻璃转子流量计来控制，并由尘埃粒子计数器上控制板面的流量显 示 ( 2 8 3 l / m in ) 。实验时对粒径为 0 .3 lm , 0 . 5 1x m 、l a m , 3 l m 、5 1a m 、1 0 g m 六个级别的尘埃粒子进行了测试。 g 一 ( 1 一 且 ) x 1 0 0 % a , 式中: g ;对某一粒径粒子的过滤效率; 第三部分 实验部分 b ,过滤后空气中某一粒径粒子的粒数: a ;过滤前空气中某一粒径粒子的粒数 、 人、二 、 ， * 。，b. . f o . u w x x4 = v =u一一 ) x1 0 0 % a 式中: g 综合过滤效率; b 过滤后空气中各个粒径的总粒数; a 过滤前空气中各个粒径的总粒数; 3 . 5 .9 洁净滤料过滤阻力的测试 y y 丁 一 2 0 0 0倾斜微压仪斜管读数乘常数因子 0 . 4 ， 即为过滤前后气流 的压力差 ( mm 水柱 ) 第四部分 结果与讨论 第四部分 结果与讨论 4 . 1 纤维耐商温性研究 表4 . 1四种耐高温纤维生