特種纖維過濾材料發(fā)展趨勢及創(chuàng)新方向

特種纖維過濾材料已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的諸多產(chǎn)業(yè)，特別是石油化工、醫(yī)學(xué)、環(huán)保和國防等領(lǐng)域。這些材料呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢，最常用的是高性能纖維非織造布、中空纖維膜分離材料、活性炭纖維、離子交換纖維、金屬螯合纖維等。最新的發(fā)展方向是多功能化、納米化以及材質(zhì)的多樣化。

為了延長濾袋的壽命和適應(yīng)未來更加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，今后的創(chuàng)新方向是復(fù)合使用兩種不同品種的耐高溫纖維以取長補(bǔ)短、發(fā)展超細(xì)纖維品種或異形截面纖維以提高布袋的過濾精度。國外還有對聚合物合成工藝進(jìn)行改進(jìn)以提高纖維的綜合性能的，例如韓國和日本公司合作開發(fā)PPS的不含氯原料的新合成工藝，提高纖維的耐腐蝕性等。日本耐高溫纖維的生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)較快，細(xì)規(guī)格、異形截面、芯鞘型復(fù)合絲等差別化耐高溫纖維作為生產(chǎn)重點(diǎn)，約70%的產(chǎn)品出口中國。

10種耐高溫纖維性能及濾料開發(fā)要點(diǎn)

經(jīng)過多年的自主研發(fā)，我國基本上已配齊高溫粉塵濾袋所需的各種耐高溫有機(jī)和無機(jī)纖維的品種，具體品種有聚苯硫醚（PPS）、聚酰亞胺（PI）、間位芳酰胺纖維（m-AR）、芳砜綸（PSA）、密胺、聚噁二唑（PODZ）、聚四氟乙烯（PTFE）、玄武巖（BA）及玻璃纖維（GF），只有酮酐類聚酰亞胺（P84）和芳族聚酰胺酰亞胺纖維尚空缺，但可由以上纖維所取代。

不同的耐高溫纖維的耐熱、耐化學(xué)性等性能有所差異，價(jià)格也不同，因此應(yīng)用廠家要考慮適用于該廠高溫排氣的不同特點(diǎn)，選用個(gè)性化和性價(jià)比較高的濾袋產(chǎn)品。德國皮革和塑料片材研究所、Saxon紡織研究所和空氣管理與致冷研究所曾共同研究過10種纖維的耐熱性以及不同煙道氣的各種酸堿物質(zhì)對纖維強(qiáng)度的影響，如下表所示。

（1）耐熱性

耐熱試驗(yàn)是在180℃的烘箱中暴露500h，結(jié)果PET纖維發(fā)生熱分解，GF-A纖維變脆，均不適合在該條件下長期使用。PAI纖維的強(qiáng)度下降至50%，但不分解。其他纖維的情況如下圖所示。

在180 ℃干燥箱中放置后各種纖維的強(qiáng)度

（2）抗水解性

抗水解性是將纖維經(jīng)濕熱處理后對比其強(qiáng)度變化，結(jié)果PPS、m-AR、PSA和PTFE纖維強(qiáng)度無變化，PI和蓬松Pohri S玻纖在蒸汽消毒器中處理72h后，強(qiáng)度有明顯喪失，因此只能有限度地應(yīng)用于濕熱環(huán)境下。PET、GF-A、GF-B和BA纖維都不耐水解，他們會(huì)熔化、降解或變脆，如下圖所示。

各種纖維在蒸汽消毒器中處理72 h后的強(qiáng)度變化

（3）抗化學(xué)性

直接將纖維置入室溫和70℃以下的濃酸堿溶液中，結(jié)果下圖所示。

室溫下各種化學(xué)品中在放置24 h后的纖維強(qiáng)度

在70 ℃下儲(chǔ)存 8 h和16 h后的纖維強(qiáng)度

纖維在各化學(xué)品中儲(chǔ)存24h、在室溫濕態(tài)下儲(chǔ)個(gè)月并在180℃干燥箱中放置24h后的強(qiáng)度變化如下圖所示。

不同條件下放置后的纖維強(qiáng)度

纖維在實(shí)際煙道氣條件下最長暴露60h后所得結(jié)果如下圖所示。有些纖維不能分纖，無法測試；PET纖維10 h后便完全損壞，而PPS、PAI、MF和PTFE纖維的強(qiáng)度并無影響，PI、PSA、GF-A和BA纖維未覺察到有強(qiáng)度損失，而蓬松的Pohri S纖維的強(qiáng)度反而有所增加。

各種纖維在各種條件的煙道氣中暴露后的強(qiáng)度