不同后处理下的PPS针刺毡的性能比较

2014-06-27孙润军陈美玉

西安工程大学学报 2014年6期

董洁,孙润军,陈美玉，师琅

(1.西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048;2.西安工程大学科技处，陕西西安 710048)

0 引言

当前,中国经济已进入快速发展阶段,以资源、能源消耗性为主的重工业迅速发展.但是,这些重工业迅速发展的同时也带来了严重的环境污染问题,重工业大气污染物以高温烟气为主要特征,烟尘类颗粒物为主要控制对象之一[1].过去高温烟气的治理主要采用电除尘,但是随着国家对环保标准的不断提高,电除尘已经很难达到要求,从而推动了袋式除尘器的发展,但是袋式除尘器也存在局限之处.结合两者的优点,克服两者的缺点,从而又推动了电袋除尘的组合除尘器的发展与应用[1-2].

滤袋是袋式除尘器的核心,高温烟气的过滤使滤袋更是面临新的挑战.滤料最常见的后处理方式有热定型、热轧光、烧毛、浸渍、覆膜、涂层以及其他功能性整理.传统纤维滤料过滤的机理为深层过滤,所谓深层过滤就是指最初接触滤料的粉尘将会滞留在滤袋的表面,形成一层“一次粉饼”使滤料空隙减少从而提高过滤效率.而覆膜滤料表现为表面过滤,粒子沉降在覆膜表面和粒子表面,很少有粒子能进入覆膜内部[3].表面过滤容易清灰,从而使过滤控制在较低的压力下.浸渍法是将生产出来的纤网经过浸渍槽后,然后再将产品烘干.高温滤料的浸渍液一般选用以聚四氟乙烯为主的浸渍液,纤网经过浸渍后能够耐高温.

文献[4]通过对不同使用时间的PPS滤料的热态力学性能进行比较,得出随着温度的升高,不同使用时间的PPS滤料均出现断裂强力降低,断裂伸长率、定强力伸长率增大的结论.蔡伟龙[5]通过对燃煤电厂锅炉用PPS滤料的失效分析,寻找滤料失效的原因.柳敬献[6]通过实验研究温度对PPS滤料收缩性和强力性能的影响,得出随着温度的升高滤料强力呈先升高后降低的趋势,断裂伸长率也表现出相似的规律.

本文研究PPS滤料在温度为190℃下分别处理12h、24h、36h、48h后，滤料在热收缩性能、强力特性以及透气性方面的变化.通过研究得出的结果希望能够为工厂以及用户在滤料的生产以及使用方面提供借鉴.

1 实验

1.1 材料

实验选择相同规格的PPS基布,基布规格:120×47根/10cm(经纬纱线密度:(50tex×2)×(50tex×2)),然后分别经过表面覆膜处理和浸渍处理得到实验所用的覆膜PPS毡和浸渍PPS毡:

滤料一覆膜PPS毡:经过聚四氟乙烯覆膜处理的PPS针刺毡.

滤料二浸渍PPS毡:经过以聚四氟乙烯溶液为主的浸渍液浸渍后的PPS针刺毡.

1.2 方案

测试温度为:常温(25℃)、高温(190℃)；测试时间分别为12h，24h，36h，48h.将测试样品放入高温试验箱在190℃下分别经过12h，24h，36h，48h取出，测试样品的热收缩性能、拉伸性能、透气性能.

热收缩性能的测试依据:GB/T6917—2009袋式除尘器用技术要求；拉伸性能测试仪器和依据:YG(B)026H-250型织物强力机, GB/T3923.1—1997纺织品织物拉伸性能第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定条样法；透气性能测试仪器和依据:YG(B)461数字式织物透气性测定仪,GB/T5453—1997纺织品透气性的测试.

2 结果与分析

2.1 PPS针刺毡的热收缩率变化

表1为不同后处理方法下两种针刺毡在25℃以及190℃时经过不同时间后的形态特征值.

表1 两种PPS针刺毡的形态特征

图1 两种PPS针刺毡在190℃不同处理时间下的热收缩率

图1为2种PPS针刺毡在190℃不同处理时间下的热收缩率.从图1可以看出,经过高温190℃处理,随着作用时间的延长,2种滤料的经纬向的热收缩率都有一定幅度的增加.覆膜PPS毡的经向热收缩率,在温度为190℃经过12h后,为2.57%.随后,随着作用时间的增加,每增加12h,其经向热收缩率的值分别增加0，0.1%，0.15%.

覆膜PPS毡的纬向热收缩率,在温度为190℃经过12h后,为1.95%.随后,随着作用时间每增加12h,其纬向热收缩率的值分别增加0.06%，0.05%，0.13%.浸渍PPS毡的经向热收缩率在经过190℃高温12h后,为3.22%.随着时间的每增加12h,其经向热收缩的值依次增加0.09%，0.07%.浸渍PPS毡的纬向热收缩率在经过190℃，12h后,为1.93%.随着时间每增加12h,浸渍PPS毡的纬向热收缩率依次增加0,0.46%,0.07%.覆膜PPS毡和浸渍PPS毡的经纬向的热收缩率随着时间的增加都有一定程度的增加,在相同的作用时间下,浸渍PPS毡的经向热收缩率均大于覆膜PPS毡.这是因为覆膜PPS毡经过覆膜,其纤维面层受到膜的保护,在受热时能够对滤料产生一定程度的保护作用,从而使得覆膜PPS毡的经向热收缩率小于浸渍PPS毡的经向热收缩率.覆膜PPS毡的纬向热收缩率在开始阶段与浸渍PPS毡基本相等,但随着时间的延长,浸渍PPS毡的纬向热收缩率逐渐大于覆膜PPS毡的纬向热收缩率.其原因与经向相似,膜对滤料起到一定的保护作用,使得滤料在受热时能够对变形有一定的抵制作用.

2.2 PPS针刺毡的强力特性变化

(a) 断裂强力 (b) 断裂伸长率图2 两种PPS针刺毡在高温190℃处理不同时间后的强力性能变化曲线—◇—滤料一经向;—□—滤料一纬向；—△—滤料二经向；—×—滤料二纬向

图2(a),(b)分别为25℃和190℃高温处理不同时间后两种PPS针刺毡的断裂强力变化和断裂伸长率变化曲线.由图2(a)可以看出,经过高温190℃，12h后,覆膜PPS毡的经向断裂强力有稍微的提高,纬向的断裂强力有一定程度的下降.浸渍PPS毡的经向和纬向的断裂强力都有一定程度的降低.覆膜PPS毡25℃下的经向断裂强力为957.54N,在190℃下随着处理时间的增加,12h后,其经向断裂强力保持率为101.67%,经过24h后,其经向断裂强力保持率有稍微的下降为98.25%,到36h,其断裂强力保持率又得到了提升达到最大值104.99%.48h后,为100.59%.覆膜PPS毡的纬向断裂强力随着作用时间的增加,刚开始有上升的趋势,作用36h后开始下降.即覆膜PPS毡的经纬向的断裂强力均在作用时间为36h后达到最大值.这是因为,覆膜整理使得滤料表面的纤维在受到高温作用时,能够对滤料起到一定的保护作用,同时由于热收缩率随着时间的增加而增大,滤料的密度增大,结构变得相对紧密,纤维之间的勾结强度增大.但由于时间的延长,滤料结构的改变使得覆膜与面层发生了一定程度的分离,从而覆膜对滤料的保护作用减弱,滤料的强力开始下降.在经过高温190℃,12h后,浸渍PPS毡的经纬向的断裂强力都有一定程度的下降,接着到24h后又都有一定程度的提升.在作用24h后达到最大,随后又都开始下降.

图3 两种PPS针刺毡在高温190℃处理不同时间后的透气率变化曲线—◇—滤料一正面;—×—滤料一反面；—△—滤料二正面；—□—滤料二反面

从图2(b)可以看出,滤料的断裂伸长率的变化趋势基本与断裂强力相似.滤料的断裂强力增大,滤料的断裂伸长率也增大,反之亦然.并且,浸渍PPS毡的断裂强力和断裂伸长率的曲线变化都较为平缓,说明浸渍PPS毡的稳定性较好.滤料的强力是滤料使用寿命的关键.滤料的断裂伸长率则是决定滤料尺寸稳定性的关键因素.

2.3 PPS针刺毡透气性的变化

从图3可以看出,覆膜PPS毡正面的透气率,在高温190℃，12h后,有很大程度的提升.到24h后,覆膜PPS毡正面的透气率有所下降,这是因为,覆膜处理后的PPS针刺毡,当经过高温190℃，12h后,滤料发生一定程度的收缩,滤料的结构发生变化,致使覆膜与滤料的面层发生了一定程度的分离,使得滤料的透气性有了很大程度的提高.到24h后,膜的分离已不是影响滤料的透气性的主要因素,覆膜PPS毡在经过190℃，24h热收缩后,滤料的密度增加,结构变得更加紧密,故透气率有些许下降.覆膜PPS毡的反面有类似的变化.

浸渍PPS毡的透气率在190℃下随着作用时间的增加,首先表现为降低的趋势,在经过36h时,有很大的提高,随后又开始降低.这是因为浸渍PPS毡随着作用时间的延长,其热收缩率也逐渐增大,滤料的结构发生了改变,滤料的致密程度也逐渐增大,故滤料的透气率表现为下降的趋势.但是,在190℃，36h后浸渍PPS毡的热收缩率出现了很大程度的提高,使得浸渍PPS毡的透气性发生了很大的变化.这是因为,此时浸渍PPS毡的热收缩导致滤料的结构发生了很大的变化,以致于浸渍PPS毡的结构发生了重组,滤料的孔隙变大,透气性变大.