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聚四氟乙烯(PTFE)在袋式除尘滤袋上的应用

时间:2015-03-11  点击:5121次

文主要介绍了聚四氟乙烯在袋式除尘滤袋上的应用。聚四氟乙烯树脂可以制成短纤维、长丝 和缝纫线以及双向拉伸微孔膜用于滤料和滤袋;乳液也可以用于生产短纤维、长丝及滤料的浸渍和涂层整理.

ptfe针刺毡

随着袋式除尘装备技术的发展,耐高温耐腐蚀滤料除尘滤袋的作用日益显现,各种有机、无机耐高温滤料,除尘滤袋技术有了长足的进步,应用范围不断扩大,取得了明显的社会经济效益。其中聚四氟乙烯树脂和乳液的作用功不可没。应用领域几乎已涵盖了耐高温滤料和除尘滤袋制作和整理的整个过程。如聚四氟乙烯纤维、长丝、缝纫线;聚四氟乙烯长丝基布、针刺毡,聚四氟乙烯微孔膜覆膜滤料,聚四氟乙烯乳液浸渍处理和涂层整理。聚四氟乙烯以其各项优异的性能得到了滤料和除尘滤袋制作单位的广泛认可,也成为各滤料和相关企业争相研究开发的对象。

聚四氟乙烯简介

聚四氟乙稀,英文名称polytetrafluoroethene,简称PTFE,它是由天然萤石(氟化钙)矿石为基础,经一系列化学过程制成四氟乙烯单体后,人工聚合而成的全氟化直链高分子材料。聚四氟乙烯树脂是由美国杜邦公司的Roy-plunkett于1938年意外发现的,当时他尝试制作新的制冷剂氯氟碳化合物时,四氟乙烯在高压容器内聚合(容器内壁的铁成为聚合反应的催化剂)。在容器口意外发现白色固体状聚合物有极好的耐腐蚀性和广泛的温度适用范围,它就是聚四氟乙烯树脂。杜邦公司在1941年取得其专利,并于1944年以“Teflon”的名称为注册商标,1950年实现工业化生产。聚四氟乙烯的聚合方法包括本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合(亦称分散聚合)方法等,生产上应用的主要是悬浮聚合和乳液聚合法。悬浮法生产的也叫悬浮料或悬浮树脂,主要用于粉末冶金法模压加工,乳液法生产的也叫分散料或分散树脂,主要用于挤出再烧结工艺加工。

聚四氟乙烯的主要性能

PTFE是塑料的一种,和普通塑料相比,它具有极高的相对分子量(104, 106)以上,特殊的可 达107,有较高的结晶度,一般情况下,结晶度为45%-75%,特殊的可达97%以上。PTFE制品的熔点为327℃,虽然PTFE是热塑性聚合物,但在熔点以上几乎不流动,为非熔流材料。

其热稳定性、优异的介电性能,最佳的耐化学腐蚀性,以及摩擦系数低(固体中最低)和强疏水性,被称为“塑料王”。缺点是加工困难,硬度低,耐磨性差。

聚四氟乙烯物理性能

PTFE是一种高结晶度的聚合物,密度在2. 14-2.30g/cm3,分子结构简单、完全对称、无支链、分子链高度规整。对滤料使用单位来讲260℃和327℃两个温度是重要的,因为260℃PTFE开始热变形,327℃开始熔融。400℃开始发生显著分解。PTFE耐低温性能优异,当温度低至269℃时,在受压力的情况下,仍然具有延展性。因此,PTFE可以在-60℃—260℃下长期使用。

聚四氟乙烯化学性能

PTFE中与每个碳原子连接的氟原子完全对称,碳氟两种原子又以共价键相结合,所以在分子中 没有游离的电子,整个分子呈中性,无极性,是聚合物成为完全的非极性聚合物,因而不会导电, 具有良好的电绝缘性。在其大分子中没有亲水性基因和光敏基团,所以防潮,耐候性好。PTFE分子中的C - F键的键能高且稳定,加之特殊的螺旋制结构,由氟原子构成了圆柱形外壳。使PTFE 具备优异的耐化学腐蚀性。所有强酸、强碱、强氧化剂、盐类等,皆对PTFE无影响,只有氟元素本 身和熔融的碱金属才有侵蚀作用。对于有机化合物,除了卤化胺和芳烃对其有轻微溶胀外,其他所有有机溶剂对PTFE都无作用。

聚四氟乙烯综合分析

优点:

耐高低温:正常使用-60℃—260℃

耐化学腐蚀:除卤化胺和芳烃外

防水性:临界表面张力为1.85*10-2N/m,接触角104o

耐候性:耐光、臭氧、潮湿、霉菌

阻燃性:临界氧指数在95以上,是阻燃材料

耐疲劳性:不会出现永久性疲劳,超过327℃PTFE失去结晶结构,冷却后恢复

润滑性:摩擦系数小,动静摩擦系数,对钢〈0.04, PTFE自身<0.01

电绝缘性:介电常数为2.1 .

缺点:

耐辐射性差,如经Y射线辐射易于辐照降解

耐磨性差

粘附性差,很难粘接 

加工性能差

聚四氟乙烯乳液

聚四氟乙烯乳液分为悬浮乳液和分散乳液。同时还有一种为水性聚四氟乙烯蜡乳液.悬浮乳液的颗粒粗糙,一般用于烧结工艺、而水性聚四氟乙烯蜡乳液,是由低分子量四氟乙烯微粉乳化而成, 由于分子量低其不具备纤维化条件,产品没有了强度,一般作为塑料,油墨和涂料中的添加剂使用, 起到改善不粘性和耐磨性的作用。因此,在滤料行业使用的主要为乳液聚合法生产的乳液,也称为 聚四氟乙烯浓缩分散液(以下简称PTFE乳液)。

PTFE乳液在滤料上的应用

PTFE乳液可以制成短纤维、长丝、直接用于针刺毡过滤布,也可以用于玻璃纤维等耐高温过滤材料的纱线处理。滤料的浸渍处理和涂层整理。

PTFE短纤维

滤料上使用的PTFE短纤维通常细度在2-5dtex,平均细度为3. 5dtex,长度为50-70mm,断裂 强度2. 7CN/dtex,卷曲度为10-15个/2cm,热收缩率≤2%,主要用于耐高温针刺无纺布(针刺毡) 过滤材料,目前有100%PTFE纯纺针刺毡,或和其它耐高温纤维如玻纤、P84 (聚酰亚胺)、PPS (聚苯硫醚)、芳纶等生产梯度型复合针刺毡或混纺型针刺毡,主要用于垃圾焚烧、危险废弃物焚烧、燃煤锅炉除尘、高炉煤气、铁合金、水泥窑尾等高温复杂条件下的除尘。

PTFE长丝纤维

PTFE长丝纤维主要用于耐高温针刺毡基布和缝纫线。通常细度在300dtex以上,目前滤料厂家通常使用的规格是500dtex (相当于450den)相当于纺织行业纱线细度的20公支。断裂强力多15N,断裂强度3. 2CN/dtex,断裂伸长率4-6%,热收缩率彡2%,主要用于针刺毡的骨架材料(长丝基布), 和PTFE短纤维一样。目前有纯PTFE长丝基布以及和其它耐高温纤维如P84、玻纤、PPS、芳纶等交织交并的混合基布配合上述PTFE短纤维生产的针刺毡于垃圾焚烧等各类复杂工况下的高温过滤除尘。PTFE长丝用于耐高温滤袋的缝制,一般使用的是500dtex(450den)的单丝加捻的三股合制的股线,连续长度3000米以上(每轴净重390克),细度1300dtex (1200den)断裂强力35N,断裂强度 2.7CN/dtex,断裂伸长率3-6%,热收缩率2%。PTFE缝纫线主要用于耐高温滤袋的缝制,特别适合于高速自动缝合生产线使用,也可以和玻纤等耐高温纤维并股生产复合型耐高温高强缝纫线。

PTFE覆膜滤料

覆膜滤料就是PTFE微孔膜与普通滤料(针刺毡、机织布、无纺布等)复合后的滤料。覆膜滤料的主要指标为复合牢度、透气性能以及过滤效率和阻力。覆膜滤料的性能主要受三方面因素影响,一是PTFE膜,二是复合工艺及设备,三是滤料本身。对覆膜用滤料前处理的注意事项如下:

常温针刺毡,表面要采用轻烧或中烧处理,关键要求是表面处理要均匀一致。切忌有烧不到的地方或烧毛有轻有重,火口不一;表面轧光的特别是深度轧光的针刺毡不适用热贴合覆膜。

芳纶及有机耐高温针刺毡,不能烧毛过重,要采用表面轻烧的处理方式。如烧毛过重,覆膜后毡面板结,滤料较硬,影响使用。用于热贴合的需经PTFE乳液浸渍处理。

玻纤类系列产品,一是蜡质、油剂等要去除干净,基布要柔软,否则影响覆膜牢度和覆面易开裂。二是PTFE乳液处理要均匀,在干燥和培烘过程中要防止泳移,并且PTFE乳液要有一 定的含量,特别是在滤料表面要有一定的量。  .

除此之外,滤料的常规物理疵病也是影响覆膜滤料的质量基础,如断丝、断纬、油脂、污溃、 稀密路,边松边紧(荷叶边)、破洞、密度不一、厚度不一、表面处理不净等。因此,对覆膜滤料来讲,滤料、PTFE膜、复合设备与技术的完美结合才能生产出合格的覆膜滤料。

PTFE覆膜除尘滤袋的优势

由于PTFE具有诸多特有的性能和双向拉伸的形成的多层交叉纤维-结点的微结构。使其在粉尘过滤场合大有用武之地。通过覆膜使普通深层过滤材料变成了表面过滤,将粉尘截留于滤料表面而不能进入滤料内部,使普通滤料有了质的飞跃,主要优势有:

1、具有极高的过滤效率。覆膜滤袋可以截留微米级的超细粉尘,特别是对人体有害的PM2. 5微粒,除尘率可达99. 99%以上,并且清灰后不改变原有的孔径和空隙率,使除尘效率保持在高水平状态,几乎实现零排放,同时,亦可用于超 细颗粒产品的回收,降低产品消耗,实现节能减排,达标排放的要求。

2、运行阻力平稳,易清灰。虽然覆膜滤料在开始使用时阻力要高于普通滤料,但随着运行时间增加,阻力不会随时间延长而急 据增长,且清灰效果好,清灰周期长,清灰压力低,减小了粉尘与滤料之间的摩擦力和摩擦系数。

3、气通量高,使用寿命长。由于覆膜滤料表面光滑拒水,清灰彻底,始终保持较高的通气量,较好地解决了过滤与清灰的矛盾,从而提高了滤袋的使用寿命。

总结

聚四氟乙烯(PTFE)以其优异独特的性能被人们称为“塑料王”。在我国日益注意环境保护和 可持续发展的形势下,PTFE在袋式除尘滤料(袋)上的应用可谓是方兴未艾,有着广阔的应用前景,可以相信各种的PTFE为基础的纱线、纺织品、膜及乳液处理剂等新产品会层出不穷,为袋式除尘滤袋产品的升级换代打下更加坚实的基础。

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