PTFE 玻纖燒結(jié)耐高溫濾料的研發(fā)及應(yīng)用

邱新標(biāo)

(廈門(mén)美達(dá)斯環(huán)保工業(yè)有限公司，福建 廈門(mén) 361027)

PTFE 玻纖燒結(jié)耐高溫濾料的研發(fā)及應(yīng)用

邱新標(biāo)

(廈門(mén)美達(dá)斯環(huán)保工業(yè)有限公司，福建 廈門(mén) 361027)

簡(jiǎn)要分析了PTFE玻纖燒結(jié)耐高溫濾料工藝特點(diǎn)，介紹了該種濾料的性能、特性及工程應(yīng)用實(shí)例，表明PTFE玻纖燒結(jié)耐高溫濾料是一種具備耐高溫、耐高濕、抗化學(xué)腐蝕性的高性能濾料，具有廣闊的應(yīng)用前景。

高溫濾料;PTFE;玻纖;煙氣除塵;工程應(yīng)用

1 前言

聚四氟乙烯（PTFE）具有很多優(yōu)異的性能：

（1）優(yōu)異的高低溫性能，使用溫度范圍廣，可達(dá)-190℃～260℃；

（2）化學(xué)穩(wěn)定性高，能夠承受除了熔融的堿金屬、氟化介質(zhì)之外的所有強(qiáng)酸堿包括王水、強(qiáng)氧化劑、還原劑和各種有機(jī)溶劑的作用；

（3）突出的不粘性、潤(rùn)滑性，已知的固體材料都不能粘附在其表面上，是一種表面能最小的固體材料；

（4）優(yōu)異的耐大氣老化性能，耐輻照性能，較低的滲透性；

（5）可貴的不燃性，其限氧指數(shù)在90以下；

（6）具有防水性能。

PTFE雖然具有相當(dāng)好的耐熱性、耐化學(xué)性，但從物理性上來(lái)講，其強(qiáng)度不是十分優(yōu)秀，在高溫條件下的尺寸穩(wěn)定性也不比其它材料強(qiáng)。

玻璃纖維性脆較易折斷，耐磨性能較差，不耐水解，對(duì)一些化學(xué)物質(zhì)如氟化物的耐蝕性也較差，使其作為高溫濾料在應(yīng)用方面有很大的局限性，但玻纖布的高強(qiáng)度和耐熱性以及尺寸穩(wěn)定性剛好與PTFE互補(bǔ)，兩種材料復(fù)合可形成性能和強(qiáng)度超群的耐高溫除塵濾料。

利用PTFE和玻纖兩種材質(zhì)的各自性能特點(diǎn)研發(fā)的PTFE玻纖燒結(jié)高溫過(guò)濾材料，其原理是利用進(jìn)口PTFE高分子原材料和其它化學(xué)助劑，采用特殊燒結(jié)工藝流程，使玻纖布具有了比玻纖材料更高的耐磨性、抗腐蝕性和耐高溫等性能，賦予濾料很好的耐酸堿、耐腐蝕、耐高溫、耐摩擦及耐曲撓等性能，而且表面光滑、疏水，粉塵無(wú)法粘附在濾料表面，適用于高溫、高濕、高粘性粉塵行業(yè)或帶有酸堿性、腐蝕性化學(xué)氣體的工業(yè)煙塵凈化以及其它工況惡劣的場(chǎng)合。

2 PTFE玻纖燒結(jié)耐高溫濾料工藝特點(diǎn)

2.1 該濾料的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

由于玻璃纖維性脆較易折斷，耐磨性能較差，對(duì)某些化學(xué)物質(zhì)如氟化物的耐蝕性也較差，因此其作為高溫濾料在應(yīng)用方面有很大的局限性；另一種未經(jīng)過(guò)燒結(jié)工藝處理的PTFE玻纖復(fù)合材料則由于PTFE分子結(jié)晶度低，不能足夠牢固地粘結(jié)在玻璃纖維上，PTFE在玻纖上的保護(hù)層容易脫落，制成濾料的耐高溫、耐腐蝕、耐水解、柔韌性、耐磨、抗折等性能都很差，作為高溫濾料其使用壽命很短。

2.2 玻纖布纖維表面的處理

玻纖布纖維上一般都存在漿料、油脂等其它雜質(zhì)，如果沒(méi)有清除玻纖布上的漿料、自潤(rùn)滑劑、浸潤(rùn)劑、油脂及其它雜質(zhì)，或雜質(zhì)去除不徹底、不充分，直接用PTFE浸漬處理，會(huì)影響濾料的燒結(jié)質(zhì)量，使玻纖布與PTFE粘結(jié)的牢固性不好，制成的濾料的性能變差。所以應(yīng)先通過(guò)一種無(wú)物理磨損和化學(xué)侵蝕的清除工藝，徹底清除玻纖布上的漿料、自潤(rùn)滑劑、浸潤(rùn)劑、油脂及其它雜質(zhì)，從而使玻纖布纖維表面光潔、干凈，可有效提高PTFE與玻纖的粘結(jié)性和牢固性。

2.3 PTFE玻纖燒結(jié)工藝特點(diǎn)

經(jīng)過(guò)前期處理的玻纖布和PTFE，采用燒結(jié)工藝，經(jīng)過(guò)多次燒結(jié)后，使玻纖濾布中每根纖維表面都包裹上一層致密的PTFE保護(hù)層，而且調(diào)制的PTFE溶液內(nèi)加入了其他化學(xué)助劑，控制了適宜的燒結(jié)溫度、速度、壓力等工藝，提高了PTFE分子結(jié)晶度，增強(qiáng)了PTFE與玻纖基布的附著結(jié)合強(qiáng)度和柔軟度。由于PTFE分子結(jié)晶度高，玻纖表面PTFE結(jié)晶均勻，可有效提高兩者結(jié)合的牢固性、粘合性，在玻纖表面形成了一層牢固的PTFE保護(hù)層，PTFE非常牢固地粘結(jié)在玻纖纖維上，從而大大提高了濾料的耐折、耐腐蝕、耐磨和強(qiáng)度等性能。裝備袋式除塵器不但可擴(kuò)寬其應(yīng)用范圍，而且可大大延長(zhǎng)其使用壽命。

2.4 覆膜工藝及作用

為進(jìn)一步提高該過(guò)濾材料的工作壽命及過(guò)濾性能,可采用膨化的PTFE微孔薄膜，與燒結(jié)后的玻纖布通過(guò)高溫?zé)釅汗に嚾廴趶?fù)合，就能將玻璃纖維布、PTFE保護(hù)層與PTFE微孔薄膜層很能好地連接在一起，形成一種牢固性高的耐高溫、耐腐蝕的PTFE玻纖燒結(jié)覆膜濾料，它的耐腐蝕、耐折、耐磨性得到進(jìn)一步提高，使用壽命也進(jìn)一步延長(zhǎng)。

覆膜后的過(guò)濾材料具有如下性能：

（1）過(guò)濾效率高：微孔薄膜具有獨(dú)特的交叉微孔特性，PTFE微孔膜的孔隙率達(dá)90%以上，對(duì)超細(xì)粉塵具有良好的過(guò)濾性能，對(duì)0.3～1μm及以上的微細(xì)粉塵可達(dá)99.99%以上的過(guò)濾效率，可以實(shí)現(xiàn)近于零的排放；

（2）運(yùn)行阻力低：由于PTFE薄膜本身具有不粘塵、憎水和化學(xué)性能穩(wěn)定等特性，覆膜后濾料工作面極光滑，粉塵剝離性能十分良好，特別是對(duì)吸濕性強(qiáng)、易粘結(jié)硬化的粉塵具有良好的剝離性；

（3）耐腐蝕、耐折、耐磨性能進(jìn)一步提高：微孔薄膜與PTFE玻纖燒結(jié)濾料復(fù)合后，具有更好的耐酸堿、耐高溫、耐高濕等特性；

（4）使用壽命長(zhǎng)，過(guò)濾速度大：覆膜濾料阻力小且穩(wěn)定，過(guò)濾速度快。

3 PTFE玻纖燒結(jié)耐高溫濾料的性能

PTFE玻纖燒結(jié)耐高溫濾料的主要成分：為玻纖+PTFE+化學(xué)助劑，經(jīng)檢測(cè)后的技術(shù)參數(shù)如表1。

4 PTFE玻纖燒結(jié)耐高溫濾料的特性

（1）耐高溫：該種濾料的耐溫性主要是由玻纖和PTFE本身的耐溫性能決定的，其長(zhǎng)期使用溫度260℃，短期及瞬間溫度可達(dá)300℃，而且熱縮率＜0.5%。

（2）良好的耐酸堿性能：對(duì)于酸堿性及大部分有機(jī)物具有非常好的抵抗性，對(duì)酸堿性等腐蝕性氣體包括氟化氫的抵抗性比普通玻纖濾料明顯要高。

（3）良好的耐磨性及耐疲勞性質(zhì)、抗拉強(qiáng)度高，均優(yōu)于普通玻纖濾料。

（4）良好的疏水性：濾料表面光滑、疏水，任何粉塵都無(wú)法粘附在濾料表面且易清灰，不懼焦油、水蒸汽，所以除塵器外面不需要保溫，可適用于含酸堿性成分、濕度波動(dòng)大的煙氣粉塵過(guò)濾。

（5）熱穩(wěn)定性好：300℃熱收縮率小于0.5%，這一特性決定了其在高溫下使用的安全性。

（6）過(guò)濾風(fēng)速高：其過(guò)濾材料屬光滑圓柱體，容塵量較小，易清灰，而且具有很好的耐摩性及耐疲勞性，這些特性決定了其具有較高的過(guò)濾風(fēng)速，也決定了其能勝任的清灰方式有反吹風(fēng)清灰、回轉(zhuǎn)反吹風(fēng)清灰、機(jī)械振動(dòng)清灰、脈沖清灰等。

（7）燒結(jié)后的濾料可與PTFE多微孔薄膜復(fù)合成覆膜濾料。具有過(guò)濾效率高，易清灰，耐酸堿，質(zhì)體柔韌等特點(diǎn)。

5 工程應(yīng)用實(shí)例

PTFE玻纖燒結(jié)耐高溫濾料從2007年起開(kāi)始應(yīng)用于垃圾焚燒爐、水泥、化工、冶煉、工業(yè)廢料焚化爐、火電廠(chǎng)、產(chǎn)品回收廠(chǎng)等煙氣除塵。自該產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成功以來(lái)，已經(jīng)被國(guó)內(nèi)多家垃圾焚燒爐除塵設(shè)備用戶(hù)采用。

應(yīng)用實(shí)例：某垃圾焚燒爐袋式除塵器應(yīng)用PTFE玻纖燒結(jié)耐高溫濾料制成的濾袋配套。其除塵器具體參數(shù)如表2。

表2 應(yīng)用實(shí)例的除塵器具體參數(shù)

運(yùn)行效果：垃圾焚燒處理技術(shù)應(yīng)具有無(wú)害化、資源化、減量化的特點(diǎn)，但焚燒后的煙氣凈化具有一定難度。采用PTFE玻纖燒結(jié)耐高溫濾料制成濾袋，大大提高了除塵效率及布袋的使用壽命，且除塵效果好，粉塵排放濃度平均為29mg／Nm3，煙氣黑度（林格曼黑度）小于1，遠(yuǎn)低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)自從2007年10月開(kāi)機(jī)以來(lái)濾袋使用效果良好。因此，PTFE玻纖燒結(jié)耐高溫濾料是垃圾焚燒爐除塵設(shè)備最理想的除塵高溫濾料之一。

6 結(jié)論

PTFE玻纖燒結(jié)耐高溫濾料具有很好的耐酸堿性、耐腐蝕、耐高溫、耐摩及耐曲撓等性能，而且表面光滑、疏水，粉塵無(wú)法粘附在濾料表面，適用于高溫、高濕、高粘性粉塵行業(yè)或帶有酸堿性、腐蝕性化學(xué)氣體的工業(yè)煙塵凈化。隨著我國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，PTFE玻纖燒結(jié)耐高溫濾料在高溫?zé)煔膺^(guò)濾行業(yè)有著廣泛的用途，具有廣闊的應(yīng)用前景，主要可應(yīng)用于：

（1）垃圾焚燒爐高溫、高粘性粉塵的煙氣凈化。特別是廢棄醫(yī)療用品（如一次性針筒，橡膠手套等）及生活垃圾的處理，可解決高溫?zé)?、高粘性粉塵糊袋、化學(xué)氣體腐蝕布袋等問(wèn)題。

（2）鋼鐵冶煉廠(chǎng)高爐煤氣的煙氣凈化。主要可解決高溫、高濕、露點(diǎn)以下糊袋及高溫含硫等化學(xué)氣體腐蝕布袋等問(wèn)題。

（3）炭黑、焦化爐的煙氣凈化。主要可解決高溫、高粘性粉塵造成的清灰困難，停爐后的露點(diǎn)以下氧化反應(yīng)使濾料早期脆化等問(wèn)題。

（4）化工、冶金、水泥等行業(yè)?？山鉀Q高溫、高粘性粉塵造成的袋式除塵器糊袋、設(shè)備運(yùn)行阻力高、濾料早期脆化破損等問(wèn)題。

（5）電站燃煤鍋爐的煙氣干法脫硫。與普通玻纖袋相比較，具有不粘袋、易清灰、設(shè)備運(yùn)行阻力低、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

Development & Research and Application of PTFE and Glass Fibre Sintering and High Temperature-resisting Filter Material

QIU Xin-biao
(Xiamen Meidasi Environmental Industrial Co. Ltd., Xiamen Fujian 361027, China)

This article briefly analyzes technology characteristics of the PTFE and glass fibre composite filter, including the special property and application of PTFE and glass fibre composite filter. It has the broad application prospect.

filter material; PTFE; glass fibre; dust removal; application

X701.2

A

1006-5377（2010）05-0056-03