新型玻纤滤料在水泥粉尘治理中的应用研究
一、水泥粉尘治理应用玻纤滤料现状分析
我国水泥产量已跃居世界第一。水泥在原料和熟料加工过程中产生大量粉尘，成为工业粉尘一大源头，这些粉尘过滤、捕集不但具有很好经济效益，而且有巨大的环保和社会经济效益。我国早在上世纪七十年代玻纤滤料就在水泥袋式除尘上获得成功应用，目前应用于水泥行业立窑和蓖冷机上的玻纤滤材仍以平幅玻纤过滤袋为主。
平幅玻纤过滤袋是我国第二代玻纤过滤材料，是七十年代研发成功的，生产中采用的是我国最通用的也是最为成熟的石蜡型浸润剂，该浸润剂为我国玻纤行业建立之初，在原苏联引进配方基础上改进和完善的，这种浸润剂以固色剂为成膜组分，以变压器油、石蜡等油脂类为润滑组分，这是一种优良的纺织型浸润剂，具有良好的拉丝成型工艺性和退、并、捻、整经、织造等良好纺织工艺性能，目前国内大多坩埚法玻纤生产厂家仍以它为纺织型浸润剂，生产各类玻纤纺织产品，国内玻纤滤材生产厂家也用它来生产平幅玻纤过滤材料。
这种石蜡型浸润剂，由于其润滑组分为油脂类，润滑性能良好，但是它的存在不利于玻纤与其它基体材料粘合(它成为类似脱模剂)，而且这种浸润剂没有偶联组分，不是增强型浸润剂，用它生产的玻纤不能用作增强材料。由于玻纤本身一些性能不足(如耐磨、耐折性能欠佳)，所以用作粉尘过滤时，它必须进行表面化学处理，浸涂上一些物料(如硅油、PTFE、石墨等)，以弥补、改善这些性能不足。从这个角度看，玻璃纤维过滤材料，经过表面化学处理，可以看作是一种复合材料(轻涂复层)，那么，用石蜡浸润剂生产的玻纤素布，由于存在石蜡等润滑组分，不利于玻纤布与PTFE、石墨等粘合，必须事先把它去除。国内通常采用热清洗方法。
热清洗是玻纤布通过热处理炉，在高温下，去除其表面浸润剂的方法。这里，热清洗又称之为脱蜡，它可分为低温热清洗、中温热清洗和高温热清洗，玻纤滤材热清洗采用中温热清洗，即热处理炉温度控制在 420—450℃。玻纤素布通过热处理炉，在420一450℃温度下去除拉丝过滤涂覆在玻纤表面的石蜡浸润剂。
在热清洗时，玻纤经 420—450℃温度，一般情况下，石蜡、变压器油等有机物会燃烧。去除之，但玻纤经历这一高温，强度要下降30％以上，其次，热清洗虽然对织物起到了定纹作用，但是玻纤柔软性下降，不利于保障玻纤滤材性能。第三，进行热清洗要耗费大量电能(目前国内玻纤热处理炉均用电作能源)，既增加了生产工序、设备和人力，增加生产成本(每热清洗1m玻纤布需电费0.10元)，而且降低强度等。因而研究玻纤过滤材料用纺织增强型浸润剂具有重大意义。
二、玻纤过滤材料用纺织增强型浸润剂的研发
国内未见玻纤平幅过滤布用纺织增强型浸润剂研发报导，国外发达国家早就使用纺织增强型浸润剂生产玻纤过滤材料。
本公司（安徽省绩溪县华林玻璃纤维有限公司）多年生产玻纤过滤材料，对玻纤平幅过滤袋使用石蜡型浸润剂生产存在优缺点有较深理解，为了适应国家节约能源要求，为了进一步提高产品质量，我们开展了纺织型增强浸润剂研究。
用来生产玻纤过滤材料的纺织增强型浸润剂基本要求是：①满足玻纤拉丝工艺要求，达到石蜡型浸润剂的拉丝工艺性能。②满足玻纤退、并、整经、织造工艺要求，达到石蜡型浸润剂纺织工艺性能。③保证玻纤过滤布在表面化学处理与处理液各组分粘结良好。④总成本不高于或略高于原生产成本。也就是说，该浸润剂既要具备纺织型浸润剂性能又要具备增强型浸润剂性能，因研究技术难度远大于二者。
1、组分选择
1)成膜组分选择
成膜组分在玻纤浸润剂中尤其在增强型浸润剂中占有十分重要的地位。它的性能直接影响纤维成膜好坏，影响纤维集束性，影响纤维加工工艺性能乃至制品性能高低。例如选择合适的成膜剂，它能在玻纤表面形成强度好、韧性高、连续均匀的膜，因而能对玻纤进行保护，以免在加工过滤中受到损伤，选择合适成膜剂，它能使玻纤在复合材料中由于成膜剂与基体材料相容性能，发挥玻纤增强作用，提高复合材料力学性能。目前玻纤行业增强型浸润剂成膜组分主要有：环氧树脂、聚酯树脂、聚乙酸乙烯脂、聚氧脂和丙烯酸类。从玻纤过滤布表面化学处理液组分及过滤布性能要求，我们选择环氧树脂作用为本润滑剂成膜组分。
因为玻纤拉丝采用水溶液作浸润剂，所以环氧树脂不能直接用作浸润剂成膜剂，它必须是水溶性环氧树脂，而国产水溶性环氧树脂分子量偏小，且因乳化剂质量和乳化设备工艺等局限，往往质量不高。环氧树脂必须先进行乳化才能应用到玻纤浸润剂中，而乳化后乳液粒度直接影响浸润剂质量，而它又受乳化剂、乳化设备、乳化工艺直接影响，所以必须选择合适乳化剂，并使用合适乳化剂量，选择高剪切力乳化设备，控制好乳化工艺，才能获得良好水溶性环氧树脂乳液。其次用作玻纤浸润剂作成膜剂还要求较高耐剪切力和耐热稳定性，因此我们选择进口高质量的环氧树酯作成膜剂，选择高性能二种乳化剂，采用高剪切力的罗斯搅拌器，因而确保了高性能环氧树脂乳液作成膜剂。
2)偶联剂选择
浸润剂中含有偶联剂组分是增强型浸润剂区别于其它类型浸润剂要点，偶联剂在玻纤增强复合材料中的作用是达到玻纤与复合基体材料实现链连接，建立起良好的界面层，大大提高玻纤与基体材料粘结力，大大提高制品力学性能。其次偶联剂还能修补、填平玻纤在拉丝过程中因热应力产生的微裂纹，提高玻纤本身强度。玻纤行业常用的偶联剂有：络合物偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等。络合物偶联剂因含有重金属络，目前玻纤行业较少应用，而钛酸酯偶联剂一般应用于改善无机填料与基体树脂混合工艺性、增加填料量，所以玻纤行业也很少采用。而硅烷偶联剂发展很快，品种又很多，是玻纤行业普遍采用的偶联剂。我们采用硅烷偶联剂。由于硅烷偶联剂在浸润剂中作用非同小可，因此，我们选择时十分慎重，目前国产偶联剂也不少，但质量参差不齐，不少纯度达不到要求，质量难以保证，硅烷偶联剂、品种很多，如KH550、KH560、KH570等，我们根据玻纤过滤材料表面化学处理浸渍液组分及性能。在应用一些国产KH570效果欠佳的情况下，我们采用美国进口KH570，经试用，效果良好。
3)润滑剂选择
润滑剂主要起润滑作用，保护纤维在成型和加工过程中尽量减少磨损，由于润滑剂本身吸水性较强，而且在制品中可能影响纤维与基体树脂粘结，影响制品性能，故而在一般弱强型浸润剂中用量较小，只要满足玻纤成型加工就可以了。但对本项目来讲，润滑剂作用远重要于普遍增强型浸润剂，我们这种玻纤是应用于袋式过滤材料，需要经历拉丝、退、并、整经、织造、表面处理、缝制等多道纺织和加工工序，因此本浸润剂既是纺织型浸剂(它必须具备增强材料性能要求)，所以它在选用浸润剂时，既要润滑性能良好，又要与其它组分匹配，且不影响材料增强效果。在选用浸润剂量时，要大于普通增强型浸润剂，但用量也不能太大，否则对性能有影响，用于增强型浸润剂的润滑组分，为各种胺化物、衍生物、脂肪酸复合物、聚氨酯类以及一些表面活性剂，基于本项目为纺织增强型浸润剂，我们选择2—3种高性能阳离子型或非离子型润滑剂，以保证生产出来的玻纤柔软、滑爽，纺织加工工艺性能良好。
2、配方：
成膜剂(3—5)％
偶联剂(0.3—0.5)％
润滑剂(1—2)％
其它组分(O.3—0.5)％
水余量
三、应用
经过进行多轮配方拉丝、纺织加工、表面化学处理试验，最后确定上述基本配方，该配方具备：
1、满足拉丝工艺要求，满筒率高，毛丝少，作业性能良好，单纱较用石蜡型浸润剂生产单纱柔软。
2、经退、并、整经工艺考核，证明纱线滑爽，工艺性能良好，加工产生毛丝很少。
3、经织造工序考核，证明布面毛丝少，柔软性和手感均优于石蜡型浸润剂生产产品。与石蜡型浸润剂生产玻纤素布相比，纬向强度提高13—15％，经向强度提高20—25％。
4、经表面处理考核，证明玻纤布与浸溃液中PTFE、硅油、石墨等粘结良好，布的手感明显优于石蜡型，强度提高30—40％。
5、滤袋挂袋应用
由于滤材柔软，耐磨、耐折性能提高，挂袋应用表明，它完全满足水泥行业消烟除尘工艺和质量要求，此次我们又引进进口高性能防水、防油材料，对于水泥行业高湿度、易结露工况除尘完全可以胜任，并已见成效。
四、结论
l、本纺织增强型浸润剂，拉丝及纺织工艺性能良好，满筒率高，毛丝少，与石蜡型浸润剂生产用规格过滤素布相比，纬向强度高13—15％，证明该浸润剂是一种性能优良的纺织型浸润剂。
2、经表面化学处理试验，证明该浸润生产玻纤滤材，浸渍液中PTFE、硅油、石墨等组分粘结良好，处理布手感比石蜡型浸润剂生产过滤布柔软，强度提高30~40％。
3、经挂袋应用，证明用该浸润剂生产的滤袋，强度高、耐磨、耐折性良好，满足水泥行业消烟除尘过滤工况和技术要求，且提高滤袋寿命。
4、本项目为国内首先应用纺织增强型浸润剂生产玻纤平幅和膨体纱过滤材料，不但节约大量能源，减少投资，减少生产工序，降低生产成本，而且提高滤袋强度和耐磨耐折性能，提高滤袋寿命，具有良好社会经济效益。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
