聚四氟乙烯覆膜滤料技术

1、2005年第3期 冶金环境保护聚四氟乙烯覆膜滤料技术包怡文(上海大宫薪材料有限公司)聚四氟乙烯(ptfe)覆膜滤料是以分散 会影响使用寿命?根据多年的研究使用观察 聚四氟乙烯树脂为原料制成的微孔膜与各种膜厚薄基本不影响使用寿命，关键是复合强 基材复合而成的，该滤料的最大特点是表面度，这是影响使用寿命的最重要因素。当复 过滤，可提高过滤效率，改善传统过滤方法中 合强度很高时，膜与基材形成一层塑料合金， 经常出现的过滤压力递增，细粉尘排放浓度 增强了它的不粘性，降低了摩擦系数，延长了 高等问题。国际上自上世纪80年代开始，聚使用寿命。 四氟乙烯覆膜滤料在工业除尘、液体过滤等大宫的制膜技术一直在不断

2、改进、开发 许多领域上得到了广泛应用。上海大宫新材新技术新品种，膜结构近乎理想状况：膜的不 料有限公司采用自己的专利技术开发出了系适节结基本被全部打开，形成与传统经典结 列聚四氟乙烯覆膜滤料。 构有区别的不同结构，如扫描电镜照片(图1聚四氟乙烯(ptfe)膜 2)是最大孔径<0。05肛(50 rim)的膜，扫描电ptfe膜是立体网状结构，无直通孔，单镜照片(图3)是孔径l3弘的覆膜防酸玻纤 位面积上的开孔数及孔径分布是衡量ptfe扫描电镜照片；从这二张扫描电镜中可以看 膜的重要指标。开孔率高，会提高通气量，孔出膜结构与经典结构不同，不适节结基本全 径小分布集中(见图1)会更好地截留物料中

3、 部打开形成极小节结的网状立体结构虽分布 的细颗粒粉尘，真正实现除尘和过滤的目的。 很均匀，开孔数>109孔cm2，因此大宫膜透 气量很大，平均57 cm3em2·s，但除尘率仍非常高，这是由于高孔隙率所致，而不是靠扩籁大孔径来实现，既在大透气量下仍能保证除鼎幂尘效果，我们最大孔径<3 gm，一般在1弘m左右，甚至更小。图1大宫膜孔径分布隔膜的开孔率各家不一，上海大富ptfe 膜的开孔率一般在8593。对于非精 密过滤，ptfe膜的厚度在23 gm。通常 厚度并不是评价ptfe膜的指标，孔径的大 小及分布，孔隙率高低对过滤的效果具有更 重要的意义。如果膜的厚度偏厚，容易造

4、成 透气量小，运行压力高的问题，膜的厚度降低1 pm它的技术难度会成倍增加。膜薄是否圈2 go m jgml掇q-冶金环境保护 2005年第3期复合滤料，感觉拉动阻力逐渐增大的，甚至膜 脱落是胶复合。3滤料的过滤性能比较31覆膜滤料 由于ptfe覆膜滤料的特殊微孔结构，表面无直通孔，使粉尘不能通过膜的表面进 入到膜的内部或基材中，这种只有气体通过 而将粉尘或物料截留在膜表面的过滤方法被 称之为表面过滤。膜可被看成是人造的一次 粉尘层，因此开始就是有效过滤。图3 s 000倍电镜照片=ptfe膜的表面张力很低，具有很好的2膜的复合不粘性。截留下来的粉尘或物料不会像传统 为了提高使用寿命，增加膜的

5、强度，需要 过滤方法粘在滤料表面形成越来越厚的滤饼 把ptfe膜复合到各种过滤材料上，如各种不反吹就无法继续工作，而是在达到一定的 针刺毡、机织布、玻纤等。由于ptfe自身不厚度后不反吹也会从滤料表面自动脱落。所 粘的特点，对膜复合技术要求很高，目前复合 以采用ptfe覆膜滤料制成的滤袋不会造成 方法有胶复合和热复合两种方式。 系统压力的持续上升，而是基本保持稳定的21胶复合 压力状态。胶复合是一种初级的复合方式，顾名思 ptfe膜的表面张力为22 dny，仅是水 义其主要原理是用胶将膜粘接到介质表面， 的二分之一，与水的夹角是102。，这是其它 这种低成本的复合方法存在以下问题： 过滤材料所

6、达不到的，也是ptfe覆膜滤料(1)复合强度低，易脱膜，寿命短。能实现表面过滤的最重要原因之一。 (2)胶会堵塞部分孔道，使膜透气性大大32其他滤料降低，系统阻力大，运行成本高。目前市场上有些滤料经过某种形式的处 (3)胶会渗透到膜的表面，造成清灰不完 理后，声称可以接近或达到覆膜滤料的效果，全。 但实际是不可类比的，现简介如下：(4)在医药等行业严禁使用。(1)针刺毡或其它滤料深度轧光：将针刺22热复合 毡的表面在高温下轧光，会形成一个外观上 目前国际上最先进的是热复合方式，这光滑的表面层，但纤维表面张力及粘着性并 种方式摒弃了胶的使用，避免了胶复合的弊 未改变，其结果：一是使滤料表面的15

7、 端，但热复合技术要求很高，目前世界上只有 30的面积被热融而堵塞影响透气量使之 为数不多的几家公司掌握了此项技术。同比下降。二是其表面的孔径是几十微米远 上海大宫是热7复合方法，复合强度 远大于ptfe膜23肛m的微孔，粉尘开始>o3 kg,州2。实测>04kgc矗，绝大部分超过 就钻到滤料内部，仍需先建立一次粉尘层后 o6 kgad。(注：大宫复合强度是用闭压法测 才能达到有效过滤，无法起到表面过滤的效 试。如闭压法测试时复合强度为01 kg锄2， 果，粉饼也不会自动脱落，仅靠表面轧光不是则泄压测试的复合强度>125 kgc矗) 表面过滤。复合方法鉴别，对pet毡的复合方

8、法鉴 (2)超细纤维制成的过滤材料和进口 别最简单方法是将电熨斗开到最高温，在覆 pet超细纸：虽然是超细，但也未改变纤维 膜滤料上往复拉动，感觉越来越光滑的是热 表面张力及粘着力，它的细度远未达到改变2005年第3期冶金环境保护 61纤维性能的几纳米程度。从扫描电镜照片中 可以看出，用超细纤维制成的滤料仍然具有 空洞状孑l隙结构易形成直通孔，完全不同予 微孔膜的表面。扫描电镜照片(见图4)是放 大30倍的进口pet超细纸，中阆一粗条是 轧光处已元孔。当放大500倍时(见图5)， 上下纵横只有几根纤维和几个纤维交叉的缝 隙，或叫空洞。当放大2 000倍时(见图6)， 仅能见一根纤维和半个洞，过

9、滤中粉尘仍须 先将空洞填满，并形成滤饼后才能有效过滤， 滤饼不反吹不会从纤维表面脱落，这与 ptfe覆膜的表面过滤机理有着实质性的不 同，也不是表面过滤。图6进口pet超细纸放大2 000倍(3)用ptfe浮液处理的滤料：虽然滤料 的纤维经ptfe浮液处理后，可在一定程度 上改善纤维的物化性能，但其过滤的机理仍 然是深层过滤。ptfe除形成保护纤维层外 (见图7)，无法参加过滤过程，只对清灰效果 有所改善，因为ptfe改善了纤维表面的不 粘性。图4进口pet超细纸放大30倍圉7大富的p髓冒涂膜照片 浮液处理后在电镜照片上出现的圆形孔(见图8)是在浸渍干燥后形成的直通孔是挥 发孔，是浮液在该处过

10、量形成的，没有过滤效 果，而且稍经振动、摩擦后这些残留下多余的 挥发孔就会脱落，也根本不是表面过滤。图5进口pet超纲纸放大500倍 (下转第66页)冶金环境保护 2005年第3期强度为89 mpa，冻前渗透系数达到43× 达到该技术要求；而b组中b4、b5的性能远10cms，抗冻标号大于f20，而水泥的掺量 远超出此标准；c组的试块强度也能满足该 为25的试样a5的抗压强度是79 mpa， 规程，但经济性稍差。从a、b组的结果对比 冻前渗透系数仅为31×10cms，抗冻标 可知，采用has固化剂固化粉煤灰做渠道衬 号小于f10。可见，当固化剂掺量仅为水泥 砌防渗材料时，用

11、量只需水泥的12，其性能 的12时，试块a4的性能就已经超过了a5， 就可以达到甚至超过常规水泥土，若在工程说明m峪固化剂的固化效果优于水泥。 施工中采用has固化剂代替水泥，光从工程(2)从b组的性能试验结果来看，若在造价就比传统水泥±工程节约20左右，因 固化粉煤灰中掺少量石屑作骨料，试块强度此，不论是从技术还是经济上考虑，has固b4可以达到c10等级，冻融损失仅为7左 化粉煤灰是取代水泥固化土用作衬砌防渗的 右，且冻前渗透系数达到1×10一cms，说明 理想材料。增加粗骨料的比例可在很大程度上提高固化 在进行衬砌防渗施工时，has固化粉煤粉煤灰的性能，且固化荆具有很

12、强的固结石 灰同水泥固化土相比有着较大的优势，虽然 屑、山渣(泥土和石子)的能力。水泥土的料源丰富，具有可以就地取材、防渗 (3)从c组的结果来看，掺煤渣、石屑固效果好、投资少、造价低的优点，但其早期强 化的粉煤灰有较好的强度，且煤渣含量越大 度及抗冻抗渗性较差，只适合在无冻害地区固化粉煤灰的强度越低，可见煤渣可以在一 使用。h幅固化粉煤灰很大程度上提高了 定程度上代替石屑做骨料，但效果比石屑差。 固化土的抗冻能力，并且能进一步降低工程 (4)渠道防渗工程技术规程要求水泥造价，这使得固化土技术能够在我国北方灌 土的28 d抗压强度不小于25 mpa，渗透系 区的渠道防渗工程中大面积推广，同时又缓 数小于1×10-6 cms以及抗冻标号不低于 解电厂飞速发展时期排放的粉煤灰对环境造d12。a组中a4在三个方面的性能指标均 成的影响，具有社会和经济等方面多重效益。(上接第61页) 除尘，如钢厂、水泥厂等。国内外在这些领域 对ptfe覆膜滤料的需求每年都有显著增加， 增加速度约15(普通滤材增速约8)。42精密过滤 主要应用于微电子、制药等行业，采用滤芯的方式进行过滤，精度为<04502vm 的过滤。可以滤除各种细菌