PTFE 玻纖燒結耐高溫濾料的研發及應用
來源：中國環保產業 閱讀：2020 更新時間：2010-08-26 10:37摘 要:簡要分析了PTFE玻纖燒結耐高溫濾料工藝特點，介紹了該種濾料的性能、特性及工程應用實例，表明PTFE玻纖燒結耐高溫濾料是一種具備耐高溫、耐高濕、抗化學腐蝕性的高性能濾料，具有廣闊的應用前景。
關鍵詞:高溫濾料,PTFE , 玻纖,煙氣除塵,工程應用
1 前言
聚四氟乙烯（PTFE）具有很多優異的性能：
（1）優異的高低溫性能，使用溫度范圍廣，可達-190℃～260℃；
（2）化學穩定性高，能夠承受除了熔融的堿金屬、氟化介質之外的所有強酸堿包括王水、強氧化劑、還原劑和各種有機溶劑的作用；
（3）突出的不粘性、潤滑性，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，其限氧指數在90以下；
（6）具有防水性能。
PTFE雖然具有相當好的耐熱性、耐化學性，但從物理性上來講，其強度不是十分優秀，在高溫條件下的尺寸穩定性也不比其它材料強。
玻璃纖維性脆較易折斷，耐磨性能較差，不耐水解，對一些化學物質如氟化物的耐蝕性也較差，使其作為高溫濾料在應用方面有很大的局限性，但玻纖布的高強度和耐熱性以及尺寸穩定性剛好與PTFE互補，兩種材料復合可形成性能和強度超群的耐高溫除塵濾料。
利用PTFE和玻纖兩種材質的各自性能特點研發的 PTFE玻纖燒結高溫過濾材料，其原理是利用進口PTFE高分子原材料和其它化學助劑，采用特殊燒結工藝流程，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，粉塵無法粘附在濾料表面，適用于高溫、高濕、高粘性粉塵行業或帶有酸堿性、腐蝕性化學氣體的工業煙塵凈化以及其它工況惡劣的場合。
2 PTFE玻纖燒結耐高溫濾料工藝特點
2.1 該濾料的功能和結構特點
由于玻璃纖維性脆較易折斷，耐磨性能較差，對某些化學物質如氟化物的耐蝕性也較差，因此其作為高溫濾料在應用方面有很大的局限性；另一種未經過燒結工藝處理的PTFE玻纖復合材料則由于PTFE分子結晶度低，不能足夠牢固地粘結在玻璃纖維上，PTFE在玻纖上的保護層容易脫落，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，如果沒有清除玻纖布上的漿料、自潤滑劑、浸潤劑、油脂及其它雜質，或雜質去除不徹底、不充分，直接用PTFE浸漬處理，會影響濾料的燒結質量，使玻纖布與 PTFE粘結的牢固性不好，制成的濾料的性能變差。所以應先通過一種無物理磨損和化學侵蝕的清除工藝，徹底清除玻纖布上的漿料、自潤滑劑、浸潤劑、油脂及其它雜質，從而使玻纖布纖維表面光潔、干凈，可有效提高PTFE與玻纖的粘結性和牢固性。
2.3 PTFE玻纖燒結工藝特點
經過前期處理的玻纖布和PTFE，采用燒結工藝，經過多次燒結后，使玻纖濾布中每根纖維表面都包裹上一層致密的PTFE保護層，而且調制的PTFE溶液內加入了其他化學助劑，控制了適宜的燒結溫度、速度、壓力等工藝，提高了PTFE分子結晶度，增強了PTFE與玻纖基布的附著結合強度和柔軟度。由于PTFE分子結晶度高，玻纖表面PTFE結晶均勻，可有效提高兩者結合的牢固性、粘合性，在玻纖表面形成了一層牢固的PTFE 保護層，PTFE非常牢固地粘結在玻纖纖維上，從而大大提高了濾料的耐折、耐腐蝕、耐磨和強度等性能。裝備袋式除塵器不但可擴寬其應用范圍，而且可大大延長其使用壽命。
2.4 覆膜工藝及作用
為進一步提高該過濾材料的工作壽命及過濾性能,可采用膨化的PTFE微孔薄膜，與燒結后的玻纖布通過高溫熱壓工藝熔融復合，就能將玻璃纖維布、PTFE保護層與 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玻纖燒結覆膜濾料，它的耐腐蝕、耐折、耐磨性得到進一步提高，使用壽命也進一步延長。
覆膜后的過濾材料具有如下性能：
（1）過濾效率高：微孔薄膜具有獨特的交叉微孔特性，PTFE微孔膜的孔隙率達90%以上，對超細粉塵具有良好的過濾性能，對0.3～1μm及以上的微細粉塵可達99.99%以上的過濾效率，可以實現近于零的排放；
（2）運行阻力低：由于PTFE薄膜本身具有不粘塵、憎水和化學性能穩定等特性，覆膜后濾料工作面極光滑，粉塵剝離性能十分良好，特別是對吸濕性強、易粘結硬化的粉塵具有良好的剝離性；
（3）耐腐蝕、耐折、耐磨性能進一步提高：微孔薄膜與PTFE玻纖燒結濾料復合后，具有更好的耐酸堿、耐高溫、耐高濕等特性；
（4）使用壽命長，過濾速度大：覆膜濾料阻力小且穩定，過濾速度快。
3 PTFE玻纖燒結耐高溫濾料的性能
PTFE玻纖燒結耐高溫濾料的主要成分：為玻纖 +PTFE+化學助劑，經檢測后的技術參數如表1。
 |
4 PTFE玻纖燒結耐高溫濾料的特性
（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，其長期使用溫度260℃，短期及瞬間溫度可達300℃，而且熱縮率<0.5%。
（2）良好的耐酸堿性能：對于酸堿性及大部分有機物具有非常好的抵抗性，對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、抗拉強度高，均優于普通玻纖濾料。
（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、濕度波動大的煙氣粉塵過濾。
（5）熱穩定性好：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）過濾風速高：其過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濾風速，也決定了其能勝任的清灰方式有反吹風清灰、回轉反吹風清灰、機械振動清灰、脈沖清灰等。
（7）燒結后的濾料可與PTFE多微孔薄膜復合成覆膜濾料。具有過濾效率高，易清灰，耐酸堿，質體柔韌等特點。
5 工程應用實例
PTFE玻纖燒結耐高溫濾料從2007年起開始應用于垃圾焚燒爐、水泥、化工、冶煉、工業廢料焚化爐、火電廠、產品回收廠等煙氣除塵。自該產品開發成功以來，已經被國內多家垃圾焚燒爐除塵設備用戶采用。
應用實例：某垃圾焚燒爐袋式除塵器應用PTFE玻纖燒結耐高溫濾料制成的濾袋配套。其除塵器具體參數如表2。
 |
運行效果：垃圾焚燒處理技術應具有無害化、資源化、減量化的特點，但焚燒后的煙氣凈化具有一定難度。采用 PTFE玻纖燒結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，遠低于國家排放標準。該系統自從2007年10月開機以來濾袋使用效果良好。因此，PTFE玻纖燒結耐高溫濾料是垃圾焚燒爐除塵設備最理想的除塵高溫濾料之一。
6 結論
PTFE玻纖燒結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，粉塵無法粘附在濾料表面，適用于高溫、高濕、高粘性粉塵行業或帶有酸堿性、腐蝕性化學氣體的工業煙塵凈化。隨著我國環保事業的發展，PTFE玻纖燒結耐高溫濾料在高溫煙氣過濾行業有著廣泛的用途，具有廣闊的應用前景，主要可應用于：
（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，可解決高溫燒袋、高粘性粉塵糊袋、化學氣體腐蝕布袋等問題。
（2）鋼鐵冶煉廠高爐煤氣的煙氣凈化。主要可解決高溫、高濕、露點以下糊袋及高溫含硫等化學氣體腐蝕布袋等問題。
（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，停爐后的露點以下氧化反應使濾料早期脆化等問題。
（4）化工、冶金、水泥等行業。可解決高溫、高粘性粉塵造成的袋式除塵器糊袋、設備運行阻力高、濾料早期脆化破損等問題。
（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、設備運行阻力低、使用壽命長等優點。
