耐高温空气过滤材料的发展现状

耐高温空气过滤材料的发展现状

王璐1于斌1祝成炎1施淑波2刘北壬2

（1.浙江理工大学，杭州，310018； 2.杭州路先非织造

股份有限公司，杭州，310011）

摘要：介绍了耐高温空气过滤材料的发展概况及其特点。重点列举了玻璃纤维、芳纶、PTFE覆膜、P84和PPS等新型过滤材料的性能、研发或生产状况，并探讨了今后耐高温空气过滤材料的发展前景。

关键词：耐高温空气过滤材料，性能，研究现状，发展方向

中图分类号：TS106.62文献标识码：A文章编号：1004－7093（2010）03－0001－05

随着科学技术的进步，对耐高温空气过滤材料的研究受到了国内外研究人员的关注，目前耐高温空气过滤材料已被广泛地应用于汽车行业、制药工业、环保业、核工业及军事领域等［1］。非织造耐高温空气过滤材料作为一种新型的过滤材料，较机织和针织过滤材料有更优良的过滤性能，并具有高产量、低成本、易在生产线上进行深加工处理且能与其他过滤材料复合等优势，因此在各行各业得到了广泛应用。

1耐高温空气过滤材料概况

2009年我国提出了纺织工业调整和振兴计划，重点提到了加快产业用纺织品的开发和产业化，加快推进针刺、水刺、纺粘等先进工艺和高性能纤维在环保过滤用纺织材料生产上的应用，新材料比重由20%提高到50%。现阶段，空气过滤材料约占过滤材料市场的三分之一［2］，是过滤材料领域中增长速度最快的产品之一，其中一些非织造空气过滤材料具有耐高温和高效过滤的性能，广泛应用于高温烟气过滤领域。

国外从20世纪70 80年代开始就已经致力于耐高温空气过滤材料的研究，研制出一些性能优

收稿日期：2009－11－03

作者简介：王璐，女，1987年生，在读硕士研究生。主要研究方向是非织造过滤材料。越的纤维过滤材料。如美国Gore公司［3］生产的Gore-Tex聚四氟乙烯（PTFE）覆膜过滤材料，能非常高效地收集亚微米级粒子。90年代初，美国杜邦公司对PTFE纤维与玻璃纤维复合针刺毡进行研究，成功地开发出商品名为Tefaire的复合针刺毡［4］。美国唐纳森公司研发的褶皱过滤材料，过滤面积比普通过滤材料大许多倍，是这一时期空气过滤材料发展的又一项重要成果。而后，Gore［5］对褶皱过滤材料进行了进一步的研究，生产出了宽褶距覆膜褶皱过滤材料，大大降低了粒子的附着率。近年来国外高效空气过滤材料的研究发展迅速。德国科德宝公司推出了三维非织造表面微孔类过滤材料，该材料具有创新性的三维结构、类似透气薄膜微孔的表面和较高的过滤效率。杜邦公司推出的Teflon纤维［6］过滤材料以其较好的耐高温、耐酸碱、抗老化、防日晒和耐磨性得到了用户的好评。日本东丽公司的聚苯硫醚（PPS）纤维具有耐酸、耐高温、耐热湿分解的特点，用其制成的过滤尘袋特别适用于含有化学腐蚀性烟尘的过滤，使用寿命相当长。BASF公司开发的耐高温纤维Basoilf［7］是嘧胺树脂系耐燃高热稳定性的有机纤维，有突出的耐化学药品性和耐高温性。2004年俄罗斯研制出的新型耐高温非织造布采用进口含氟制剂喷洒和含氟制剂涂覆两种方法，将产品的使用寿命从循环3.5万次提高到6.5万次［8］。2009年在德国世界过滤与分离技术设备工业展览会上，德国Kermel公司推出了Kermel纤维过滤材料［9］，该纤维具有芳

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香族聚酰胺结构，其制成的过滤材料可以承受220ħ以上的连续高温，耐温最高可达240ħ，可以用于钢铁和水泥等行业。

我国对耐高温空气过滤材料的研究起步较晚，20世纪60 70年代主要以引进国外技术为主，80年代后期开始自行设计生产。进入21世纪以后，空气过滤技术发展迅速，开发出许多耐高温空气过滤材料，如PPS纤维［10］和芳纶过滤材料。我国耐高温过滤材料用纤维过去主要是从日本、欧洲和美国等地进口，现在已开始生产。中国烟台氨纶集团于2004年实现间位芳纶的工业化生产，目前年生产能力达到4300t，位居全球第二，仅次于美国杜邦公司。上海市纺织科学研究院和上海市合成纤维研究所共同开发的芳砜纶［11］目前已实现了年产1000t的产业化生产，该纤维具有良好的耐热性、抗热氧老化的稳定性和耐酸性，非常适用于制作耐高温过滤材料。辽宁抚顺市工业用布厂与营口玻璃纤维有限公司在玻璃纤维毡的基础上研制并开发了聚乙烯（PE）与玻璃纤维的复合产品［12］，可以承受260ħ的高温。中国还开发了两种新的过滤材料。一种是用连续束状玻璃纤维和束状PTFE纤维混合织造的复合过滤材料［13］，具有耐高温、耐腐蚀、使用寿命长等特点；另一种是用短切无碱玻璃纤维与聚酰亚胺（P84）、PPS纤维混合的复合针刺过滤材料［14］，具有三维微孔结构，在耐高温的同时拉伸性能尤为突出，该过滤材料是高炉煤气净化中使用量比较大的一个品种。

21世纪亚洲非织造过滤材料市场扩展迅速。加入WTO后，我国非织造布行业与世界非织造布行业联系更加紧密，也迎来了机遇和挑战。目前欧洲最大的过滤材料生产厂德国BWF公司已经进驻中国市场，美国的一些公司也准备在我国建立独资或合资的过滤材料生产企业，中国已成为世界过滤材料商最看好的国家之一。因此，我国的耐高温空气过滤材料行业迫切需要提高生产技术水平，提升产品的综合实力，以促进行业迅速发展。

2耐高温空气过滤材料特点

2.1耐高温

目前高温烟气过滤采取先冷却再除尘的方式，一般高温烟气经空气冷却器冷却至250ħ以下，但仍属于高温烟气［15］，需使用耐高温的过滤材料，且对非织造过滤材料的要求较高。出于成本和使用寿命上的考虑，要求耐高温过滤材料的耐温范围在200ħ以上，还要求具有持续耐高温的性能。

2.2机械强度高

过滤材料在高温条件下需具有足够大的机械强度，以利于提高过滤材料在生产和使用上的稳定性。一般工业高温烟气过滤材料用纤维的断裂强度较高，至少不小于0.5N/tex。高强度的过滤材料经折叠后所制作的过滤器材具有较强的抗冲击力，增加了有效过滤面积，从而提高其过滤性能，具有很大的实际意义。

2.3具有功能性

随着科学技术的发展和工业化水平的不断提高，许多特定行业和领域对耐高温空气过滤材料的功能性也提出了很高的要求。多功能、高效的耐高温空气过滤材料具有很强的针对性，例如对于不同的使用场合要求具有耐腐蚀、抗静电、阻燃、抗菌等功能中的一种或几种功能。随着需求量的不断增加和应用领域的拓展，耐高温空气过滤材料具有多种不同功能是今后一个重要的发展方向。

2.4工艺适用性好

空气过滤材料用于空气过滤器时，有的需被折叠成具有曲折表面的褶皱过滤材料。褶皱过滤材料的透气性好，过滤面积和容尘量大，且抗拉伸和抗断裂能力强。目前的褶皱过滤材料大多采用表面处理纤维过滤材料和覆膜过滤材料。耐高温过滤材料用于褶皱过滤材料可发挥其本身的优势，且可提高过滤器的综合性能。

3各类耐高温空气过滤材料的发展

随着人们对空气环境质量的要求逐渐提高，对过滤材料用纤维的要求也相应提高，国际高效空气过滤材料市场出现了许多性能和适用性都很好的材料，表1列出了几种空气过滤材料用纤维及其性能。

3.1玻璃纤维过滤材料

玻璃纤维及其复合材料一直被认为是优质的耐高温、防腐过滤材料，是处理高含湿量、高温和有

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