一种涂覆发泡涂层的耐高温过滤材料制备及其应用

背景技术：

0、技术背景

1、在高温工业领域中，烟气净化和固体颗粒过滤是常见的需求。传统的过滤材料在高温环境下容易发生热变形、耐磨耗性能差等问题，因此需要开发一种耐高温、具有发泡性能和过滤功能的复合材料来满足这些需求。

2、泡沫涂层是一种常见的涂层技术，用于在基材表面均匀施加一层泡沫。这种涂层工艺具有成本低、涂布均匀、涂布量易于控制以及对基材透气性影响小等优点。中国专利201910979064.3公开了一种ptfe泡沫涂层整理液及其制备方法与应用。所述泡沫涂层整理液是由ptfe乳液、改良剂、发泡剂、稳泡剂、粘合剂、分散剂、阻燃粒子和去离子水组成。将制备所得ptfe泡沫涂层液施加在芳纶针刺毡上，并通过鼓风烘箱干燥处理，即可制得ptfe/芳纶复合针刺毡滤料。经整理后，复合针刺毡的孔径减小，过滤性能提高，同时具有耐温、抗酸碱腐蚀和抗磨等优异性能。为了优化专利中的发泡涂层技术，进一步提高滤料的过滤效率并降低压降，需要对基布和发泡工艺进行调整。这样可以获得性能优异的针刺毡滤料，具备优良的耐高温性能、低成本和高过滤效率。这项工作对于开发耐高温烟气过滤材料具有重要意义。

3、当前高温烟气过滤材料面临的问题涵盖了耐高温性不足、效率较低、成本高以及对化学性质反应的敏感性等方面。这些问题限制了材料的使用寿命和性能，加之工业应用对环保和能效的日益严格要求，对过滤材料提出了更高的技术和功能需求。市场急切需要一种既能耐受高温环境，又能维持高过滤效率和稳定性能的烟气过滤解决方案，同时考虑到成本效益，以实现更广泛的商业应用。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术中存在的过滤材料过滤效率低和空气阻力大等问题。提供一种涂覆发泡涂层的耐高温过滤材料制备及其应用。本发明提供了一种改进的发泡乳液涂覆在多孔耐高温针刺毡表面，通过特定乳液混合物和基布优化，大幅提高了滤料的耐温性能和过滤效率，同时降低了制造成本，响应了市场对高性能、低成本高温烟气过滤材料的迫切需求。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明所采用的技术方案是：一种涂覆发泡涂层的耐高温过滤材料制备及其应用，其特征在于，制备步骤为：

4、(1)复合耐高温针刺毡基布层的制备：

5、1)将1.2dtex×51mm的高硅氧玻璃纤维和1.8dtex×51mm的聚苯硫醚纤维进行粗开松、精开松和梳理成网后进行叠网，中间加玻璃纤维基布经一道预针刺，两道主针刺复合后得到具有对称“三明治结构”的素毡；

6、2)素毡经过拉幅定型炉油槽浸渍化学处理剂后，进入挤胶辊压榨，然后经烘干成为针刺毡；其中化学处理剂的质量百分比组成为：聚酰亚胺液15-20％，硅烷偶联剂1-5％，苯甲基硅油2-5％，环氧树脂5-8％，余量为水。

7、(2)耐高温发泡涂层溶液的制备：

8、制备发泡溶液，边搅拌边向ptfe乳液中加入pvdf乳液，混合均匀后依次加入发泡剂、稳泡剂、增稠剂等溶剂，常温搅拌5-60min，转速控制在1000-3000r/min。

9、(3)耐高温发泡涂层复合过滤材料的制备：

10、先涂层辊将经过发泡机发泡的发泡溶液均匀涂抹到耐高温针刺毡表面，然后刮刀控制滤料表面泡沫厚度为1-5mm，然后进行预烘和焙烘形成发泡涂层即得，预烘温度在80℃-120℃，焙烘温度在140℃-260℃，得到具有泡沫涂层的滤料。

11、优选的，所述步骤(1)中针刺毡预针刺的针刺频率为80刺/min；主针刺的针刺频率为150刺/min,针刺道数为2,针刺深度为7mm。

12、优选的，所述步骤(1)中素毡高硅氧玻璃纤维与聚聚苯硫醚纤维的质量比为4：6。

13、优选的，所述步骤(1)中硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、kh560、kh570中的一种。

14、优选的，所述步骤(1)中素毡浸渍化学处理剂后，进入挤胶辊压榨，然后经烘干成为针刺毡，针刺毡的克重为450g/m2。

15、优选的，所述步骤(2)中发泡涂层液配方包括：10％-30％固体含量为60％的ptfe乳液，10％-30％的聚偏氟乙烯乳液，1％-2％发泡剂，2％-4％稳泡剂，4％-6％增稠剂，拒水防油剂0.5％-1.5％，表面亲和剂1％-4％、胶粘剂0.5％-1％，二氧化硅乳液5％-10％，余量为水。

16、优选的，所述步骤(2)中发泡剂ptfe和pvdf乳液比例为1︰3/1︰1/3︰1。

17、优选的，所述步骤(2)中发泡剂为甜菜碱、月桂酸甲皂和十二烷基硫酸钠中的一种。

18、优选的，所述步骤(2)中稳泡剂为吐温80和多元醇非离子表面活性剂中的一种。

19、优选的，所述步骤(2)中增稠剂为甲基纤维素、丙烯酸树脂、非离子型聚丙烯酰胺(npam)中的一种或多种。

20、优选的，所述步骤(2)中发泡溶液的发泡比为6-8，密度为0.4-1g/ml，气泡直径为0.1-0.5mm。

21、优选的，所述步骤(3)中涂布方式包括棒涂、辊涂、刮涂中的一种或几种。

22、优选的，所述步骤(3)中涂层车速为4m/min-7m/min。

23、优选的，所述步骤(3)中第一阶段烘燥的温度为80-120℃，烘燥时间为60-150s。为了让水分蒸发，使得发泡涂层液在玻璃纤维基布表面固化，形成微孔膜结构。

24、优选的，所述步骤(3)中第二阶段烘燥的温度为140-260℃，烘燥时间为120-240s。为了微孔膜能很好的固着在玻纤基布上，提高牢度和耐磨性。

25、优选的，所述步骤(3)中制备的耐高温发泡涂层复合过滤材料平均孔径为0.3-1μm，发泡涂层的孔隙率在90％以上。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

27、材料优化：采用高硅氧玻璃纤维、聚苯硫醚纤维等耐高温纤维进行开松和梳理，然后将其叠层制成网状结构。在中间层加入玻璃纤维基布，经过预针刺和主针刺工艺形成具有对称的"三明治结构"的素毡。

28、表面处理：将经过复合针刺的素毡进行硅烷偶联剂等化学表面处理，以进一步提升滤料的除油效果，提高产品质量，并减少清灰次数，延长滤料的使用寿命。

29、发泡工艺：本发明采用混合ptfe和pvdf乳液的先进泡沫涂层技术，显著提升了过滤材料对极端温度、磨损、化学腐蚀及水分的抵抗能力，与传统发泡涂层相比，实现了性能的全面优化与提升。

30、均匀涂层：采用独特的发泡技术，使涂层液形成不均一大小的泡沫，并均匀施加于基布，通过泡沫的破裂与渗透，有效填补基布的空隙，形成均匀的微孔结构，极大地增强了过滤材料的性能。

31、增加拦截面积：经涂层处理后的复合滤料比普通薄膜覆盖的过滤材料具有更大的拦截面积，提升了耐磨性和粘结牢固性，过滤粒度和效率均表现优异，可替代ptfe覆盖材料，在高温工业烟尘过滤中有广泛应用。

32、操作简便：本发明工艺具有操作简便、快捷的特点，通过该工艺制备的复合滤料能够在高达300℃的除尘器工况下持续长时间运行。这种工艺适用于大规模的工业化生产，并解决了目前普遍存在的工业烟气过滤材料的问题。