PTFE 玻纤烧结耐高温滤料的研发及应用
来源：中国环保产业 阅读：1863 更新时间：2010-08-26 10:37摘 要:简要分析了PTFE玻纤烧结耐高温滤料工艺特点，介绍了该种滤料的性能、特性及工程应用实例，表明PTFE玻纤烧结耐高温滤料是一种具备耐高温、耐高湿、抗化学腐蚀性的高性能滤料，具有广阔的应用前景。
关键词:高温滤料,PTFE , 玻纤,烟气除尘,工程应用
1 前言
聚四氟乙烯（PTFE）具有很多优异的性能：
（1）优异的高低温性能，使用温度范围广，可达-190℃～260℃；
（2）化学稳定性高，能够承受除了熔融的碱金属、氟化介质之外的所有强酸碱包括王水、强氧化剂、还原剂和各种有机溶剂的作用；
（3）突出的不粘性、润滑性，已知的固体材料都不能粘附在其表面上，是一种表面能最小的固体材料；
（4）优异的耐大气老化性能，耐辐照性能，较低的渗透性；
（5）可贵的不燃性，其限氧指数在90以下；
（6）具有防水性能。
PTFE虽然具有相当好的耐热性、耐化学性，但从物理性上来讲，其强度不是十分优秀，在高温条件下的尺寸稳定性也不比其它材料强。
玻璃纤维性脆较易折断，耐磨性能较差，不耐水解，对一些化学物质如氟化物的耐蚀性也较差，使其作为高温滤料在应用方面有很大的局限性，但玻纤布的高强度和耐热性以及尺寸稳定性刚好与PTFE互补，两种材料复合可形成性能和强度超群的耐高温除尘滤料。
利用PTFE和玻纤两种材质的各自性能特点研发的 PTFE玻纤烧结高温过滤材料，其原理是利用进口PTFE高分子原材料和其它化学助剂，采用特殊烧结工艺流程，使玻纤布具有了比玻纤材料更高的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温等性能，赋予滤料很好的耐酸碱、耐腐蚀、耐高温、耐摩擦及耐曲挠等性能，而且表面光滑、疏水，粉尘无法粘附在滤料表面，适用于高温、高湿、高粘性粉尘行业或带有酸碱性、腐蚀性化学气体的工业烟尘净化以及其它工况恶劣的场合。
2 PTFE玻纤烧结耐高温滤料工艺特点
2.1 该滤料的功能和结构特点
由于玻璃纤维性脆较易折断，耐磨性能较差，对某些化学物质如氟化物的耐蚀性也较差，因此其作为高温滤料在应用方面有很大的局限性；另一种未经过烧结工艺处理的PTFE玻纤复合材料则由于PTFE分子结晶度低，不能足够牢固地粘结在玻璃纤维上，PTFE在玻纤上的保护层容易脱落，制成滤料的耐高温、耐腐蚀、耐水解、柔韧性、耐磨、抗折等性能都很差，作为高温滤料其使用寿命很短。
2.2 玻纤布纤维表面的处理
玻纤布纤维上一般都存在浆料、油脂等其它杂质，如果没有清除玻纤布上的浆料、自润滑剂、浸润剂、油脂及其它杂质，或杂质去除不彻底、不充分，直接用PTFE浸渍处理，会影响滤料的烧结质量，使玻纤布与 PTFE粘结的牢固性不好，制成的滤料的性能变差。所以应先通过一种无物理磨损和化学侵蚀的清除工艺，彻底清除玻纤布上的浆料、自润滑剂、浸润剂、油脂及其它杂质，从而使玻纤布纤维表面光洁、干净，可有效提高PTFE与玻纤的粘结性和牢固性。
2.3 PTFE玻纤烧结工艺特点
经过前期处理的玻纤布和PTFE，采用烧结工艺，经过多次烧结后，使玻纤滤布中每根纤维表面都包裹上一层致密的PTFE保护层，而且调制的PTFE溶液内加入了其他化学助剂，控制了适宜的烧结温度、速度、压力等工艺，提高了PTFE分子结晶度，增强了PTFE与玻纤基布的附着结合强度和柔软度。由于PTFE分子结晶度高，玻纤表面PTFE结晶均匀，可有效提高两者结合的牢固性、粘合性，在玻纤表面形成了一层牢固的PTFE 保护层，PTFE非常牢固地粘结在玻纤纤维上，从而大大提高了滤料的耐折、耐腐蚀、耐磨和强度等性能。装备袋式除尘器不但可扩宽其应用范围，而且可大大延长其使用寿命。
2.4 覆膜工艺及作用
为进一步提高该过滤材料的工作寿命及过滤性能,可采用膨化的PTFE微孔薄膜，与烧结后的玻纤布通过高温热压工艺熔融复合，就能将玻璃纤维布、PTFE保护层与 PTFE微孔薄膜层很能好地连接在一起，形成一种牢固性高的耐高温、耐腐蚀的PTFE玻纤烧结覆膜滤料，它的耐腐蚀、耐折、耐磨性得到进一步提高，使用寿命也进一步延长。
覆膜后的过滤材料具有如下性能：
（1）过滤效率高：微孔薄膜具有独特的交叉微孔特性，PTFE微孔膜的孔隙率达90%以上，对超细粉尘具有良好的过滤性能，对0.3～1μm及以上的微细粉尘可达99.99%以上的过滤效率，可以实现近于零的排放；
（2）运行阻力低：由于PTFE薄膜本身具有不粘尘、憎水和化学性能稳定等特性，覆膜后滤料工作面极光滑，粉尘剥离性能十分良好，特别是对吸湿性强、易粘结硬化的粉尘具有良好的剥离性；
（3）耐腐蚀、耐折、耐磨性能进一步提高：微孔薄膜与PTFE玻纤烧结滤料复合后，具有更好的耐酸碱、耐高温、耐高湿等特性；
（4）使用寿命长，过滤速度大：覆膜滤料阻力小且稳定，过滤速度快。
3 PTFE玻纤烧结耐高温滤料的性能
PTFE玻纤烧结耐高温滤料的主要成分：为玻纤 +PTFE+化学助剂，经检测后的技术参数如表1。
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4 PTFE玻纤烧结耐高温滤料的特性
（1）耐高温：该种滤料的耐温性主要是由玻纤和 PTFE本身的耐温性能决定的，其长期使用温度260℃，短期及瞬间温度可达300℃，而且热缩率<0.5%。
（2）良好的耐酸碱性能：对于酸碱性及大部分有机物具有非常好的抵抗性，对酸碱性等腐蚀性气体包括氟化氢的抵抗性比普通玻纤滤料明显要高。
（3）良好的耐磨性及耐疲劳性质、抗拉强度高，均优于普通玻纤滤料。
（4）良好的疏水性：滤料表面光滑、疏水，任何粉尘都无法粘附在滤料表面且易清灰，不惧焦油、水蒸汽，所以除尘器外面不需要保温，可适用于含酸碱性成分、湿度波动大的烟气粉尘过滤。
（5）热稳定性好：300℃热收缩率小于0.5%，这一特性决定了其在高温下使用的安全性。
（6）过滤风速高：其过滤材料属光滑圆柱体，容尘量较小，易清灰，而且具有很好的耐摩性及耐疲劳性，这些特性决定了其具有较高的过滤风速，也决定了其能胜任的清灰方式有反吹风清灰、回转反吹风清灰、机械振动清灰、脉冲清灰等。
（7）烧结后的滤料可与PTFE多微孔薄膜复合成覆膜滤料。具有过滤效率高，易清灰，耐酸碱，质体柔韧等特点。
5 工程应用实例
PTFE玻纤烧结耐高温滤料从2007年起开始应用于垃圾焚烧炉、水泥、化工、冶炼、工业废料焚化炉、火电厂、产品回收厂等烟气除尘。自该产品开发成功以来，已经被国内多家垃圾焚烧炉除尘设备用户采用。
应用实例：某垃圾焚烧炉袋式除尘器应用PTFE玻纤烧结耐高温滤料制成的滤袋配套。其除尘器具体参数如表2。
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运行效果：垃圾焚烧处理技术应具有无害化、资源化、减量化的特点，但焚烧后的烟气净化具有一定难度。采用 PTFE玻纤烧结耐高温滤料制成滤袋，大大提高了除尘效率及布袋的使用寿命，且除尘效果好，粉尘排放浓度平均为29mg／Nm3，烟气黑度（林格曼黑度）小于1，远低于国家排放标准。该系统自从2007年10月开机以来滤袋使用效果良好。因此，PTFE玻纤烧结耐高温滤料是垃圾焚烧炉除尘设备最理想的除尘高温滤料之一。
6 结论
PTFE玻纤烧结耐高温滤料具有很好的耐酸碱性、耐腐蚀、耐高温、耐摩及耐曲挠等性能，而且表面光滑、疏水，粉尘无法粘附在滤料表面，适用于高温、高湿、高粘性粉尘行业或带有酸碱性、腐蚀性化学气体的工业烟尘净化。随着我国环保事业的发展，PTFE玻纤烧结耐高温滤料在高温烟气过滤行业有着广泛的用途，具有广阔的应用前景，主要可应用于：
（1）垃圾焚烧炉高温、高粘性粉尘的烟气净化。特别是废弃医疗用品（如一次性针筒，橡胶手套等）及生活垃圾的处理，可解决高温烧袋、高粘性粉尘糊袋、化学气体腐蚀布袋等问题。
（2）钢铁冶炼厂高炉煤气的烟气净化。主要可解决高温、高湿、露点以下糊袋及高温含硫等化学气体腐蚀布袋等问题。
（3）炭黑、焦化炉的烟气净化。主要可解决高温、高粘性粉尘造成的清灰困难，停炉后的露点以下氧化反应使滤料早期脆化等问题。
（4）化工、冶金、水泥等行业。可解决高温、高粘性粉尘造成的袋式除尘器糊袋、设备运行阻力高、滤料早期脆化破损等问题。
（5）电站燃煤锅炉的烟气干法脱硫。与普通玻纤袋相比较，具有不粘袋、易清灰、设备运行阻力低、使用寿命长等优点。
