專利名稱：有催化分解二惡英功能的膨體聚四氟乙烯纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及過(guò)濾材料的制備方法，具體涉及一種有催化分解二惡英功能的 膨體聚四氟乙烯纖維的制備方法。
技術(shù)背景城市生活垃圾焚燒處理方法目前已成為各國(guó)處理廢棄物最主要的和最有效 的技術(shù)之一。垃圾焚燒處理不但能將垃圾變廢為寶，汽電共生使能量資源得到再生利用，而且能減少約90%的廢物體積。但是，焚燒過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn) 生大量的污染物，如顆粒物、酸性氣體、重金屬以及二惡英。這些污染物對(duì)人 體健康存在著極大的危害，而尤以二惡英的毒害最大，去除難度也最高。目前， 二惡英催化氧化分解去除技術(shù)得到迅速發(fā)展。催化劑在一定的溫度下 (180-25(TC)可將二惡英分解為二氧化碳、水和微量的鹽酸氣體等。催化氧化分解技術(shù)中采用的催化劑多以氧化鎢、氧化錳等為活性成分，以 二氧化鈦為載體。催化劑粉體經(jīng)過(guò)特殊的成型技術(shù)加工成"蜂窩"形狀被使用，存 在對(duì)廢氣的分解效率低和催化溫度高等缺點(diǎn)。若將催化劑加工成粉體使用則可大大提高分解效率，降低分解溫度。但使 用粉體材料需要特殊載體。其中膨體聚四氟乙烯最為理想，它具有以下優(yōu)點(diǎn) 耐溫性能好；可通過(guò)特殊加工方法制備出多微孔的結(jié)構(gòu)，便于氣體通過(guò)。美國(guó) GORE公司的專利(Marc Plinke， Baltimore, Md.， et al., US Patent 5620669， 1997,4,15)則是采用此方法。它是采用催化劑漿料和聚四氟乙烯分散液混和(即 濕法混合)，加入陽(yáng)離子表面活性劑，然后凝結(jié)干燥。擠出片材，然后壓延，后 在270'C下拉伸成含有催化劑粉體的PTFE纖維。而后加工成針刺氈后復(fù)合PTFE 微孔薄膜。該材料具有截留微塵(效率99.95%)和分解廢氣(效率98.4%)雙 重功效。由于我國(guó)缺乏濕法混合所必須的設(shè)備(如高精度的切削設(shè)備)和原材 料，因此該方法在我國(guó)不適用。專利申請(qǐng)"用于廢氣分解的膨體聚四氟乙烯纖維的制備方法，申請(qǐng)?zhí)?200610154943.5"公開了一種用于廢氣分解的膨體聚四氟乙烯纖維的制備方法。 該方法是將膨體聚四氟乙烯樹脂、廢氣催化劑粉體和潤(rùn)滑劑混和，經(jīng)篩分、熟 化、壓坯、紡絲、脫脂、拉伸和熱定型而成。該方法由于采用直接擠出紡絲方 法，紡絲壓力較高，對(duì)紡絲設(shè)備的要求高。專利申請(qǐng)"高溫?zé)煔夂头蹓m處理用的聚四氟乙烯微孔薄膜制備方法，申請(qǐng)?zhí)?00710069975〗"公開了一種高溫?zé)煔馓幚砗统龎m用聚四氟乙烯微孔薄膜制備 方法，它是將聚四氟乙烯樹脂粉末和催化劑廢氣催化劑粉體混和，在混和液體 潤(rùn)滑劑，經(jīng)過(guò)擠出、壓延、縱向拉伸、橫向拉伸和熱定型等工藝加工而成。這 種方法中聚四氟乙烯樹脂粉末和催化劑粉體的重量百分比為l: 0.01—0.06，而 若需要添加更多量催化劑粉體的時(shí)候，加工薄膜則非常困難，根本的原因是橫 向拉伸過(guò)程中薄膜容易出現(xiàn)空洞甚至破裂。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供簡(jiǎn)便易行的一種有催化分解二惡英功能的膨體聚四氟 乙烯纖維的制備方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括以下步驟(1) 混料將膨體聚四氟乙烯樹脂粉末和分解二惡英功能的催化劑粉體混和， 再加入液體潤(rùn)滑劑，混和均勻，在20 40'C的溫度下靜置96 144小時(shí)，然后在 40 80。C的溫度下靜置10 16小時(shí)，使膨體聚四氟乙烯樹脂粉末、液體潤(rùn)滑劑、 分解二惡英功能的催化劑粉體分散三者充分混合，形成膨體聚四氟乙烯物料；(2) 壓坯與壓延將膨體聚四氟乙烯物料在20 30。C下，在壓坯機(jī)上壓制成圓 柱形毛坯，將毛坯通過(guò)柱塞擠出機(jī)在40 6CrC的溫度下擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延 機(jī)在40 60。C下壓延成膨體聚四氟乙烯基帶；(3) 縱向拉伸將膨體聚四氟乙烯基帶在180 300。C下進(jìn)行縱向拉伸，獲得脫 脂基帶；(4) 燒結(jié)定型將脫脂基帶在32042(TC下燒結(jié)定型，燒結(jié)時(shí)間20 80秒，獲 得燒結(jié)基帶；(5) 開纖將燒結(jié)基帶在開纖設(shè)備上開纖，加工成具有催化分解二惡英功能 的膨體聚四氟乙烯纖維。所述的膨體聚四氟乙烯樹脂粉末和分解二惡英功能的催化劑粉體的重量百 分比為l: 0.3—0.6。所述的膨體聚四氟乙烯樹脂粉末對(duì)液體潤(rùn)滑劑的重量比為l: 0.2—0.28。 所述的液體潤(rùn)滑劑為液體石蠟、石油醚或煤油。所述的膨體聚四氟乙烯樹脂粉末的結(jié)晶度為98~99.9%、分子量為200萬(wàn) ~1000萬(wàn)。采用市售產(chǎn)品，如日本大金公司F106、日本旭硝子公司CD123的產(chǎn)品。所述的催化劑粉體直徑從納米級(jí)到微米級(jí)，為20納米一5微米(西北化工研 究院提供)。本發(fā)明與己有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是(1) 本發(fā)明可以采用傳統(tǒng)的壓坯機(jī)、柱塞擠出機(jī)、烘干、拉伸、燒結(jié)定型和 開纖等設(shè)備，不要配置專門高精度的切削設(shè)備。(2) 本發(fā)明與美國(guó)GORE公司(美國(guó)專利5620669)中公開的方法比較， 不需調(diào)漿、凝結(jié)干燥、壓延等繁瑣工序，工藝流程大大縮短；另外，不需使用 陽(yáng)離子表面活性劑，避免了因表面活性劑對(duì)環(huán)境帶來(lái)的污染。(3)本發(fā)明與申請(qǐng)專利(申請(qǐng)?zhí)?00710069975.乂)中公開的方法比較，可 添加更多量的催化劑粉體，可提高對(duì)高濃度二惡英的分解效率。通過(guò)本發(fā)明可制備纖維直徑40-80微米，在220'C對(duì)二惡英的去除率高達(dá) 97-99%，該材料可廣泛用于高溫尾氣的除塵和廢氣分解。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:1、 混料將膨體聚四氟乙烯樹脂粉末(日本大金公司F106)、分解二惡英 功能的催化劑粉體(5微米直徑，西北化工研究院提供)按重量百分比1: 0.3 均勻混和，再加入液體石蠟，膨體聚四氟乙烯樹脂粉末對(duì)液體石蠟的重量比為1:0.2，混和均勻，在2(TC的溫度下靜置144小時(shí)，然后在4(TC的溫度下靜置10 小時(shí)，使聚四氟乙烯樹脂粉末、分解二惡英功能的催化劑粉體、液體石蠟充分 混合，形成膨體聚四氟乙烯物料；2、 壓坯與壓延將膨體聚四氟乙烯物料在2(TC下在壓坯機(jī)上壓制成圓柱形 毛坯，將毛坯通過(guò)柱塞擠出機(jī)在4(TC的溫度下擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在4(TC 下壓延成膨體聚四氟乙烯基帶；3、 縱向拉伸將膨體聚四氟乙烯基帶在18(TC烘箱中縱向拉伸，獲得脫脂 基帶；4、 燒結(jié)定型將脫脂基帶在32(TC燒結(jié)定型，燒結(jié)時(shí)間80秒，獲得燒結(jié)基帶；5、開纖將燒結(jié)基帶在開纖設(shè)備上開纖，加工成具有催化分解二惡英功能的 膨體聚四氟乙烯纖維。通過(guò)上述方法得到的具有催化分解二惡英功能的膨體聚四氟乙烯纖維，纖 維直徑80微米，在22(TC對(duì)二惡英的去除率達(dá)97。/。。實(shí)施例2:1、混料將膨體聚四氟乙烯樹脂粉末(日本大金公司F106)和分解二惡英 功能的催化劑粉體(l微米直徑，西北化工研究院提供)按重量百分比l: 0.6均勻混和，再加入石油醚，膨體聚四氟乙烯樹脂粉末對(duì)石油醚的重量比為l: 0.25， 混和均勻，在3(TC的溫度下靜置121小時(shí)，然后在60'C的溫度下靜置12小時(shí)，使 聚四氟乙烯樹脂粉末、分解二惡英功能的催化劑粉體、石油醚充分混合，形成 膨體聚四氟乙烯物料；2、 壓坯與壓延將膨體聚四氟乙烯物料在25。C下在壓坯機(jī)上壓制成圓柱形 毛坯，將毛坯通過(guò)柱塞擠出機(jī)在5(TC的溫度下擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在50。C 下壓延成膨體聚四氟乙烯基帶；3、 縱向拉伸將膨體聚四氟乙烯基帶在25(TC下縱向拉伸，獲得脫脂基帶；4、 燒結(jié)定型將脫脂基帶在420'C下燒結(jié)定型，燒結(jié)時(shí)間20秒，獲得燒結(jié) 基帶；5、 開纖將燒結(jié)基帶在開纖設(shè)備上開纖，加工成具有催化分解二惡英功能 的膨體聚四氟乙烯纖維。通過(guò)上述方法得到的具有催化分解二惡英功能的膨體聚四氟乙烯纖維，纖維直徑60微米，在220'C對(duì)二惡英的去除率達(dá)99%。 實(shí)施例3:1、 混料將膨體聚四氟乙烯樹脂粉末(日本旭硝子公司CD123)和分解二 惡英功能的催化劑粉體(20納米直徑，西北化工研究院提供)按重量百分比l: 0.4均勻混和，再加入煤油，膨體聚四氟乙烯樹脂粉末對(duì)煤油的重量比為l: 0.28， 混和均勻，在4(TC的溫度下靜置144小時(shí)，然后在80"C的溫度下靜置16小時(shí)，使 聚四氟乙烯樹脂粉末、分解二惡英功能的催化劑粉體、石油醚充分混合，形成膨體聚四氟乙烯物料；2、 壓坯與壓延將膨體聚四氟乙烯物料在3(TC下在壓坯機(jī)上壓制成圓柱形 毛坯，將毛坯通過(guò)柱塞擠出機(jī)在6(TC的溫度下擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在6(TC 下壓延成膨體聚四氟乙烯基帶；3、 縱向拉伸將膨體聚四氟乙烯基帶在30(TC下縱向拉伸，獲得脫脂基帶;4、 燒結(jié)定型將脫脂基帶在38(TC下燒結(jié)定型，燒結(jié)時(shí)間50秒，獲得燒結(jié) 基市；5、開纖將燒結(jié)基帶在開纖設(shè)備上開纖，加工成具有催化分解二惡英功能的 膨體聚四氟乙烯纖維。通過(guò)上述方法得到的具有催化分解二惡英功能的膨體聚四氟乙烯纖維，纖 維直徑40微米，在22(TC對(duì)二惡英的去除率達(dá)98。/0。權(quán)利要求
1、一種有催化分解二惡英功能的膨體聚四氟乙烯纖維的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)混料將膨體聚四氟乙烯樹脂粉末和分解二惡英功能的催化劑粉體混和，再加入液體潤(rùn)滑劑，混和均勻，在20～40℃的溫度下靜置96～144小時(shí)，然后在40～80℃的溫度下靜置10～16小時(shí)，使膨體聚四氟乙烯樹脂粉末、液體潤(rùn)滑劑、分解二惡英功能的催化劑粉體分散三者充分混合，形成膨體聚四氟乙烯物料；(2)壓坯與壓延將膨體聚四氟乙烯物料在20～30℃下，在壓坯機(jī)上壓制成圓柱形毛坯，將毛坯通過(guò)柱塞擠出機(jī)在40～60℃的溫度下擠出棒狀物，然后經(jīng)壓延機(jī)在40～60℃下壓延成膨體聚四氟乙烯基帶；(3)縱向拉伸將膨體聚四氟乙烯基帶在180～300℃下進(jìn)行縱向拉伸，獲得脫脂基帶；(4)燒結(jié)定型將脫脂基帶在320～420℃下燒結(jié)定型，燒結(jié)時(shí)間20～80秒，獲得燒結(jié)基帶；(5)開纖將燒結(jié)基帶在開纖設(shè)備上開纖，加工成具有催化分解二惡英功能的膨體聚四氟乙烯纖維。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有催化分解二惡英功能的膨體聚四氟乙烯纖 維的制備方法，其特征在于所述的膨體聚四氟乙烯樹脂粉末和分解二惡英功 能的催化劑粉體的重量百分比為l: 0.3—0.6。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有催化分解二惡英功能的膨體聚四氟乙烯纖 維的制備方法，其特征在于所述的膨體聚四氟乙烯樹脂粉末對(duì)液體潤(rùn)滑劑的 重量比為h 0.2—0.28。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有催化分解二惡英功能的膨體聚四氟乙烯纖 維的制備方法，其特征在于所述的液體潤(rùn)滑劑為液體石蠟、石油醚或煤油。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種有催化分解二惡英功能的膨體聚四氟乙烯纖 維的制備方法，其特征在于所述的膨體聚四氟乙烯樹脂粉末的結(jié)晶度為98~99.9 %、分子量為200萬(wàn) 1000萬(wàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種有催化分解二惡英功能的膨體聚四氟乙烯纖維的制備方法，該方法是將膨體聚四氟乙烯樹脂粉末和分解二惡英功能的催化劑粉體混和，再混和液體潤(rùn)滑劑，經(jīng)過(guò)擠出、壓延、縱向拉伸、燒結(jié)定型、開纖等工藝加工而成。該材料可廣泛用于高溫尾氣的除塵和廢氣分解。本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有工藝簡(jiǎn)單易行、加工成本低、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01J35/00GK101255615SQ20081006035
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者于立鶯, 孫潤(rùn)軍, 侃 來(lái), 郭玉海, 陳建勇, 馬訓(xùn)明 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)