特種纖維過濾材料發展趨勢及創新方向

特種纖維過濾材料已廣泛應用于國民經濟的諸多產業，特別是石油化工、醫學、環保和國防等領域。這些材料呈現出多元化的發展趨勢，最常用的是高性能纖維非織造布、中空纖維膜分離材料、活性炭纖維、離子交換纖維、金屬螯合纖維等。最新的發展方向是多功能化、納米化以及材質的多樣化。

為了延長濾袋的壽命和適應未來更加嚴格的排放標準，今后的創新方向是復合使用兩種不同品種的耐高溫纖維以取長補短、發展超細纖維品種或異形截面纖維以提高布袋的過濾精度。國外還有對聚合物合成工藝進行改進以提高纖維的綜合性能的，例如韓國和日本公司合作開發PPS的不含氯原料的新合成工藝，提高纖維的耐腐蝕性等。日本耐高溫纖維的生產企業轉型升級較快，細規格、異形截面、芯鞘型復合絲等差別化耐高溫纖維作為生產重點，約70%的產品出口中國。

10種耐高溫纖維性能及濾料開發要點

經過多年的自主研發，我國基本上已配齊高溫粉塵濾袋所需的各種耐高溫有機和無機纖維的品種，具體品種有聚苯硫醚（PPS）、聚酰亞胺（PI）、間位芳酰胺纖維（m-AR）、芳砜綸（PSA）、密胺、聚噁二唑（PODZ）、聚四氟乙烯（PTFE）、玄武巖（BA）及玻璃纖維（GF），只有酮酐類聚酰亞胺（P84）和芳族聚酰胺酰亞胺纖維尚空缺，但可由以上纖維所取代。

不同的耐高溫纖維的耐熱、耐化學性等性能有所差異，價格也不同，因此應用廠家要考慮適用于該廠高溫排氣的不同特點，選用個性化和性價比較高的濾袋產品。德國皮革和塑料片材研究所、Saxon紡織研究所和空氣管理與致冷研究所曾共同研究過10種纖維的耐熱性以及不同煙道氣的各種酸堿物質對纖維強度的影響，如下表所示。

（1）耐熱性

耐熱試驗是在180℃的烘箱中暴露500h，結果PET纖維發生熱分解，GF-A纖維變脆，均不適合在該條件下長期使用。PAI纖維的強度下降至50%，但不分解。其他纖維的情況如下圖所示。

在180 ℃干燥箱中放置后各種纖維的強度

（2）抗水解性

抗水解性是將纖維經濕熱處理后對比其強度變化，結果PPS、m-AR、PSA和PTFE纖維強度無變化，PI和蓬松Pohri S玻纖在蒸汽消毒器中處理72h后，強度有明顯喪失，因此只能有限度地應用于濕熱環境下。PET、GF-A、GF-B和BA纖維都不耐水解，他們會熔化、降解或變脆，如下圖所示。

各種纖維在蒸汽消毒器中處理72 h后的強度變化

（3）抗化學性

直接將纖維置入室溫和70℃以下的濃酸堿溶液中，結果下圖所示。

室溫下各種化學品中在放置24 h后的纖維強度

在70 ℃下儲存 8 h和16 h后的纖維強度

纖維在各化學品中儲存24h、在室溫濕態下儲個月并在180℃干燥箱中放置24h后的強度變化如下圖所示。

不同條件下放置后的纖維強度

纖維在實際煙道氣條件下最長暴露60h后所得結果如下圖所示。有些纖維不能分纖，無法測試；PET纖維10 h后便完全損壞，而PPS、PAI、MF和PTFE纖維的強度并無影響，PI、PSA、GF-A和BA纖維未覺察到有強度損失，而蓬松的Pohri S纖維的強度反而有所增加。

各種纖維在各種條件的煙道氣中暴露后的強度