[发明专利]一种具有催化功能的聚四氟乙烯滤料的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于环保催化材料制备技术领域。尤其涉及一种具有催化功能的聚四氟乙烯滤料的生产方法。

背景技术

随着现代化工业进程的快速发展，大气污染已成为一个日益严重的问题，如何借助空气过滤材料捕集工业废气与垃圾焚烧所产生的烟尘，同时还能分解废气中的毒性物质如剧毒物质二噁英也日益成为重要的研究课题。目前对于烟尘的过滤材料主要为玻璃纤维、聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维等纤维制成的过滤材料，但由于长期在250℃甚至更高的环境中工作，它们普遍存在被腐蚀、过滤精度下降快和使用寿命大幅缩短等问题。聚四氟乙烯（PTFE）纤维由于其化学稳定性、耐腐蚀性、耐热性、高润滑不粘性等与现有过滤材料相比具有显著优越性，故广泛适用于各种烟气、粉尘、液体的过滤与净化处理，而利用过滤材料的工作环境，直接赋予其能够在相应条件下高效分解废气中毒性物质的净化功能则是防止烟尘中的毒性物质扩散到大气中的最佳途径。

然而，由于PTFE优异的化学惰性，使得在其表面直接负载具有去除烟尘中毒性物质功能的催化剂变得比较困难。传统方法通常采用将粘接剂与催化剂混合均匀后涂覆在过滤材料表面并烘干，借助粘接剂的附着力实现催化剂的负载，如“一种玻璃纤维布负载锰基低温SCR脱硝催化剂及其制备方法”（CN201510905904）所述，然而，PTFE表面几乎不能直接牢固附着任何一种粘接剂，过滤材料在长期工作过程中，表面负载的催化剂非常容易伴随粘接剂一起脱落。另有采用膨胀型PTFE容纳和固定催化剂颗粒的方式来实现负载催化剂，如“负载有催化剂颗粒的膨胀型聚四氟乙烯多孔膜或条带的制备方法和臭氧去除过滤器”（CN201080023549）所述，但是该方法仍不够理想，一方面，该方法先将多孔PTFE以条带状形式浸渍催化剂颗粒，再将条带PTFE拉伸铺展开，由于条带状的比表面积非常小，多孔PTFE单位面积上能够容纳或固定的催化剂颗粒数量非常有限，而且将条带拉伸铺展开以后导致PTFE单位面积上的催化剂浓度进一步大幅降低；另一方面，催化剂颗粒由于被约束在微孔内部使得催化剂的实际暴露面积被严重限制，从而导致催化效率被严重削减。

现有技术在制备PTFE纤维方面也存在一些不足，通常采用膜裂法将PTFE纤维化，再将纤维制成滤料。如“膜裂法聚四氟乙烯纤维的制造方法（CN201010558729）”所述，该方法将PTFE从粉料制成纤维至少需要4天时间，生产效率太低；在加工过程中所需预压压力、预压温度、推压压力、推压温度等参数普遍较高，压延速度与分切速度较慢，这些参数都存在优化空间。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种工艺简单、成本低和生产效率高的具有催化功能的聚四氟乙烯滤料的生产方法，用该方法生产的具有催化功能的聚四氟乙烯滤料能牢固、大量、均匀负载高浓度二噁英前体催化剂，能大幅增大聚四氟乙烯滤料与二噁英前体催化剂的比表面积、提高过滤效率和催化分解效率。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是的具体步骤是：

步骤一、按二噁英前体催化剂∶水性全氟烷基聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的质量比为1∶(0.5~1)配料，在温度为38~42℃和搅拌速度为55~65r/min的条件下，搅拌1.5~2.5h，得到反应产物I。

步骤二、按聚四氟乙烯微粉∶全氟煤油的质量比为100∶(1~5)配料，在温度为145~155℃和搅拌速度为110~130r/min的条件下搅拌1.5~2.5h，得到反应产物II。

步骤三、按所述反应产物I∶所述反应产物II的质量量比为(1~10) ∶100配料，在温度为105~115℃和搅拌速度为110~130r/min的条件下搅拌1.5~2.5h，得到反应产物III。

步骤四、将所述反应产物III用预压机预压成型，再将预压成型的模料用推压机压制为柱状模料，然后将所述柱状模料压延为基带。

步骤五、在345~355℃条件下，将压延后的基带干燥2~10min，制孔。

步骤六、将制孔后的基带用分切机分切为单丝，再将所述单丝依次进行一道热牵伸和二道热牵伸，即得聚四氟乙烯纤维。

步骤七、将所述聚四氟乙烯纤维进行梳理、针刺、除毛、压平和裁剪，制得具有催化功能的聚四氟乙烯滤料。

所述二噁英前体催化剂为氧化钒、氧化钨、氧化钛、硫酸氧钒、钒酸铵、钨酸铵、过硫酸铵、硝酸锰、硝酸铈、硝酸镧中的四种或五种的混合物，将所述混合物依次进行混炼、捏合、成型、干燥和焙烧，即得二噁英前体催化剂。

所述预压机的预压压强为0.2~0.4MPa，预压温度为10~30℃。