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1、 学校代码:号:学东华大学硕士学位论文改性处理对玻纤/覆膜滤料热压复合性能的影响/纺织材料与纺织品设计学科专业:陈亏学生姓名:俞建勇高晶指导老师:年月答辩日期:东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明:我恪守学术道德,崇尚严谨学风。所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写,我对所写的内容负责,并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:像乡日期: 秒年 /月/日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的
2、规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口,在?年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密讲指导教师签名:彬学位论文作者签名:侏多日期:矽/年/月,/日日期:芦,年,月,/,日摘要东华大学硕士学位论文改性处理对玻纤/覆膜滤料热压复合性能的影响摘要玻纤/高温热压覆膜滤料是耐高温滤料的发展方向,它是在经特殊配方表面处理的玻纤基布上复合薄膜膨化聚四氟乙烯薄膜制成的新型过滤材料,它集中了玻璃纤维的耐高温、耐腐蚀、强度高、伸长
3、低和薄膜的表面光滑,憎水透气,容易清灰、化学稳定性好等优良特性,是环境保护行业的更新换代产品。由于玻纤和本身的特殊性质,要使二者能完美的复合在一起,就必须对它们分别进行改性处理。本文重点研究低温等离子处理和后续丙烯酸接枝改性对薄膜表面性能的影响,整体按三步进行,首先探讨了采用不同等离子处理工艺对薄膜表面性能的影响,分别使用了静态接触角测试、 、 、以及字剥离测试等测试手段对薄膜的亲水性和粘结性进行了分析,最后得出了等离子处理的最优化工艺条件。其次对经等离子处理后的薄膜,后续进行丙烯酸接枝改性以进一步提高和稳定薄膜表面的亲水性,同样采用以上的测试手段对薄膜的性能变化进行分析,最后得出最优化的丙烯
4、酸接枝工艺条件。最后研究了不同热压复合工艺条件对覆膜滤料自身性能的影响,主要研究了对透气性和覆膜牢度的影响,考察了温度、压力以及张力对热压覆膜滤料的影响,采用正交设计的方法对实验测试结果进行分析,得出了热压复合的优化工艺。总结上诉研究结果,低温等离子处理对薄膜的表面改性具有一定的时效性,并且改性效果不是很显著,因此对经等离子处理后的薄膜必须后续进行丙烯酸接枝,才能进一步提高和稳定薄膜的表面改性效果。在热压复合工艺的研究中,发现张力对覆膜滤料的性能影响最大,其次是压力,最后是温度。因此在实际生产中必摘要东华大学硕士学位论文须对张力进行严格的控制,从而才能保证覆膜滤料的性能。关键词:膨化聚四氟乙烯
5、薄膜;低温等离子体;接枝聚合;表面改性;亲水性;竺里竺东华大学硕士堂垡笙茎/月胛衄,锄 觚髓,岫, ,即甜弱,吓,嘲勺够劬,丘, ? .吲即眦毫锄,廿,岱蹦 册懿叩 硫 ,创 孤硒,埘锄鼯痂 .,鲫%?锄锄岫 .叫 舭 柚, 岱溯,甜, 咖够觚甜,即,咖也. ?鲫,?】印髓 缸锄鲥, 枷曲舭,撇 东华大学硕士学位论文 毹. ,彻叩 .也僦商 而 , 乜. 镪他,缅 翰.硼 豫 莉., 触甜吼 盟州;?鲫饥啪;耐 ;:;东华大学硕士学位论文 目录目录第一章绪论?.高温烟气过滤材料的研究现状.聚四氟乙烯薄膜及其表面改性.玻璃纤维及其改性处理.玻纤/热压覆膜滤料的过滤机理?.玻纤/热压覆膜滤料的生产
6、工艺?.论文意义及研究内容?第二章低温等离子体技术及丙烯酸接枝聚合?.低温等离子体技术.丙烯酸接枝聚合第三章实验与表征.实验原料与试剂.实验仪器与设备.实验方法.测试与表征.实验方案设计?第四章结果与讨论.等离子处理.丙烯酸接枝处理.等离子处理的时效性?.改性处理前后薄膜的性能研究?.第五章高温热压复合法制备玻纤/覆膜滤料?。.高温热压覆膜联合机介绍?旦墨东华大学硕士学位论文.:全?一.滤料的高温热压复合制备及性能测试方法?.结果分析第六章结论?.本文研究结论?.本课题进一步研究的建议参考文献.致谢攻读硕士学位期间发表论文?。东华大学硕士学位论文第一章绪论绪论第一章当今世界环境保护已成为世人关
7、注的热点,经济全球化的大潮和解决全球环境问题的呼声使环境与贸易的关系日益密切,国际组织制订了一系列旨在保护环境的技术标准。如何防治大气污染,洁净空气环境是人们不断研究的课题【捌。如何从源头上更有效地防止环境污染并保障公共环境卫生安全已成为刻不容缓的任务。含尘气体在排放入大气之前必须进行必要的除尘处理,而如何控制粉尘排放,尤其是直径在.岬范围内的细微粉尘的排放是我国治理大气污染、洁净空气环境的关键【。 】 。开发有针对性和适用性强的空气过滤材料,是今后发展的方向;而耐高温、耐高湿、耐腐蚀的高效低阻空气过滤材料则是今后的研究重点。.高温烟气过滤材料的研究现状世纪年代以前,过滤材料主要是棉、毛等天然
8、纤维,过滤材料存在使用温度低,吸湿率高、不耐酸等缺陷,因此除特别的要求,现在一般很少使用这些过滤材料。目前,过滤材料朝着耐高温、高效、高滤速、长寿命、低成本方向发展,先后出现了玻璃纤维、芳香族聚酰胺、聚四氟乙烯等性能良好的滤料。其中,聚四氟乙烯薄膜是在世纪年代由美国戈尔.也公司研制开发成功的,至此,开始了对聚四氟乙烯覆膜滤料的系统研究。玻璃纤维/覆膜滤料是耐高温滤料的发展方向,它是在经特殊配方表面处理的玻纤基布上覆薄膜微孔聚四氟乙烯薄膜制成的新型过滤材料,根据玻璃纤维支撑体形态不同包括连续玻璃纤维机织物覆膜滤料、膨体纱覆膜滤料和玻璃纤维针刺毡覆膜滤料,其综合了玻璃纤维和膨化微孔聚四氟乙烯薄膜的
9、优点,具有耐高温、除尘效率高,使用寿命长的优良特性。目前,国内小批量生产覆膜滤料的厂家较多,覆膜设备大都依靠进口,不具备设备自主开发能力,而国外也只有公司、公司等少数几家公司具有自主覆膜设备用于自公司的产品制备,能够批量生产此类覆膜滤料。玻璃纤维/覆膜滤料的生产工艺主要包括两种,一种是粘接剂法复合技术,它是采用胶粘剂将微孔膜粘附于基布上,这项技术的缺点是当温度高于后,胶粘剂容易熔化而从微孔中渗出,因此影响其过滤效果。另一种是采用国际上通用的高温热压复合技术,用高温热压复合技术制备的覆膜滤料实际使用效果非常好,完全能够达到国家环保局发布的袋式除尘器用覆膜滤料技术要求。近年来,利用高温热压复合工艺
10、生产聚四氟乙烯覆膜滤料获得了越来越广泛的关注,其主要原因是高温热压复合工艺具有其他生产方法无法比拟的优点:第一章绪论东华大学硕士学位论文不损害膨化微孔聚四氟乙烯薄膜的透气性;与粘合剂粘合法相比,复合强度更大并且寿命更长;加工过程简单,能运用于工业化生产。高温热压法复合技术工艺要求高、难度大,美国、等公司都采用此法。其成型原理是先对玻纤织物进行表面化学处理,然后与微孔聚四氟乙烯薄膜一起经高温热压复合机,使玻璃纤维织物和膨化微孔聚四氟乙烯薄膜在高温高压下融为一体,从而制备耐高温覆膜滤料。高温热压复合技术在生产聚四氟乙烯覆膜滤料中表现出明显的优越性,但是该法对玻璃纤维织物的平整度、表面化学处理和复合
11、设备及工艺控制提出了非常高的要求:玻纤织物的表面处理过程中,玻纤与其表面涂覆的聚四氟乙烯必须紧密结合,才能保证覆膜滤料良好的过滤效果,然而这两者的化学性质都十分稳定,要将它们紧密的结合起来对前处理工艺要求较高;对复合热压辊的温度、压辊的压力以及张力的控制要求很高,压辊温度的快速稳定提高,压力的均匀施加,以及张力的统一控制,是决定覆膜质量的关键因素。因此,高温热压复合工艺对设备的协调和部件的性能,以及工艺参数的选择都有很高的要求。玻璃纤维覆膜滤料是传统滤料的更新换代产品,代表了过滤材料的发展方向。一旦其研制成功并投入规模化生产,它将大大降低同性能的覆膜滤料的成本,打破国外产品的垄断地位,填补我国
12、在这方面的空缺,对我国环境保护和可持续发展战略具有十分重大的意义。.聚四氟乙烯薄膜及其表面改性聚四氟乙烯是一种高度对称的非极性线性高分子材料,其分子结构式为一.,具有优良的耐化学腐蚀性能,其在硫酸、氢氧化钠及强腐蚀剂五氟化铀中都不会被腐蚀,并能耐热耐寒,在.可长期使用,还具有很好的电绝缘性和表面光滑的特性。年,美国公司发现聚四氟乙烯是可经横向进行拉伸,在纵向产生原纤化结构的一种强力多孔材料,其孔径一般在.岬之间,最小孔径可达.岬,由于其由许多非常细小的纤维组成,纤维之间的孔径在微米级,因此具有非常高的孑隙率。纤维间的这些孔隙使空气透过,原纤结构的作用则类似超细纤维,使滤料在中等压降下就可产生很
13、高的过滤效率和较长的使用寿命,而且能在不增加阻力的状况下长期保证气流最大的稳定通量。微孔薄膜表面光滑、憎水透气,几乎能截留含尘气流的最大通量。第一章绪论东华大学硕士学位论文图.聚四氟乙烯微孔薄膜的扫描电子显微镜图像凭借薄膜极高的孔隙率和耐高温的特点,将其与玻纤织物结合,所制成的玻纤/覆膜滤料集中了玻璃纤维的耐高温、耐腐蚀、强度高、伸长低和薄膜的表面光滑,憎水透气,容易清灰、化学稳定性好等优良特性,是环境保护行业的更新换代产品。而高温热压复合工艺是玻纤/覆膜滤料品质的保证。然而,也有自身的缺点,例如表面能极低,表面润湿性和可粘结性极差等【】 。为了改进其可粘结性,关键在于改变其表面性能。薄膜之所
14、以难粘,主要有下面几个原因【】:第一,薄膜表面能低:其临界表面张力一般只有.。由于其表面能低,接触角大,胶粘剂不能达到充分润湿,从而不能很好粘附在薄膜上;第二,薄膜结晶度大,化学稳定性好:的溶胀和溶解都要比非结晶高分子困难,当胶粘剂涂在表面时,很难发生高聚物分子链成链域互相扩散和缠结,不能形成较强的粘附力;第三,结构高度对称,属于非极性高分子,而胶粘剂吸附在表面是由范德华力分子间作用力所引起的,范德华力包括取向力、诱导力和色散力。对于非极性高分子材料表面,不具备形成取向力和诱导力的条件,而只能形成较弱的色散力,因而粘附性能较差。基于上述认识,在一般情况下,为了解决难以粘接的问题,人们主要从表面
15、改性和新型胶粘剂的合成出发。其中,表面改性的方法主要包括以下几种踊:钠.萘络台物化学处理法;高温熔融法;辐射接枝法; 电解还原法;激光处理法;低温等离子体处理法。.钠.萘络台物化学处理法这种方法主要是通过腐蚀液与膜表面发生化学反应,扯掉表面上的部分氟原子来实现的。李子东等人研究了钠.萘处理液的制备方法,并具体说明了对表面处第一章绪论东华大学硕士学位论文理的工艺过程。锄如等【】在四卤化硅环境中处理多孔,再进行水解,就可以得到含有硅酸的活性层膜表面,膜表面的湿润性得到极大提高。这是目前研究中效果较好、较经典的方法,但也存在一些明显缺点,比如:被粘物表面变暗或变黑、在高温环境下表面电阻降低、长期暴露
16、在光照下胶接性能将大大下降等,使得此法的应用受到很大限制。.高温熔融法高温熔融法的基本原理【】是:在高温下,使表面的结晶形态发生变化,嵌入一些表面能高、易黏合的物质,如、粉等,这样,冷却后就会在表面形成一层嵌有可粘物质的改性层。郭金彦等【通过使用一种硅烷类偶联剂,使胶接强度由.提高到.,且可提高接头的耐湿热性,远远好于钠.萘法。此法的优点是耐候性、耐湿热性比其他方法显著,适于长期户外使用。其不足之处在于:高温烧结时会放出一种有毒物质,而且薄膜形状不易保持。.辐射接枝法辐射接枝法是将置于苯乙烯、反丁烯二酸、甲基丙烯酸酯类等可聚合的单体中,以辐射使单体在表面发生化学接枝聚合,从而使膜表面形成一层易于粘接的接枝聚合物。接枝后的在三维方向上均匀长大,形状保持,但失去原的光泽和润滑感。、趾等【】采用在的照射下将丙烯酸接
