PAN预氧化纤维复合耐高温过滤材料的制备及性能研究

发布时间：2017-12-10 10:24

本文关键词：PAN预氧化纤维复合耐高温过滤材料的制备及性能研究

【摘要】：PAN预氧化纤维是制备高性能碳纤维的中间产品,它是由PAN纤维在200-300℃空气中预氧化获得,由于高性能碳纤维制成率问题,有大批的PAN预氧化纤维被废弃,目前市场上一般将其制备成低价值的隔热保温材料使用。PAN预氧化纤维的极限氧指数高达45%以上,具有不收缩、不熔、不软化、在300℃的大气环境中性能稳定等特点,具有优良的耐高温性能。另外,其价格远低于其他耐高温高性能纤维,使其成为制备高温过滤材料的理想材料。但是,由于预氧化纤维存在力学性能差,抱合力不强等问题,本课题选用聚苯硫醚纤维和芳纶1313纤维与PAN预氧化纤维混合,采用针刺工艺和轧光整理,以期制备一种具有优良的耐高温性能、成本低、过滤效率高的耐高温过滤材料。通过图像分析技术和正交实验结合,探讨了预氧化纤维非织造布制备最佳工艺参数。预氧化纤维梳理成网后,经过针刺加固工艺获得的非织造布强力差,因此通过混入一定比例的高强耐高温纤维来改善其成网均匀性和强度。本课题制备了四类以预氧化纤维为主体的耐高温过滤材料,分别是预氧化纤维/PPS纤维耐高温过滤材料、预氧化纤维/PPS纤维增强耐高温过滤材料、预氧化纤维/芳纶1313纤维耐高温过滤材料、预氧化纤维/芳纶1313纤维增强耐高温过滤材料。结果表明:1,随着混入混合纤维的增加,复合滤料的横纵向断裂强度以及断裂伸长率明显提高,即横纵向断裂强度以及断裂伸长率随着混入纤维的重量百分比的增大而增大;2,随着混合纤维的增加,复合滤料透气量降低,平均孔径减小,孔径分布更加均匀集中,两种复合滤料对粒径为5μm的颗粒过滤效率基本上达到了100%,所制备的滤料能适用于现实情况;3,通过对所得滤料添加基布后,纤维的各项性能指标均有所提高,其中,添加PTFE基布的增强复合滤料横纵向强力比同比例未加基布的复合滤料提升四倍,添加玻璃纤维基布的增强复合滤料横纵向强力比同比例未加基布的复合滤料提升六倍。经测试,增强复合滤料平均孔径更小,孔径分布更窄,透气量也有所减小,在一定程度上提高了过滤效率和过滤阻力,其综合性能更适用实际工况;4,通过对所得滤料进行耐温测试得出,混入聚苯硫醚纤维耐高温滤料适用于200℃左右高温,混入芳纶1313纤维耐高温滤料能适用于210℃高温。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS176

【参考文献】

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