本发明涉及新材料领域，具体提供了一种复合过滤材料及其制备方法。
背景技术：
：近年来我国以资源、能源消耗性为主的重化工(电力、建材、冶金、化工等)工业迅速发展，我国已成为世界第一大钢铁、水泥、煤炭、化纤生产国，第二大电力、有色金属、化肥生产国。世界范围内上述重工业带来了较为严重的环境污染问题，其中重化工工业大气污染物以高温烟气为主要特征，烟尘类颗粒物为主要控制对象之一。作为控制总量法规，国家对工业领域的各类锅炉、炉窑制定的排放值陆续进行修订，严格要求降低排放量。由于袋式除尘技术可以使烟气出口烟尘浓度小于50mg/nm3以下，作为高温烟气排放颗粒物(烟尘)控制技术将快速转变到以袋式除尘技术为主。但作为袋式除尘技术应用的关键---高温除尘过滤材料，大多还处于信赖国外产品，国内产品处于模仿使用缺乏技术支撑，急需改变该状况。现有电厂燃煤锅炉袋式除尘器滤袋材质大多选用pps(聚苯硫醚)材质的针刺毡滤料(针刺毡滤料后简称滤料)，但是烟气出口烟尘浓度很难继续降低到30mg/nm3以下。因此能否提供一种全新的复合过滤材料，打破国外的技术垄断，填补我国相关领域的空白成为我们亟需努力的方向。技术实现要素：本发明针对上述技术存在的空白，提供了一种复合过滤材料及其制备方法，所述复合过滤材料的制备方法，包括下述步骤：(1)将经纱pps纱线和纬纱芳纶1414纱线相互垂直交织制成基布；(2)将芳纶1414纤维经气流成网工艺制成芳纶1414纤维层；(3)基布上、下面铺网叠放上述芳纶1414纤维层，初步预针刺；(4)主针刺；(5)循环浸渍烘干处理，将步骤(4)的过滤材料在浸渍液中多次循环浸渍烘干，所述浸渍液为对位芳纶纳米纤维分散液；(6)预烘、烘干和高温定型。采用本发明制备复合过滤材料，具有耐高温、耐化学性和阻燃的特性，且过滤效率高，可以应用于袋式除尘技术中。与现有技术相比，本发明的技术方案采用对位芳纶纳米纤维分散液作为过滤材料的浸渍液。由于对位芳纶纳米纤维直径在10-100nm之间，长径比在3000左右，由于其表面效应、小尺寸效应、高吸附效应等特点，表现出极强的吸附过滤效果，烟气出口烟尘浓度可以降低到20mg/nm3以下。该过滤材料易清灰，不易结垢；透气性适宜，阻力低；具有足够的强度，尺寸稳定性好，具有良好的耐温、耐化学腐蚀、耐氧化性能。本发明的具体技术方案如下：一种复合过滤材料，具体为三层结构，其中上下表面为芳纶1414纤维层，中间为基布层，所述的基布层由经纱pps纱线和纬纱芳纶1414纱线相互垂直交织而成，经纱密度：纬纱密度＝1:1，基布克重320g/m2。上述的复合过滤材料还经过了对位芳纶纳米纤维分散液的浸渍处理；经过上述处理后，该材料的纵向拉伸强力和横向拉伸强力都在2200n以上，应用于袋式除尘技术后烟气出口烟尘浓度降低至20mg/nm3以下。发明人还提供了上述复合过滤材料的制备方法，包括下述步骤；(1)将经纱pps纱线和纬纱芳纶1414纱线相互垂直交织制成基布；(2)将芳纶1414纤维经气流成网工艺制成芳纶1414纤维层；(3)基布上、下面铺网叠放上述芳纶1414纤维层，初步预针刺；(4)主针刺，制成过滤材料；(5)循环浸渍烘干处理；将步骤(4)的过滤材料在浸渍液中多次循环浸渍烘干，所述浸渍液为对位芳纶纳米纤维分散液；(6)预烘，烘干和高温定型。其中，步骤(5)中所述对位芳纶纳米纤维分散液由专利cn106750265a或cn105153413a公开的制备方法制备得到，所用对位芳纶纳米纤维分散液本体重量浓度为0.1‰-5‰，比浓对数粘度控制在2～4dl/g。采用上述制备的材料，其中的纳米尺度的芳纶纤维同时具有芳纶的高强、高磨、耐高温的特性，同时还具备纳米材料的高精度过滤性能，适合用于高精度的高温过滤材料。本发明采用的对位芳纶纳米纤维具有芳纶纤维高强、高模、阻燃耐高温的基本特点，能显著提高复合材料的力学性能；对位芳纶纳米纤维直径在10～100nm之间，长径比在3000左右，具有尺寸小、比表面积大、表面能高、静电吸附能力强的显著优势，能有大大提高复合材料的过滤性能；且本发明采用的纳米纤维比浓对数粘度可控，分散液中只有水分，后期使用过程中只需烘干即可，没有化学试剂残留。上述步骤(5)中浸渍处理中，浸渍温度20～40℃，烘干温度110℃，浸渍时间5s～20min；浸渍的次数大于2次，确保上述参数才能获得最佳的浸渍效果，填补了本领域的空白。所述步骤(6)中，预烘温度为95～110℃，预烘时间为1min，烘干温度为110～130℃，烘干时间为3min，高温定型温度为200～230℃，定型时间为5min。步骤(6)中，所述预烘、烘干和高温定型通过拉幅定型机完成。除此之外，上述复合过滤材料的制备方法的其他步骤均可参考现有技术完成，如现有技术cn111804063a一种耐高温过滤材料的制备方法中公开的相关工艺参数；如步骤(2)中所述气流成网工艺，具体可以为：①纤维开包；②纤维开松-采用空气流输送纤维，以形成纤维杂乱排列的均匀纤网；纤维混合；③纤维除杂；④纤维混合后喂入高速会装的锡林；⑤纤维脱落，气流输送纤维凝聚成纤维网；⑥输出纤维网-由气流均匀输送凝聚在网帘上，形成三维分布，纵横向强力差异小的纤维网。本发明中，对位芳纶纳米纤维复合采用的是浸渍法，通过调节对位芳纶纳米纤维分散液浓度，可以很好的量化对位芳纶纳米纤维复合用量，且浸渍后纳米纤维均匀分布在熔喷非织造材料表面，复合效果更好，易于实现工业化生产；较涂覆工艺，干燥时间短，均匀性好，利于工业化生产；本发明的设备简单，易于操作，此方法明显提高了过滤材料的过滤性能、力学性能，经检测纵向拉伸强力和横向拉伸强力都在2200n以上，应用于袋式除尘技术后烟气出口烟尘浓度降低至20mg/nm3以下。具体实施方式以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围，除特殊说明外，下述实施例中均采用常规现有技术完成。下述实施例所采用芳纶1414纱线，选用山东聚芳新材料股份有限公司牌号n芳纶1414纱线；pps纱线，选用日本宝理1140a6pps纱线；对位芳纶纳米纤维分散液由专利cn106750265a或cn105153413a公开的制备方法制备得到，所用对位芳纶纳米纤维分散液本体重量浓度为0.1‰-5‰，比浓对数粘度控制在2～4dl/g。实施例1一种复合过滤材料及其制备方法，包括如下步骤：(1)将经纱pps纱线和纬纱芳纶1414纱线相互垂直交织制成基布；其中，经纱密度：纬纱密度＝1:1，基布克重320g/m2。(2)将芳纶1414纤维经气流成网工艺制成芳纶1414纤维层；①开松：通过开松机对芳纶1414纤维进行开松，使其达到蓬松状态；②梳理：送入梳理机梳理成纤网；③铺网：使用铺网机进行铺网；(3)基布上、下面铺网叠放上述芳纶1414纤维层，初步预针刺；(4)主针刺，制成过滤材料；该过滤材料，第一层为芳纶1414纤维层，克重为140g/m2；第二层为基布，所述基布由步骤(1)制成，克重为320g/m2；第三层为芳纶1414纤维层，克重为140g/m2。上述步骤均可以参考现有技术cn111804063a一种耐高温过滤材料的制备方法中公开的相关技术方案；(5)循环浸渍烘干处理；将步骤(4)的过滤材料在浸渍液中浸渍2次，每次在浸渍液中停留时间15s，浸渍温度30℃，烘干温度110℃，烘干时间1min，所用对位芳纶纳米纤维分散液本体重量浓度为1‰，比浓对数粘度控制在2dl/g；(6)在拉幅定型机中预烘，烘干和高温定型。控制预烘温度为100℃，时间1min，烘干温度120℃，时间3min，高温定型温度为210℃，时间5min。实施例2实施例2与实施例1基本相同，唯一区别在于浸渍处理工艺不同。实施例3实施例3与实施例1基本相同，唯一区别在于浸渍处理工艺不同。实施例4实施例4与实施例1基本相同，唯一区别在于浸渍处理工艺不同。对比例对比例具体制备步骤为实施例1中的步骤1-4，不再进行浸渍处理。上述浸渍工艺的不同如下表所述：浸渍处理工艺对比例实施例1实施例2实施例3实施例4浸渍次数0281220浸渍停留时间/s——15201025浸渍温度/℃——20283030anf浓度/‰——10.10.50.2anf粘度/dl·g-1——2.02.532.5利用上述不同的浸渍工艺最终获得的复合过滤材料性能如下：在环境温度为26℃，相对湿度为65％的实验条件放置24小时后，剪裁成尺寸为30cm×5cm的测试样品，并使用电子织物强力仪，根据gb/t3923测定样品的纵向拉伸强力和横向拉伸强力，具体数据见下表。强力对比例实施例1实施例2实施例3实施例4横向强力/n21052230219823752630纵向强力/n22102297225624112691除此之外，上述对比例和实施例获得材料其长期使用温度最高均可达220℃，发明人还对上述获得的复合过滤材料进行了过滤效率检测：依据gb/t5468-1991锅炉烟尘测试方法，进行烟气出口烟尘浓度的测试，具体数据见下表。烟尘浓度对比例实施例1实施例2实施例3实施例4mg/nm33219201725由上述两个表格可见随浸渍次数增加，材料的拉伸强力增加，但是浸渍次数增加至一定程度，容易堵塞过滤材料孔径，反而导致烟气出口烟尘浓度增加。因此上述实施例3的浸渍条件获得的过滤材料性能更加均衡。当前第1页12