[發(fā)明專利]氣體過濾用聚丙烯腈纖維及其制備方法和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811235199.0
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN111085088B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設計）人: 張靜;沈志剛;李磊;繆金根
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: B01D53/22
• 分類號: B01D53/22;B01D67/00;B01D71/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種氣體過濾用聚丙烯腈纖維及其制備方法和應用，主要解決現(xiàn)有技術中存在的高溫氣體過濾、耐酸堿過濾、生產(chǎn)成本高等問題。通過采用一種氣體過濾用聚丙烯腈纖維，其特征在于所述纖維中含有丙烯腈、共聚單體，以占聚丙烯腈總的質(zhì)量百分比計，丙烯腈含量不小于99％，其中，共聚單體包括離子型共聚單體和非離子型共聚單體，離子型共聚單體和非離子型共聚單體的質(zhì)量比不小于1的技術方案，較好地解決了該問題，可用于高溫、酸堿氣體過濾工業(yè)應用中。

技術領域

本發(fā)明涉及一種氣體過濾用聚丙烯腈纖維及其制備方法和應用，更具體的說，本發(fā)明涉及一種用于高溫氣體過濾的聚丙烯腈纖維的制備方法。

背景技術

氣體顆粒過濾在一定程度上能夠降低PM2.5，減少空氣污染，優(yōu)化環(huán)境，特別是對于工業(yè)氣體過濾顯得尤為重要。氣體過濾材料的選擇廣泛，目前廣泛用于氣體過濾的材料主要有：聚丙烯腈纖維、芳綸纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維、碳纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維、聚酰亞胺纖維等。聚丙烯腈纖維具有抗酸堿、強度高、耐高溫、價格低廉等優(yōu)點，在氣體過濾袋、尤其是高溫有酸堿性氣體過濾，例如火力發(fā)電電廠尾氣過濾具有重要的作用。

聚丙烯腈纖維制備方式有多種，按其制備過程分為一步法和兩步法，其中一步法具有經(jīng)濟性高的優(yōu)點得到了廣泛的使用。以二甲基亞砜為溶劑的一步法制備聚丙烯腈纖維具有紡絲原液固含量高的優(yōu)點得到了很多企業(yè)的使用。

氣體過濾用聚丙烯腈纖維的制備過程包括聚合、脫單、脫泡、凝固成型、多級凝固牽伸、多級熱水牽伸、水洗、一次上油、干燥致密化、蒸汽牽伸、熱定型、等步驟。制備過程中的各個步驟均為影響纖維力學性能，最終影響到氣體過濾的效果。聚合原液的大分子結構是制備高性能聚丙烯腈短切纖維的核心，其最為關鍵的就是共聚組成配比，將直接影響獲得纖維的性能，最后影響到纖維的耐酸堿性。

國外專利GB1422860A、JP46031809B4公開了氣體過濾用纖維，但沒有明確共聚組成配比、選擇對纖維的耐酸堿性能的影響，更未明確耐酸性纖維應具備的化學結構，還存在明顯不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題之一是現(xiàn)有技術中存在的氣體過濾用的聚丙烯腈纖維不耐高溫、不耐酸堿、成本較高等問題。本發(fā)明提供一種氣體過濾用聚丙烯腈纖維，通過共聚單體配比及組成的選擇得到聚丙烯腈纖維，較好地解決了該問題。

本發(fā)明所要解決的技術問題之二是提供一種與解決技術問題之一相對應的氣體過濾用聚丙烯腈纖維的制備方法。

本發(fā)明所要解決的技術問題之三是提供一種與解決技術問題之一相對應的氣體過濾用聚丙烯腈纖維在氣體過濾中的應用。

為解決上述技術問題之一，本發(fā)明采用的技術方案如下：一種氣體過濾用聚丙烯腈纖維，其中，聚丙烯腈纖維分子結構中含有丙烯腈單元、共聚單體單元；以占聚丙烯腈總的質(zhì)量百分比計，丙烯腈單元含量不小于99％，所述共聚單體包括離子型共聚單體和非離子型共聚單體，離子型共聚單體和非離子型共聚單體的質(zhì)量比不小于1。

上述技術方案中，所述聚丙烯腈纖維由丙烯腈和所述共聚單體的共聚物制得，其中，所述離子型共聚單體優(yōu)選含有磺酸基團，包括但不限定優(yōu)選為含磺酸基團的苯乙烯磺酸鈉、甲基丙烯磺酸鈉等中的一種或兩種以上。

上述技術方案中，所述聚丙烯腈纖維由丙烯腈和所述共聚單體的共聚物制得，其中，所述中性共聚單體優(yōu)選為含丙烯基的酯類單體，包括但不限定優(yōu)選為丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯等中的一種或兩種以上。

為解決上述技術問題之二，本發(fā)明采用的技術方案如下：一種上述解決技術問題之一所述技術方案中任一所述的氣體過濾用聚丙烯腈纖維的制備方法，包括以下步驟：

(1)紡絲原液制備：將丙烯腈、共聚單體在引發(fā)劑存在下聚合得到聚合原液；將聚合原液經(jīng)脫單和脫泡后，經(jīng)過過濾得到紡絲原液；