摘要：綜述了高溫?zé)煔鈨艋牧鲜褂玫木郾搅蛎�、聚四氟乙烯、聚酰亞胺、芳綸1313、芳砜綸等新型合成纖維的性能特征、發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，展望了相關(guān)纖維生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)盡快提高產(chǎn)品性能。以滿(mǎn)足不斷擴(kuò)展的應(yīng)用需求。
關(guān)鍵詞：高溫，凈化，合成纖維
高耗能、高污染產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，由于空氣、水等環(huán)境污染帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失每年在1000億元以上[1]。高耗能、高污染產(chǎn)業(yè)的大氣污染物以高溫?zé)煔鉃橹饕卣鳎瑹焿m類(lèi)顆粒物為主要控制對(duì)象。為了有效解決高溫?zé)焿m氣體的凈化問(wèn)題，近年來(lái)，環(huán)保部門(mén)把袋式除塵技術(shù)列為優(yōu)先發(fā)展技術(shù)向社會(huì)大力推廣。
隨著袋式除塵技術(shù)的推廣應(yīng)用，我國(guó)對(duì)耐高溫的新型合成纖維的需求量也逐年遞增。目前，我國(guó)已有聚苯硫醚纖維、聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、芳香族聚酰胺類(lèi)纖維等新型合成纖維用于高溫?zé)煔鈨艋?/p>
1 聚苯硫醚纖維
聚苯硫醚纖維（PPS）是由美國(guó)Philips-Fikers公司在1979年首先研制成功，并在1983年投放市場(chǎng)，后來(lái)的日本東麗、東洋紡、帝人、以及德國(guó)的Bayer等公司均有PPS纖維上市。該類(lèi)樹(shù)脂具有部分結(jié)晶和可取向性，因此采用熔融紡絲方法，可生產(chǎn)長(zhǎng)絲，短絲，圓形絲和異性絲。
PPS纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)由交錯(cuò)排列的硫原子和對(duì)位取代苯環(huán)組成，每一個(gè)芳香環(huán)和一個(gè)對(duì)位的硫原子相互變換，大分子結(jié)構(gòu)具有極高的穩(wěn)定性。PPS纖維在高溫下具有優(yōu)良的強(qiáng)度、剛性及耐疲勞性，可在200℃~400℃下連續(xù)使用，其極限氧指數(shù)LOI為34%~35%。在200℃高溫空氣中，2000h后仍有90%的強(qiáng)度保持率，5000h后有70%的強(qiáng)度保持率，8000h后有60%的強(qiáng)度保持率[2]。莊玉玲[3]采用氣體實(shí)驗(yàn)法對(duì)PPS濾料在SO2氣體中腐蝕失效的過(guò)程進(jìn)行了研究，通過(guò)實(shí)驗(yàn)前后PPS濾料的機(jī)械特性、微觀特征和化學(xué)結(jié)構(gòu)的分析，認(rèn)為PPS對(duì)SO2氣體具有良好的耐腐蝕性。
孫亞頗[4]將PPS纖維制成PPS針刺氈并對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾效率、強(qiáng)度及透氣性能測(cè)試。結(jié)果表明，PPS針織氈性能達(dá)到高溫?zé)煔鈨艋膽?yīng)用要求，對(duì)于粒徑大于5μm的塵埃具有很好的過(guò)濾性能，過(guò)濾效率可達(dá)到100%；對(duì)于粒徑0.5～5μm的塵埃，過(guò)濾效率可達(dá)90%以上。
2 聚四氟乙烯（PTFE）纖維
PTFE材料在20世紀(jì)40年代投入工業(yè)生產(chǎn)，商品名為“特氟隆”（Teflon），其制品樣式多種多樣，其中用于高溫濾料的有PTFE纖維、微孔膜和浸漬液。PTFE纖維在1953由美國(guó)杜邦公司開(kāi)發(fā)，1957年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，制絲方法有乳液紡絲法、膜裂紡絲法、熔體紡絲法等。目前，國(guó)際上PTFE纖維主要生產(chǎn)廠商有美國(guó)杜邦公司、Gore公司、奧地利蘭精（Lenzing）公司、日本大金公司及東麗公司等。
PTFE纖維是氟聚合物纖維中最具代表性的高性能纖維，由相同的分子直鏈構(gòu)成的纖維，分子量大，聚合度在104數(shù)量級(jí)，PTFE纖維對(duì)高溫和化學(xué)作用的影響具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力。PTFE可在260℃下長(zhǎng)期使用，短時(shí)間內(nèi)可耐300℃高溫，極限氧指數(shù)（LOI）為95%，除了熔融的堿金屬、氟化介質(zhì)以及高于300℃的氫氧化鈉外，PTFE幾乎不受任何化學(xué)試劑腐蝕。羅章生[5]利用聚四氟乙烯優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕性能,研制了耐高溫針刺過(guò)濾材料。其實(shí)踐表明，100%聚四氟乙烯針刺過(guò)濾氈產(chǎn)品應(yīng)用于垃圾焚燒尾氣過(guò)濾除塵,使用效果良好。因此，PTFE很適合做高溫過(guò)濾材料，能夠在惡劣環(huán)境下凈化高溫?zé)煔鈃。
3聚酰亞胺纖維
聚酰亞胺纖維商品名為P84，是奧地利Lenzing公司生產(chǎn)的一種合成纖維。
聚酰亞胺聚合物屬于高性能聚合物，具有高斷裂強(qiáng)度，在高模量下呈低伸長(zhǎng)率，同時(shí)具有優(yōu)良的耐熱性和阻燃性。P84纖維的極限氧指數(shù)（LOI）達(dá)到38%，玻璃化溫度是315℃，纖維可在250℃溫度下長(zhǎng)期使用，纖維不會(huì)熔融。P84纖維有良好的耐酸性，但是堿對(duì)P84纖維有很大的腐蝕作用，P84纖維屬于縮聚型纖維，不耐水解，在高溫高濕及酸堿環(huán)境下易發(fā)生水解。P84纖維具有優(yōu)良的集塵性能，常常將P84與其他纖維混紡制成過(guò)濾材料。工業(yè)上有將一層聚酰亞胺纖維與PTFE、PPS、芳綸1313纖維結(jié)合，制成復(fù)合結(jié)構(gòu)產(chǎn)品[6]。
鄧洪等[7]利用聚酰亞胺纖維橫截面不規(guī)則、比表面積大的特點(diǎn)，與玻纖復(fù)合，通過(guò)梳理、針刺、化學(xué)處理等工序而制成的新型過(guò)濾材料，達(dá)到提高使用性能和降低產(chǎn)品成本的目的，其工程應(yīng)用實(shí)例表明，該過(guò)濾氈的高溫?zé)煔鈨艋阅軆?yōu)異，使用壽命較長(zhǎng)。
4 芳綸1313
芳綸1313纖維是由美國(guó)杜邦公司于60年代初發(fā)明并工業(yè)化生產(chǎn)的間位芳香族聚酰胺纖維，產(chǎn)品注冊(cè)為Nomex（諾美克斯），國(guó)內(nèi)則稱(chēng)為芳綸1313。芳綸1313纖維具有優(yōu)異的耐高溫和阻燃性能、良好的可紡性和尺寸穩(wěn)定性，是目前技術(shù)成熟，使用廣泛的阻燃纖維。目前，商業(yè)化的芳綸1313纖維有杜邦（DuPont）的Nomex，帝人的Conex，尤尼吉卡的Apyeil和俄羅斯的Fenilon纖維，其國(guó)際市場(chǎng)主要由美國(guó)杜邦公司和日本帝人公司兩家控制[8]。
芳綸1313最突出的特點(diǎn)就是耐高溫，可在220℃下長(zhǎng)期使用而不老化，而且尺寸穩(wěn)定性極佳，在250℃條件下熱收縮率僅為1%，短時(shí)間暴露于300℃下也不會(huì)收縮、脆化或者熔融，在超過(guò)370℃條件下才開(kāi)始分解，400℃開(kāi)始碳化。芳綸1313阻燃性好，其極限氧指數(shù)大于28%，屬于難燃纖維，不會(huì)在空氣中燃燒，具有自熄性，這種源于本身分子結(jié)構(gòu)的固有特性使芳綸1313永久阻燃，有“防火纖維”之稱(chēng)。芳綸1313的化學(xué)結(jié)構(gòu)異常穩(wěn)定，可耐大多數(shù)高濃度無(wú)機(jī)酸及其他化學(xué)品的腐蝕、抗水解作用和蒸汽腐蝕。
劉書(shū)平[9]研制了一種芳綸纖維階梯度耐高溫針刺過(guò)濾氈，該過(guò)濾氈為層狀結(jié)構(gòu)，在芳綸纖維機(jī)織布的上、下表面分別粘貼芳綸纖維層、芳綸混合纖維層，在芳綸纖維層的上表面再粘貼一芳綸細(xì)旦纖維層，其優(yōu)點(diǎn)是耐高溫，使用溫度為204℃，瞬間使用溫度為240℃；產(chǎn)品孔徑結(jié)構(gòu)成梯度變化，實(shí)現(xiàn)表層與深層結(jié)合過(guò)濾，過(guò)濾效率高，運(yùn)行阻力低；產(chǎn)品使用壽命長(zhǎng)。
5芳砜綸（PSA）
芳砜綸簡(jiǎn)稱(chēng)為PSA，是我國(guó)自行開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一種芳香族聚酰胺類(lèi)纖維，大分子主鏈上有苯撐、間苯撐、酰胺基（–NHCO–）及砜基（–SO2–）構(gòu)成[10]。由于芳砜綸既有對(duì)位又有間位的結(jié)構(gòu)，大分子主鏈上存在強(qiáng)吸收電子的砜基基團(tuán)，硫原子處于最高氧化狀態(tài)，同時(shí)通過(guò)苯環(huán)的雙鍵共軛，顯著降低酰胺基上氮原子的電子云密度，所以PSA纖維具有更優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)性。
PSA纖維熱分解溫度約為420℃，可在250℃條件下連續(xù)使用。PSA纖維在300℃熱空氣中的熱收縮率僅為2.0%，PSA過(guò)濾材料的抗熱收縮性能明顯好于其他常用耐高溫纖維過(guò)濾材料，表現(xiàn)出極佳的高溫尺寸穩(wěn)定性[11]。PSA是縮聚型聚合物，在一定溫濕度和酸堿環(huán)境下，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成纖維化學(xué)腐蝕，強(qiáng)度下降。PSA穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)使其具有良好的抗氧化性。
純PSA纖維濾料的透氣性和阻力系數(shù)性能優(yōu)于目前廣泛使用的高溫?zé)煔鈨艋梅季]過(guò)濾材料，是一種耐250℃高溫的新型煙氣凈化用過(guò)濾材料。在工業(yè)爐窯煙氣凈化領(lǐng)域應(yīng)用前景良好。
6結(jié)語(yǔ)
隨著國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格和節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)觀念的深入人心，高溫?zé)煔鈨艋美w維的市場(chǎng)潛力巨大。而各種工業(yè)爐窯所排放出來(lái)的煙氣不僅溫度高，而且成分復(fù)雜，對(duì)凈化使用的纖維具有較高的要求。因此，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)革新，進(jìn)一步提高產(chǎn)品性能，使高溫?zé)煔鈨艋美w維的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
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（中國(guó)纖檢）
