微滤膜过滤工业用油

3．2．2吸油滤料非织造吸油材料因其固有的性质而越来越多地被用于石油泄漏中。非织造吸油网状材料在结构上具有重要特性：微小孔隙可增强芯吸能力和保持能力。粘合的网状结构具有高强度，可确保吸附材料在某些恶劣条件下也能使用。非织造吸附材料的完整性降低了使用成本和回收成本。非织造吸油材料主要由熔喷工艺制得，主要原料是丙纶。因为丙纶具有极佳的疏水亲油性，再加上熔喷非织造布的微小孔隙结构，使滤料的吸油量大(为自重的5～10倍)，吸油速度快，并且耐酸耐碱。非织造过滤材料相对于机织物和针织物，非织造布的三维立体结构使其在过滤方面有更为明显的优势。当介质流经过滤材料时，非织造布滤材的网状孔隙加强—了分散效果，从而提高了过滤效果。非织造布加工方法多样，可以按照过滤材料的密度梯度需要来设计最佳的纤维曲径系统，生产更为合理经济【j1。非织造布原料范围广是其又一优势，且纤维的长度、细度在加工中都不受限制，主要原料有合成纤维如聚酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、芳族聚酰亚胺(P84)、偏芳族聚酰胺(Nomex)、三聚氰胺(Basofil)、玻璃纤维、陶瓷纤维等，天然纤维如羽毛纤维、黄麻、椰壳纤维等。非织造滤材可以加工成高度蓬松的产品，也可以制成紧密型产品；可以加工成普通的薄型产品，也可以制成特殊的超厚型产品；可以在常温常态下使用，也可以在高温下使用，具有广阔的发展前景影响过滤效率的因素2．1非织造布结构非织造布结构[2]与其过滤效率有密切关系，有研究[3]结果表明，非织造布孔隙率越小，过滤效率越高，因为孔隙率越小，纤维填充率越大，对粒子的干涉作用越强，捕集效率越高。而随着纤维直径的增大，非织造布的过滤效率降低，这是由于纤维越粗，纤维比表面积越小，纤维对微粒的阻拦作用越弱，使其过滤性能变差。比较针刺非织造过滤材料与熔喷非织造过滤材料的孔径与过滤性能的关系_4_，结果表明：针刺法孔径分布分散程度高，加工形成的微孔较大且孔隙多，有很高的孔隙率，从而过滤效率低；而熔喷法的微孔小而多，纤维对颗粒物起到强烈的截留和阻筛作用，加之孔隙率较低，透气I生较差，从而过滤效率高。2．2微粒尺寸和形状当过滤材料过滤多分散的微粒时，在几种过滤机理作用下'比较小的微粒由于扩散作用而先在纤维上沉积，所以当粒径由小到大时，扩散效率逐渐减弱，比较大的微粒则在拦截和惯性作用下沉积。这样，与粒径有关的效率曲线就有一个最低点，这一点粒径下的总效率最小，因而这种微粒是最不容易在过滤器中被捕集的微粒【5_。不规则的微粒比圆形微粒与纤维的几率大，沉积的几率也随之增大。汽车用过滤材料非织造布过滤材料在汽车工业中已占有较大的市场份额【8l，其中滤芯和空气过滤器的用量最大，约占总应用量的65％～70％左右汽车空气过滤器用来减少进入发动机的空气中尘粒，减少汽缸磨损，提高发动机使用寿命。传统的汽车空气过滤器的滤材是纸质的，效率低、阻力大、耐破度差、使用寿命短。用非织造布代替纸质，制成空气过滤器，具有过滤效率高、阻力低、耐破度强，使用寿命长等特点。汽车空气过滤器用非织造布一般选用涤纶与维纶为原料短纤维为原料，采用针刺与浸渍粘合相结合的工艺进行生产。在丙烯酸酯粘合剂中加适量热固性树脂。产品技术指标：定重140~160g／m；强力(纵横向)300N／5cm；过滤效率75％；初阻力35Pa；滤速0．13m／s。汽车柴油过滤材料用于过滤柴油发动机的燃料。非织造柴油过滤材料选用耐热性较高的合成纤维，如涤纶等为原料，经气流成网制得各向同性的纤维网后，用浸渍粘合粘合法工艺制成；所使用的粘合剂也应能耐受所使用温度。汽车柴油过滤材料定重为100～150g／m2；~右，要求能耐温180℃，且长期使用不变形。‘汽车机油过滤材料用于过滤汽车发动机润滑系统中的机油，要求有较高耐温性能(耐180oC以上)与较高的强度，一般选用涤纶、芳砜纶等纤维，采用粘合法非织造生产工艺，必须浸渍耐温、耐油粘合剂、如酚醛、尿醛等。有些产品还必须经过轧光工艺整理。4展望随着电子、仪表、仪器、医药、汽车工业的迅速发展，对空气、油、水的过滤材料的需求量和技术要求越来越高，采用传统的纺织品已经很难满足要求，非织造布被广泛应用到过滤材料领域。随着非织造布向复合化、微细旦化方向发展，使得非织造过滤材料的过滤性能大幅提高，在过滤材料领域非织造布滤材将发挥越来越重要的作用。从市场调研及查阅的文献来看,目前汽车机油过滤材料的制备技术主要集中在国外,而国内所用汽车机油过滤材料主要依赖于进口。并且一些国产汽车机油过滤材料的过滤效率差、使用寿命短。为了满足国内市场对汽车机油过滤材料的使用要求,以及打破国外对机油过滤材料制备技术的垄断,有必要采用新的原料或技术,依靠自己的研发能力来制备新型国产汽车机油过滤材料及滤清器。为此,本文主要进行了以下工作。(1)通过对常用汽车机油过滤材料的结构及性能比较发现,机油过滤材料均是多孔材料,具有较好的孔隙特点,纤维呈现三维杂乱排列。要实现较好过滤效果必须具有较小的纤维直径、较小的孔径、较大的孔隙率、较小的厚度和定量、较大的透气率、较大的断裂强力及断裂伸长。通过对实际使用前后汽车机油过滤材料和空气过滤材料的结构及性能进行比较,使用后机油过滤材料及空气过滤材料的平均孔径均减小,厚度和定量均增加,透气率减小。2．2种类及应用非织造材料原材料来源广泛，加工方法灵活多变，所以其产品种类繁多、结构多样，分类方法多种多样，根据载流体的状态，可分为气体过滤、液体过滤及固体过滤等；根据过滤颗粒的尺寸和浓度大小分为粗滤、精滤及超细过滤等。笔者主要根据不同的加工工艺进行如下分类。(1)针刺加工。性能特点：强力大、孑L隙率高、孑L隙小且均匀、过滤效率高等。应用领域：主要应用于高温含尘气体过滤、污水净化、油漆净化等。纤维原料：大多纤维都能加工如聚酯、聚丙烯及聚酰亚胺类耐高温纤维等。(2)水刺加工。性能特点：柔软、蓬松度好、良好的吸收性、孔隙紧密、纳污能力强等。应用领域：水刺擦布、水刺合成革基布、医用水刺及婴儿尿布等。纤维原料：棉、粘胶、聚酯、Lyocell、甲壳质纤维、超细纤维、真丝等。(3)熔喷加工。性能特点：纤维细、孔隙分布均匀、结构蓬松、比表面积大等。应用领域：血液过滤、汽车用过滤介质、水处理等过滤。纤维原料：主要采用聚丙烯纤维。(4)纺粘加工。性能特点：高强力、孑L隙率高、容污量大等。应用领域：冶金、水泥、煤炭、化工等过滤行业。纤维原料：多采用聚丙烯(PP)及聚酯(PET)纤维。(5)静电纺。性能特点：比表面积大、孔隙率和内部孔隙具有良好的连通性等。应用领域：主要用于高效空气过滤材料、吸附性过滤材料，但液体过滤有待研发。纤维原料：聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSU)等。(6)湿法加工。性能特点：蓬松度高且易调节，有利于控制过滤材料过滤效率和过滤阻力等。应用领域：过滤纸及过滤袋如热封型茶叶袋纸、干燥剂袋纸等。纤维原料：品种十分广泛，如棉短绒、维纶、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维等。(7)复合加工。性能特点：具有“1+12”的特点。应用领域：被广泛应用于过滤行业。纤维原料：纤维材料来源广泛。2滤油材料的过滤机理滤油材料的作用是有效地去除油中的固体颗粒。湿法非织造滤油材料具有由纤维和通道组成的迷宫式结构，不像金属丝网那样有很精细的直通式孑L径。迷宫式结构加上流体中伴生的物理力，共同构成了滤油材料的过滤功能，其过滤机理主要有4种。(1)拦截机理。当过滤材料所有孔径d都小于油中杂质的颗粒直径d时，即dd，则在过滤材料的进油口截留、捕捉颗粒，使得较大的颗粒被截留在外。拦截作用是由于杂质与孑L径的几何尺寸不同所产生的。(2)惯性机理。当d≥d时，杂质颗粒随油流穿过。因为孔道网络复杂，油流流动要屡经激烈的拐弯，当颗粒质量较大或速度较高时，由于惯性作用，颗粒脱离了引流线而沉积下来。(3)重力机理。与惯性机理相似，当d≥d时，在重力作用下颗粒脱离了油流而沉积到过滤材料上。(4)静电吸附机理。当dd时，杂质颗粒全部小于过滤材料孔径，除一部分可能顺流直下外，大部分仍会因静电而吸附在过滤材料上。由于种种原因，颗粒和过滤材料都可能带上电荷，发生吸附静电效应。产生电荷的原因有3种：一为过滤材料本身带电荷；二是在过滤材料过滤颗粒的过程中因摩擦产生电荷；三是由于颗粒与过滤材料之间相互感应产生电荷。第三种电荷电场强度弱，吸附力也较小；第一种电场较强，吸附力较大。一般杂质颗粒带负电荷，和过滤材料相互作用产生了一定的吸附力，颗粒在过滤材料的内部沉积下来。在过滤过程中，往往几种机理同时存在。油类的黏度较高时，油流穿行过滤材料孔径时的速度较慢，惯性和重力所产生的效应相对较小，拦截和吸附成为主要过滤机理。