НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2003 года по МПК D04H13/00 

Изобретение относится к области изготовления фильтрующих нетканых материалов и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов газоулавливающих установок.

Известен нетканый материал, состоящий из волокнистого холста из анионообменного модифицированного поликапроамидного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и диметиламиноэтилметакрилата (КМ-А1), скрепленного петлями из пучков волокон самого холста [А.С. 1532624 "Нетканый материал", 1989] . Недостатком такого материала являются низкие защитные свойства по основным газам.

Наиболее близким решением является нетканый материал из волокнистого холста из смеси анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиметиламиноэтилметакрилата (КМ-А1) и анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиэтиламиноэтилметакрилата (КМ-А2), скрепленного петлями из волокон самого холста [патент РФ 2088711 "Нетканый материал", 1997 - прототип]. Недостатком такого материала являются невысокие защитные свойства, особенно по основным газам.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение защитных свойств материала по основным и по кислым газам за счет повышения статической обменной емкости и повышения общей влажности материала.

Поставленная задача обеспечивается тем, что нетканый материал, состоящий из волокнистого холста из анионообменного модифицированного полиамидного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиметиламиноэтилметакрилата (КМ-А1) и анионообменного модифицированного полиамидного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиэтиламиноэтилметакрилата (КМ-А2), скрепленного петлями из пучков волокон самого холста, дополнительно содержит катионообменное модифицированное полиамидное волокно на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полиглицидилметакрилатом (КМ-К2) при содержании его в материале (40-60) мас.%, а содержание анионообменного модифицированного полиамидного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиэтиламиноэтилметакрилата составляет (20-30) мас.%.

Анализ заявляемого материала и материала-прототипа показал, что оба материала содержат анионообменные модифицированные поликапроамидные волокна КМ-А1 и КМ-А2, однако в состав заявляемого материала входит катионообменное волокно на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полиглицидилметакрилатом (КМ-К2). Материал-прототип такого волокна в своем составе не имеет. Введение в состав смеси катионообменного волокна КМ-К2 с высокой статической обменной емкостью (СОЕ по NaOH до 4 мг-экв/г сух. волокна) и значительной нормальной влажностью (до 3,6%), а также присутствие анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом (КМ-А2) с СОЕ по HCl до 2,5 мг-экв/г сух. волокна и высокой нормальной влажностью (W до 5,7%) обуславливает высокую статическую обменную емкость материала и повышение общей влажности материала, что приводит к дополнительному набуханию ионообменных волокон. Последнее обстоятельство способствует повышению общей поверхности контакта с очищаемым газом и делает активные центры более доступными для газа-сорбата. Все это позволяет с высокой эффективностью улавливать как кислые, так и основные газы. При этом в зонах контакта волокон, содержащих различные функциональные группы и имеющих различную гигроскопичность, возникает электрический потенциал, приводящий к лучшему взаимодействую полярных молекул поликапроамидных волокон с полярными молекулами сорбируемых газов и лучшему проникновению их вглубь материала. Это также повышает защитные свойства ионита.

Выбор соотношения содержания катионообменного волокна КМ-К2 в материале обусловлен тем, чтобы обеспечить высокие защитные свойства по основным газам. При увеличении его содержания выше 60% происходит уменьшение общей нормальной влажности материала, что понижает защитные свойства. При уменьшении его содержания ниже 40% наблюдается понижение защитных свойств по основным газам, обусловленное малым количеством активных центров.

Выбор соотношения содержания анионообменного волокна КМ-А2 в материале обусловлен тем, чтобы обеспечить высокие защитные свойства по кислым газам. При увеличении его содержания выше 30% наблюдается понижение защитных свойств по кислым газам, что объясняется уменьшением количества активных центров. Понижение его содержания ниже 20% приводит к уменьшению защитных свойств как по кислым, так и по основным газам из-за уменьшения числа активных центров, а также понижения общей влажности материала.

Таким образом, наличие в материале анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом КМ-А2 и катионообменного волокна на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полиглицидилметакрилатом КМ-К2 в оптимальном соотношении обеспечивает повышение защитных свойств материала по основным и по кислым газам, что является новым техническим свойством заявляемого нетканого материала.

Нетканый материал получают по холстопрошивной безниточной технологии. Смесь волокон прочесывают на чесальной машине, формируют волокнистый холст на преобразователе прочеса, скрепляют на вязально-прошивной машине.

По стандартным методикам (ГОСТ 15902.1-80,15902.3-79, 12088-77,10185-75) определены свойства заявляемого материала и материала-прототипа в сопоставимых условиях (концентрация HCl - 100 мг/м³, HF - 2,5 мг/м³, SO₂ - 150 мг/м³, NH₃ - 25 мг/м³, влажность ГВС 80%).

Пример 1. Волокнистую смесь, содержащую 160 г анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиметиламиноэтилметакрилатом (КМ-А1), 80 г анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом (КМ-А2) и 160 г катионообменного волокна на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полиглицидилметакрилатом прочесывают на чесальной машине, формируют волокнистый холст и скрепляют его на вязально-прошивной машине. Содержание анионообменного волокна КМ-А2 - 20 мас.%, катионообменного волокна КМ-К2 - 40 мас.%. По стандартным методикам определены свойства материала.

Пример 2. Волокнистую смесь, содержащую 100 г анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиметиламиноэтилметакрилатом (КМ-А1), 100 г анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом (КМ-А2) и 200 г катионообменного волокна на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полиглицидилметакрилатом прочесывают на чесальной машине, формируют волокнистый холст и скрепляют его на вязально-прошивной машине. Содержание анионообменного волокна КМ-А2 - 25 мас.%, катионообменного волокна КМ-К2 - 50 мас.%. По стандартным методикам определены свойства материала.

Пример 3. Волокнистую смесь, содержащую 60 г анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиметиламиноэтилметакрилатом (КМ-А1), 120 г анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом (КМ-А2) и 240 г катионообменного волокна на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полиглицидилметакрилатом прочесывают на чесальной машине, формируют волокнистый холст и скрепляют его на вязально-прошивной машине. Содержание анионообменного волокна КМ-А2 - 30 мас.%, катионообменного волокна КМ-К2 - 60 мас.%. По стандартным методикам определены свойства материала.

Показатели свойств приведены в таблице.

Из анализа представленных данных видно, что заявленный нетканый материал в сравнении с прототипом обладает высокой эффективностью улавливания основных и кислых газов (время защитного действия по HCl до 33,6 час, по NH₃ до 6 час), значительной механической прочностью (разрывная нагрузка до 222 Н), достаточной воздухопроницаемостью (до 265 дм³/м² с).

Заявляемое изобретение относится к области изготовления фильтрующих нетканых материалов и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов газоулавливающих установок. Технической задачей заявляемого изобретения является повышение защитных свойств материала по основным и кислым газам за счет повышения статической обменной емкости и повышения общей влажности материала. Поставленная задача обеспечивается тем, что нетканый материал, состоящий из волокнистого холста из анионообменного модифицированного полиамидного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиметиламиноэтилметакрила (КМ-А1) и анионообменного модифицированного полиамидного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиэтиламиноэтилметакрилата (КМ-А2), скрепленного петлями из пучков волокон самого холста, дополнительно содержит катионообменное модифицированное полиамидное волокно на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полиглицидилметакрилатом при содержании его в материале 40-60 мас.%, а содержание анионообменного модифицированного полиамидного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиэтиламиноэтилметакрилата составляет 20-30 мас.% 1 табл.

Нетканый материал, состоящий из волокнистого холста из анионообменного модифицированного полиамидного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиметиламиноэтилметакрилата и анионообменного модифицированного полиамидного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиэтиламиноэтилметакрилата, скрепленного петлями из пучков волокон самого холста, отличающийся тем, что он дополнительно содержит катионообменное модифицированное полиамидное волокно на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полиглицидилметакрилатом при содержании его в материале 40-60 мас. %, а содержание анионообменного модифицированного полиамидного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиэтиламиноэтилметакрилата составляет 20-30 мас. %.