摘要：綜述了高溫煙氣凈化材料使用的聚苯硫醚、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、發展和應用現狀，展望了相關纖維生產企業應盡快提高產品性能。以滿足不斷擴展的應用需求。

關鍵詞：高溫，凈化，合成纖維

高耗能、高污染產業的發展，帶來了嚴重的環境污染問題，由于空氣、水等環境污染帶來的經濟損失每年在1000億元以上[1]。高耗能、高污染產業的大氣污染物以高溫煙氣為主要特征，煙塵類顆粒物為主要控制對象。為了有效解決高溫煙塵氣體的凈化問題，近年來，環保部門把袋式除塵技術列為優先發展技術向社會大力推廣。

隨著袋式除塵技術的推廣應用，我國對耐高溫的新型合成纖維的需求量也逐年遞增。目前，我國已有聚苯硫醚纖維、聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、芳香族聚酰胺類纖維等新型合成纖維用于高溫煙氣凈化。

1 聚苯硫醚纖維

聚苯硫醚纖維（PPS）是由美國Philips-Fikers公司在1979年首先研制成功，并在1983年投放市場，后來的日本東麗、東洋紡、帝人、以及德國的Bayer等公司均有PPS纖維上市。該類樹脂具有部分結晶和可取向性，因此采用熔融紡絲方法，可生產長絲，短絲，圓形絲和異性絲。

PPS纖維的化學結構由交錯排列的硫原子和對位取代苯環組成，每一個芳香環和一個對位的硫原子相互變換，大分子結構具有極高的穩定性。PPS纖維在高溫下具有優良的強度、剛性及耐疲勞性，可在200℃~400℃下連續使用，其極限氧指數LOI為34%~35%。在200℃高溫空氣中，2000h后仍有90%的強度保持率，5000h后有70%的強度保持率，8000h后有60%的強度保持率[2]。莊玉玲[3]采用氣體實驗法對PPS濾料在SO2氣體中腐蝕失效的過程進行了研究，通過實驗前后PPS濾料的機械特性、微觀特征和化學結構的分析，認為PPS對SO2氣體具有良好的耐腐蝕性。

孫亞頗[4]將PPS纖維制成PPS針刺氈并對其進行過濾效率、強度及透氣性能測試。結果表明，PPS針織氈性能達到高溫煙氣凈化的應用要求，對于粒徑大于5μm的塵埃具有很好的過濾性能，過濾效率可達到100%；對于粒徑0.5～5μm的塵埃，過濾效率可達90%以上。

2 聚四氟乙烯（PTFE）纖維

PTFE材料在20世紀40年代投入工業生產，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由美國杜邦公司開發，1957年實現工業化生產，制絲方法有乳液紡絲法、膜裂紡絲法、熔體紡絲法等。目前，國際上PTFE纖維主要生產廠商有美國杜邦公司、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成的纖維，分子量大，聚合度在104數量級，PTFE纖維對高溫和化學作用的影響具有極強的適應能力。PTFE可在260℃下長期使用，短時間內可耐300℃高溫，極限氧指數（LOI）為95%，除了熔融的堿金屬、氟化介質以及高于300℃的氫氧化鈉外，PTFE幾乎不受任何化學試劑腐蝕。羅章生[5]利用聚四氟乙烯優異的耐高溫、耐腐蝕性能,研制了耐高溫針刺過濾材料。其實踐表明，100%聚四氟乙烯針刺過濾氈產品應用于垃圾焚燒尾氣過濾除塵,使用效果良好。因此，PTFE很適合做高溫過濾材料，能夠在惡劣環境下凈化高溫煙氣]。

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，具有高斷裂強度，在高模量下呈低伸長率，同時具有優良的耐熱性和阻燃性。P84纖維的極限氧指數（LOI）達到38%，玻璃化溫度是315℃，纖維可在250℃溫度下長期使用，纖維不會熔融。P84纖維有良好的耐酸性，但是堿對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境下易發生水解。P84纖維具有優良的集塵性能，常常將P84與其他纖維混紡制成過濾材料。工業上有將一層聚酰亞胺纖維與PTFE、PPS、芳綸1313纖維結合，制成復合結構產品[6]。

鄧洪等[7]利用聚酰亞胺纖維橫截面不規則、比表面積大的特點，與玻纖復合，通過梳理、針刺、化學處理等工序而制成的新型過濾材料，達到提高使用性能和降低產品成本的目的，其工程應用實例表明，該過濾氈的高溫煙氣凈化性能優異，使用壽命較長。

4 芳綸1313

芳綸1313纖維是由美國杜邦公司于60年代初發明并工業化生產的間位芳香族聚酰胺纖維，產品注冊為Nomex（諾美克斯），國內則稱為芳綸1313。芳綸1313纖維具有優異的耐高溫和阻燃性能、良好的可紡性和尺寸穩定性，是目前技術成熟，使用廣泛的阻燃纖維。目前，商業化的芳綸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，其國際市場主要由美國杜邦公司和日本帝人公司兩家控制[8]。

芳綸1313最突出的特點就是耐高溫，可在220℃下長期使用而不老化，而且尺寸穩定性極佳，在250℃條件下熱收縮率僅為1%，短時間暴露于300℃下也不會收縮、脆化或者熔融，在超過370℃條件下才開始分解，400℃開始碳化。芳綸1313阻燃性好，其極限氧指數大于28%，屬于難燃纖維，不會在空氣中燃燒，具有自熄性，這種源于本身分子結構的固有特性使芳綸1313永久阻燃，有“防火纖維”之稱。芳綸1313的化學結構異常穩定，可耐大多數高濃度無機酸及其他化學品的腐蝕、抗水解作用和蒸汽腐蝕。

劉書平[9]研制了一種芳綸纖維階梯度耐高溫針刺過濾氈，該過濾氈為層狀結構，在芳綸纖維機織布的上、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旦纖維層，其優點是耐高溫，使用溫度為204℃，瞬間使用溫度為240℃；產品孔徑結構成梯度變化，實現表層與深層結合過濾，過濾效率高，運行阻力低；產品使用壽命長。

5芳砜綸（PSA）

芳砜綸簡稱為PSA，是我國自行開發具有自主知識產權的一種芳香族聚酰胺類纖維，大分子主鏈上有苯撐、間苯撐、酰胺基（–NHCO–）及砜基（–SO2–）構成[10]。由于芳砜綸既有對位又有間位的結構，大分子主鏈上存在強吸收電子的砜基基團，硫原子處于最高氧化狀態，同時通過苯環的雙鍵共軛，顯著降低酰胺基上氮原子的電子云密度，所以PSA纖維具有更優異的熱穩定性和耐化學性。

PSA纖維熱分解溫度約為420℃，可在250℃條件下連續使用。PSA纖維在300℃熱空氣中的熱收縮率僅為2.0%，PSA過濾材料的抗熱收縮性能明顯好于其他常用耐高溫纖維過濾材料，表現出極佳的高溫尺寸穩定性[11]。PSA是縮聚型聚合物，在一定溫濕度和酸堿環境下，容易發生化學反應，造成纖維化學腐蝕，強度下降。PSA穩定的分子結構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性能優于目前廣泛使用的高溫煙氣凈化用芳綸過濾材料，是一種耐250℃高溫的新型煙氣凈化用過濾材料。在工業爐窯煙氣凈化領域應用前景良好。

6結語

隨著國家環保標準的日趨嚴格和節能減排、清潔生產觀念的深入人心，高溫煙氣凈化用纖維的市場潛力巨大。而各種工業爐窯所排放出來的煙氣不僅溫度高，而且成分復雜，對凈化使用的纖維具有較高的要求。因此，相關生產企業應加強技術革新，進一步提高產品性能，使高溫煙氣凈化用纖維的應用領域不斷擴大。

參考文獻：

[1]王冬梅，鄧洪，吳純，等.高溫過濾材料的應用及發展趨勢[J].中國環保產業，2009（6）：24-29.

[2] 王樺. 聚苯硫醚纖維的發展現狀及應用[J]. 產業用紡織品, 2007, (7): 1-4.

[3] 莊玉玲. PPS濾料在SO2氣體作用下的耐腐蝕性研究[J]. 安全與環境學報, 2008, 8(1): 51-55.

[4] 孫亞頗, 焦曉寧. 聚苯硫醚針刺氈在高溫除塵上的應用性能研究[J]. 合成纖維, 2010(5): 6-8.

[5] 羅章生. 100%聚四氟乙烯針刺過濾材料制作方法初探[J]. 產業用紡織品, 2009, (4): 10-13.

[6] H.griesser .P84聚酰亞胺纖維在非織造業中的應用[J].產業用紡織品，2000（3）：40-42

[7] 鄧洪, 嚴榮樓, 徐濤, 等. 新型玻纖/P84復合針刺氈的開發及應用[J]. 中國環保產業, 2009, (5): 35-37

[8] 鄒振高，王西亭，施楣梧.芳綸1313纖維技術現狀與進展[J].紡織導報，2006（6）：49-52.

[9] 劉書平. 芳綸纖維階梯度耐高溫針刺過濾氈[P]. 中國, 200920069076

[10]王新威，胡祖明，劉兆峰.芳香族耐高溫纖維及主要品種性能[J].材料導報，2007,21（5）：53-58.

[11] 元新艷，沈恒根，王振華.芳砜綸過濾材料在高溫煙氣凈化中的穩定性分析[J].產業用紡織品，2010（7）：27-30.

（中國纖檢）