нетканый материал

Формула изобретения

Нетканый материал, включающий два слоя, выполненных из модифицированных капроновых волокон, скрепленных иглопрокалыванием, один из которых выполнен из модифицированного капронового волокна мегалон, отличающийся тем, что другой слой выполнен из смеси анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом и катионообменного волокна на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полигилицидилметакрилатом при содержании последнего в смеси 30-70 мас. %, при этом соотношение слоев по массе составляет (0,2-0,4): 1.

Описание изобретения к патенту

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

Известен нетканый материал из анионообменного модифицированного волокна КМ-А1 [1] . Волокно КМ-А1 представляет собой привитой сополимер поликапроамида и полидиметиламиноэтилметакрилата.

Недостатком такого материала являются недостаточно высокие защитные свойства.

Наиболее близким решением является нетканый материал, включающий два слоя, выполненных из модифицированных капроновых волокон, скрепленных иглопрокалыванием, один слой выполнен из модифицированного капронового волокна мегалон [2]. Второй слой сформирован из смеси модифицированного анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиметиламиноэтилметакрилата и катионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полиметакриловой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%: модифицированное анионообменное волокно на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиметиламиноэтилметакрилата 40-60, катионообменное волокно на основе привитого сополимера поликапроамида и полиметакриловой кислоты 40-60, соотношение слоев по массе составляет (0,3-0,5):1.

Недостатком такого материала являются относительно невысокие защитные свойства, особенно по аэрозолям солей.

Задачей изобретения является повышение защитных свойств материала по аэрозолям растворимых солей.

Этот результат обеспечивается тем, что нетканый материал включает два слоя, выполненных из модифицированных капроновых волокон, скрепленных иглопрокалыванием, один из которых выполнен из модифицированного капронового волокна мегалон, другой слой выполнен из смеси анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом и катионообменного волокна на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полигилицидилметакрилатом при содержании последнего в смеси 30-70 мас.%, при этом соотношении слоев по массе составляет (0,2-0,4):1.

Анализ заявляемого материала и материала-прототипа показал, что оба материала содержат модифицированные поликапроамидные волокна, однако в состав заявляемого сорбционно-фильтрующего материала входят анионообменное волокно на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом и катионообменное волокно на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полигилицидилметакрилатом. Материал-прототип таких волокон в своем составе не имеет. Следовательно, заявляемый материал отвечает критерию "новизна".

Эффективность предлагаемого материала обусловлена тем, что он содержит анионообменное волокно на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом и катионообменное волокно на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полигилицидилметакрилатом в определенном соотношении и слой гидрофильного модифицированного капронового волокна мегалон при определенном соотношении слоев по массе. Введение в состав смеси катионообменного волокна с высокой статической обменной емкостью (СОЕ по NaOH до 4 мг-экв/г сух. волокна) и значительной нормальной влажностью (до 3,6%), обладающего способностью присоединять ионы металлов, а также анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом с СОЕ по HCI до 2,5 мг-экв/г сух. волокна и высокой нормальной влажностью (W до 5,7%) позволяет с высокой эффективностью улавливать аэрозоли растворимых солей.

В процессе газоочистки происходит растворение улавливаемых солей в воде, набухание ионообменных волокон с последующей диссоциацией, при этом положительно заряженные ионы металлов улавливаются катионообменным волокном, а отрицательно заряженные кислотные остатки - анионообменным волокном.

Введение в состав материала слоя гидрофильного модифицированного капронового волокна мегалон способствует дальнейшему повышению общей нормальной влажности материала, дополнительному набуханию ионообменных волокон, увеличению удельной поверхности контакта ионообменных волокон с очищаемой газовоздушной смесью, увеличению числа активных центров, участвующих в процессе поглощения, а следовательно, увеличению эффективности поглощения газов и повышению времени защитного действия.

В зонах контакта волокон, содержащих различные функциональные группы и имеющих различную гигроскопичность, возникает электрический потенциал, приводящий к лучшему взаимодействию полярных молекул поликапроамидных волокон с полярными молекулами сорбируемых газов и лучшему проникновению их вглубь материала. Это также повышает защитные свойства нетканого материала.

Выбор соотношения содержания катионообменного волокна в смеси и соотношения гидрофильного и анионообменного слоев в материале обусловлен тем, чтобы обеспечить высокие защитные свойства. При увеличении содержания катионообменного волокна в смеси выше 70% происходит уменьшение общей нормальной влажности материала, что понижает защитные свойства. При уменьшении его содержания ниже 30% наблюдается проскок аэрозоля через материал, обусловленный малым количеством активных центров. При увеличении соотношения гидрофильного и ионообменного слоев по массе наблюдается уменьшение воздухопроницаемости, а следовательно, увеличение аэродинамического сопротивления, а при уменьшении - ухудшаются защитные свойства.

Новые признаки, наличие в материале иоонообменного слоя, выполненного из смеси анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом и катионообменного волокна на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полигилицидилметакрилатом в оптимальном соотношении, и дополнительного гидрофильного слоя при оптимальном соотношении слоев по массе, обеспечивают сорбционно-фильтрующему материалу новое техническое свойство - способность эффективно улавливать аэрозоли солей металлов.

Авторам и заявителю не известно использование данных признаков с достижением такого же технического свойства, что свидетельствует о соответствии объекта критерию "изобретательский уровень".

Нетканый материал получают по иглопробивной технологии. Смесь ионообменных волокон и гидрофильное волокно прочесывают на отдельных чесальных машинах, формируют волокнистый холст на преобразователе прочеса, скрепляют на иглопробивной 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 CuСl₂ - 100 мг/м³, CuSO₄ - 100 мг/м³, FеCl₃ - 100 мг/м³, Fe SO₄ - 100 мг/м³, влажность ГВС - 80%).

Пример 1. Волокнистую смесь, содержащую 224 г анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом и 96 г катионообменного волокна на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полигилицидилметакрилатом, прочесывают на чесальной машине, 64 г гидрофильного волокна прочесывают на второй чесальной машине, формируют двухслойный волокнистый холст и скрепляют его на иглопробивной машине. Соотношение слоев по массе 0,2:1. Содержание катионообменного волокна в смеси - 30%. По стандартным методикам определены свойства материала.

Пример 2. Волокнистую смесь, содержащую 160 г анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом и 160 г катионообменного волокна на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полигилицидилметакрилатом, прочесывают на чесальной машине, 96 г гидрофильного волокна прочесывают на второй чесальной машине, формируют двухслойный волокнистый холст и скрепляют его на иглопробивной машине. Соотношение слоев по массе 0,3:1. Содержание катионообменного волокна в смеси - 50%. По стандартным методикам определены свойства материала.

Пример 3. Волокнистую смесь, содержащую 96 г анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом и 224 г катионообменного волокна на основе фосфорилированного привитого сополимера поликапроамида с полигилицидилметакрилатом, прочесывают на чесальной машине, 128 г гидрофильного волокна прочесывают на второй чесальной машине, формируют двухслойный волокнистый холст и скрепляют его на иглопробивной машине. Соотношение слоев по массе 0,4:1. Содержание катионообменного волокна в смеси - 70%. По стандартным методикам определены свойства материала.

Показатели свойств приведены в таблице.

Нетканый материал может применяться в качестве фильтрующего элемента газоочистных устройств.

Новое техническое свойство обеспечивает достижение положительного эффекта- повышение надежности защиты.

Материал обладает высокой эффективностью улавливания аэрозолей солей (время защитного действия по СuСl₂ до 19,57 ч), значительной механической прочностью (разрывная нагрузка до 232 Н), достаточной воздухопроницаемостью (до 258 дм³/м²с).

Источники информации

1. Татарников М.К., Мкртычев К.Н., Желтобрюхов В.Ф. и др. Основы технологического процесса получения волокон с хемосорбционными свойствами из привитых сополимеров поликапроамида // Химические волокна, 1986, 6, с.35-36.

2. A. C. 1682431. Нетканый материал. Желтобрюхов В.Ф., Мензелинцева Н.В. , Морозенко Т.Ф. Опубл. в БИ 37, 1991 - прототип.