高性能非织造过滤材料与土工布技术进展

柳静献
       东北大学滤料检测中心主任、教授

||高性能非织造过滤材料技术
       目前高性能过滤材料被用于减少烟尘排放、控制工业雾霾的核心材料，已成为钢铁、水泥、燃煤电站、垃圾焚烧、化工、有色冶炼等重污染行业烟尘控制中的最重要技术手段。
       与国外、甚至发达国家相比，中国由于烟尘排放标准严格、所用煤种及原料多变、设备运行平稳性差、管理与运营水平不高，导致烟尘条件严苛，这就对滤料的安全可靠、低阻高效应用提出更高的要求，中国滤料已经走在世界前列。
       目前袋除尘及滤料承担着从总尘排放控制到PM2.5微细粒子控制的升级，排放浓度也正在进入10乃至5mg/Nm3时代；国内滤料在经过从机织布、绒布到针刺毡的工艺进步，正在向水刺毡过渡；基于超细纤维、海岛纤维、纳米纤维的滤料正逐渐进入大规模应用领域；各种耐温、耐腐高性能纤维的应用也使滤料的可靠性大大提高，袋除尘滤料成为控制工业尘源的最重要材料。

||发展趋势
       鉴于中国雾霾及烟尘控制的巨大压力，目前滤料发展有几个技术趋势：
       （1）高效低阻滤料：高效与低阻是滤料研发中两个相互制约的参数，超细纤维滤料、海岛纤维滤料、纳米纤维滤料都试图减小纤维直径，提高过滤效率及过滤精度；
       水刺毡滤料、熔喷滤料及纺粘滤料则从加工工艺方面降低刺孔直径，降低纤维细度，改善滤料表面，达到提高效率、改善清灰性能的目的；
       高密面层、覆膜滤料、浸渍滤料、微孔滤料则通过对滤料结构设计及后处理来提效降阻，同时增加耐久性。
       （2）高可靠性长寿命滤料：鉴于中国烟气的严苛条件，为保证滤料的使用寿命，以PTFE基布为主，把PTFE纤维与PPS纤维、聚酰亚胺纤维及其它高性能混纺，再经过PTFE浸渍的滤料已经成为主流，而且巨大的需求市场所致PTFE纤维价格下滑更加剧了PTFE纤维的大量混用。但要看到PTFE在高温时的热蠕变对滤料可能带来的不利影响。
       （3）超高耐温滤料：由于目前滤料耐温通常在270℃之下，而烟气脱硝催化剂的温度窗口又在350℃以上，因此袋除尘器被布置在烟气脱硝之后，这就导致了催化剂经常被粉尘覆盖污染、甚至中毒失效的弊端。因此研发适合脱硝温度的高耐温滤料也是未来技术发展方向之一。

杨广庆
石家庄铁道大学教授、中国土工合成材料工程协会秘书长

||高强度、耐环境土工布技术
       土工布基于具备隔离、反滤、排水和加筋等良好的功能特性，在高速铁路、机场、港口、沿海滩涂、围垦、环保等各种工程领域中得到了广泛的应用与推广。
       目前常见的聚酯土工布耐酸碱性能较差，在碱性环境中强度和延伸率会下降，影响其使用性能。随着社会发展、应用范围的扩大和使用功能需要的提高，高强度、耐环境土工布已成为土工布领域重要的发展方向。

||推荐技术
       高强聚丙烯针刺非织造土工布具有以下显著特征：强度高、延伸率低，抗形变能力强；比重小，施工简便；优异的耐腐蚀性，适用于各种酸碱环境；回潮率为0，不吸水；良好的透水、导水性能等。从生产工艺上，高强聚丙烯针刺非织造土工布包含高强聚丙烯短纤维针刺土工布和高强聚丙烯长丝纺粘针刺土工布2种。
       高强聚丙烯短纤维针刺土工布以聚丙烯为原料，通过加热熔融纺丝、牵伸、卷曲定型、切断、打包和聚丙烯短纤维开清、梳理、铺网、针刺固结成布两步法成型。该材料生产设备、工艺技术相对成熟，已经成功应用于我国高速铁路建设工程。
       高强聚丙烯长丝纺粘针刺土工布以聚丙烯为原料，通过加热熔融纺丝、高倍气流牵伸、负压成网、针刺固结成布一步法成型。目前该技术及高强聚丙烯长丝纺粘针刺土工布已经实现国产化，改变了国外垄断该技术以及国内长丝布几乎全部是PET长丝布的现状，结束了我国工程应用中长期依赖进口国外聚丙烯纺粘针刺土工布的历史。
       高强聚丙烯针刺非织造土工布以其优良的特性将会在水利、危废填埋场、尾矿库、机场、高铁等工程的建设中发挥重要的作用。在铁路桥梁应用中，为了阻断桥梁因温度变化而产生的伸缩变形对纵连轨道结构的影响、减小轨道系统与桥梁间的相互作用，确保轨道结构的稳定和平顺。
       我国铁路客运专线对桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道系统的重要组成部分 ——“两布一膜”滑动层，即：两层土工布中间夹一层土工膜（400g布+1.0mm HDPE膜+200g布）的下层土工布以及CRTSIII型板式无砟轨道隔离层土工布提出了严格要求。通过胶粘剂将该层土工布粘在梁面防水层或梁面上，土工布应具有优良的耐酸碱性、耐腐蚀、耐霉变性和耐磨性。高强聚丙烯针刺非织造土工布以其良好的工程特性能满足该功能需求。