無堿玻纖如何耐“高烤”

　　
　　隨著我國城市化進(jìn)程加快，我國城市垃圾資源化處理已列入各市政府重要工作日程，垃圾資源化處理在世界上通常是焚燒發(fā)電，但由此產(chǎn)生的煙塵必須進(jìn)行除塵處理，由于其可能產(chǎn)生對人體危害極大的二噁英，所以又不能進(jìn)行電除塵而只能進(jìn)行袋式除塵。但是，由于生活垃圾成分十分復(fù)雜多樣，所以焚燒煙氣具有高溫、高含水、高含油、高腐蝕性，因此要求玻璃纖維過濾材料具有高性能。
　　
　　上述幾種高溫?zé)煔獬龎m只能用耐高溫纖維過濾材料，玻璃纖維尤其是無堿玻璃纖維就是世界應(yīng)用最普遍、量最多的過濾材料。當(dāng)然，就耐高溫性能來講，無堿玻璃纖維還是不高，它只能在260℃的溫度工況下長期工作，瞬間短期也只能耐300℃。因此對一些溫度超過300℃的煙氣，往往只能采取先冷卻降溫后再經(jīng)玻璃纖維過濾材料除塵。如干法水泥窯尾煙氣溫度為350℃~400℃，必須進(jìn)行降溫處理，使其煙氣溫度達(dá)到260℃左右才能使用玻璃纖維濾袋除塵。再如煉鐵廠高爐煤氣除塵，其煙氣溫度為300℃~350℃，必須采用抽入冷空氣降溫或采用水冷卻降溫。但用抽入冷空氣降溫會增加煙氣量，加大濾袋器負(fù)荷；而采用水冷卻，要浪費(fèi)大量水資源，而且會降低熱效率，又會產(chǎn)生二次污染。而這一切皆因無堿玻璃纖維過濾材料耐高溫性能不夠高。
　　
　　再如摩擦材料和高溫密封材料行業(yè)，由于耐高溫的石棉對人體健康有嚴(yán)重危害，所以當(dāng)今世界大多使用玻璃纖維替代石棉做摩擦材料和高溫密封材料的纖維增強(qiáng)材料。但是也因為玻璃纖維耐高溫性能有限，而影響它在一些高端領(lǐng)域（摩擦材料和密封材料）上的應(yīng)用，例如航空摩擦材料只能使用很高價位的碳纖維做增強(qiáng)材料。
　　
　　僅從上面述及的三個應(yīng)用領(lǐng)域來看，提高無堿玻璃纖維耐高溫性能十分必要。
　　
　　耐中高溫?zé)o堿玻璃纖維前景好
　　
　　石英纖維可耐1200℃高溫，它主要應(yīng)用于高溫、高端領(lǐng)域，由于其價格昂貴，一般工業(yè)部門用不起。高硅氧玻璃纖維可耐900℃~1000℃高溫，也主要應(yīng)用于高溫高端領(lǐng)域，價格同樣十分昂貴。這兩種耐高溫性能優(yōu)異的纖維主要用于航天航空、國防軍工以及國民經(jīng)濟(jì)一些高溫領(lǐng)域。而無堿玻璃纖維長期工作溫度260℃，所以其主要應(yīng)用于<300℃的中溫領(lǐng)域。雖然玄武巖可耐600℃左右高溫，但因其性能不足與玻璃纖維相近，所以難以占領(lǐng)300℃~600℃這一中高溫段應(yīng)用領(lǐng)域。
　　
　　無堿玻璃纖維經(jīng)酸瀝濾后，其纖維中SiO2含量提高，其耐溫性能也得到提高，當(dāng)SiO2含量達(dá)到85%，其耐高溫可能達(dá)到800℃以上�？梢栽O(shè)想：假如其SiO2含量達(dá)到60%左右，其耐高溫可能達(dá)到300℃以上。也就是說可以通過酸瀝濾，改變無堿玻璃纖維的SiO2含量，從而使其達(dá)到300℃~800℃不同耐高溫等級。填補(bǔ)當(dāng)前這一高溫段耐高溫人造非金屬纖維空缺，技術(shù)上是可行的。
　　
　　能否通過酸瀝濾進(jìn)一步提高無堿玻璃纖維耐高溫等級，如達(dá)到耐900℃的高溫。從理論上講，通過酸瀝濾可以使其纖維中的SiO2含量進(jìn)一步提高，如大于90%，甚至接近96%。這樣當(dāng)然其耐高溫可提高到>800℃，甚至達(dá)到900℃。
　　
　　三元系高硅氧玻璃纖維原始玻璃纖維中的SiO2含量達(dá)65%，經(jīng)酸瀝濾后SiO2含量達(dá)96%，纖維失重32.29%，纖維強(qiáng)度下降40%~50%，其耐高溫范圍為900℃~1000℃。筆者按此推算對無堿玻璃纖維做一大膽設(shè)想：E玻纖SiO2含量為54%，經(jīng)酸瀝濾使SiO2含量達(dá)85%，纖維失重36.48%，假設(shè)強(qiáng)度下降45%~50%，其耐高溫可達(dá)800℃；當(dāng)經(jīng)酸瀝濾使SiO2含量達(dá)80%，則纖維失重為32.5%，假設(shè)其強(qiáng)度下降40%~45%，其耐高溫達(dá)600℃~700℃；當(dāng)經(jīng)酸瀝濾使SiO2含量為75%時，其纖維失重約為28%，假設(shè)強(qiáng)度下降35%~40%，其耐高溫可達(dá)500℃~600℃；當(dāng)經(jīng)酸瀝濾使SiO2含量為70%時，纖維失重為22.85%，假設(shè)強(qiáng)度下降25%~30%，其耐高溫可達(dá)400℃~500℃；而當(dāng)酸瀝濾使SiO2含量達(dá)65%時，纖維失重為16.92%，假設(shè)強(qiáng)度下降15%~20%，其耐溫可達(dá)300℃~400℃。如這一假設(shè)成立，我們可把這種經(jīng)酸瀝濾而成的耐高溫?zé)o堿玻璃纖維分作5個耐溫等級，300℃~400℃作為一級，400℃~500℃為二級，500℃~600℃為三級，600℃~700℃為四級，700℃~800℃為五級。當(dāng)然以上均為一種設(shè)想，需要進(jìn)行具體試驗和檢測，以取得各級耐溫?zé)o堿纖維中SiO2含量、強(qiáng)度以及耐溫性能。
　　
　�。ㄗ髡吆喗椋涸�天卷，1942年出生于福建省晉江市，1965年大學(xué)畢業(yè)分配到洛陽建筑玻璃研究所，1968年初調(diào)入南京玻璃纖維研究設(shè)計院。歷任應(yīng)用技術(shù)研究室副主任，第四研究所副所長、所長，院副總工程師，彤天科技實(shí)業(yè)有限公司總工程師等職。享受國務(wù)院頒發(fā)政府特殊津貼。