摘要：介绍了一种用于高性能聚合物纺丝溶液过滤器的清洁工艺。采用ＦｉｌａＴｅｃｈ公司的标准ＴＥＧ过滤设备，附加一道引入微量氧气真空热解处理工序，可以从烧结非织造不锈钢过滤介质上清除像ＰＳＵ或ＰＥＳ一类高性能聚合物的残留物，使过滤介质达到重复使用的要求，并与新过滤器有相近的过滤时间。 关键词：高性能聚合物，过滤器，清洁工艺 中图分类号：ＴＱ３４０ ６１５ １ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４－７０９３（２００７）０７－００４２－０３ 聚合物过滤器清洁技术的讨论对象主要是聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯等加工中的过滤器，但是仍然有一些像聚砜（ＰＳＵ）、聚硫醚（ＰＥＳ）、ＰＰＳ、ＰＶＤＦ、ＰＥＩ和ＰＥＥＫ特种聚合物（也称高性能或者超性能聚合物），要根据工艺采用合适的过滤系统。这些聚合物的过滤器清洁技术必须适应其特点或必须研发新的清洁工艺。 下面将讨论受ＰＳＵ或ＰＥＳ高性能聚合物污染的过滤器的清洁过程。用注模方法加工ＰＳＵ和ＰＥＳ耐高温塑料部件过程不需要过滤，但是在生产平膜和中空纤维膜时，特别是生产用作医用血液透析膜的中空纤维膜时，需要采用多道过滤。 １ 高性能聚合物及其纺丝溶液的过滤 ＰＳＵ和ＰＥＳ两种聚合物的化学结构中都含有苯环和硫（见图２），因而聚合物具有热稳定性，其熔融温度为３５０℃左右，熔体加工的温度范围３７０～３９０℃。  由于注射成型是在熔融状态下进行，一般不需要进行过滤，但中空纤维膜是采用溶液纺丝工艺生产的，需对聚合物溶液进行过滤，以除去聚合物在包装和输送过程中留下的如灰尘、金属粒子等杂质，特别是一些不能溶解的和影响纺丝工艺与聚合物质量的凝胶粒子。 纺丝溶液的过滤分几步进行，采用可重复使用的平板过滤器和（或）褶裥过滤器（烛形过滤器），其过滤介质是烧结非织造不锈钢纤维，过滤精度一般为３～１０μｍ。 ２ 清洁工艺需考虑的因素 对用于过滤ＰＳＵ和ＰＥＳ纺丝溶液的过滤器的清洁，常规的去除残留聚合物（如ＴＥＧ）的高温分解、水解或类似的清洁方法都不可行。由于聚合物有很好的热稳定性，热分解需要相当高的温度（＞４００℃）。因交联反应和凝胶化，热分解将会导致相对分子质量增加，进而使聚合物中的硫反应生成二氧化硫。二氧化硫会污染环境，使催化剂中毒，生成非挥发性的苯酚。清除二氧化硫需要对排放气体作特殊处理。在高于４００℃的温度下进行处理时，所使用的过滤介质会很快被破坏或磨损。由于ＰＳＵ和ＰＥＳ的热性能，所以不能采用热分解工艺来除去过滤器中的聚合物。 上述聚合物不能溶解在ＴＥＧ中，所以也不能采用ＴＥＧ方法。但是有几种溶剂可以完全溶解ＰＳＵ和ＰＥＳ，包括ＮＭＰ（Ｎ 甲基吡咯烷酮），ＤＭＦ（二甲基甲酰胺）和ＤＭＡＣ（二甲基乙酰胺）。 ３ 初始用于ＰＳＵ和ＰＥＳ过滤元件的ＦＲＧ清洁工艺 ＰＳＵ和ＰＥＳ的有效溶剂是开发ＰＳＵ和ＰＥＳ过滤元件清洁工艺的基础，各中空纤维膜生产厂家都必须清洁其使用的过滤器，清除上面的聚合物，通常该溶液纺丝工艺使用的溶剂是ＮＭＰ或ＤＭＡＣ。 ＦＲＧ清洁工艺在初始阶段清除过滤器的残留聚合物所使用的溶剂也是上述溶剂。ＮＭＰ和ＤＭＡＣ的沸点分别为２０２℃和１６７℃，大大低于ＴＥＧ沸点２８５℃。类似于ＴＥＧ清洁工艺，为减少处理时间，ＮＭＰ和ＤＭＡＣ工艺也在其沸点下进行处理。ＦＲＧ正在使用从ＦｉｌａＴｅｃｈＦｉｌａｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｕ．Ｓｐｉｎｎａｎｌａｇｅｎ公司引进的ＬＲＳ溶剂型清洁系统，该系统非常适合处理ＴＥＧ，ＮＭＰ，ＤＭＡＣ和其他溶剂。根据化学物质安全数据表（ＭＳＤＳ），与ＴＥＧ处理不同，ＮＭＰ和ＤＭＡＣ处理需要更加严格的人身防护。根据各种溶剂的不同特性，设备需要相应的防爆设计。ＦｉｌａＴｅｃｈ设备完全满足要求并可作为一种标准设备。使用ＮＭＰ或ＤＭＡＣ溶剂清洁工艺的处理时间与使用ＴＥＧ工艺相近。 上述溶剂能完全去除聚合物，所以经清洁处理后在过滤元件上的无机和有机残留物都能够被清除掉。 该工艺是使用专用碱性试剂ＦＲＧＮＲＡＧＥＮＴ１４０（ＦＲＧ的专利清洁剂）在一定质量分数和接近沸点的温度条件下进行的。处理时间一般８～１０ｈ。该试剂包含阳离子表面活性剂、乳化剂和络合物，可以理想地清除那些牢固粘在金属表面以及颗粒间的微小粒子和粘附物。该工艺可以清除所有无机和有机的硬颗粒，至少可使粘附物变小，从而使小颗粒能在后道工序中被清除。 后道工序包括对过滤元件的高压喷射清洗和清洁化学清洁工序后残留的所有颗粒。该工序使用最经济和有效清洁的ＦｉｌａＴｅｃｈ的ＡＦ Ｃ型的自动高压清洁系统，这是清洁工艺中的最后一道清洁工序，其后是测试起泡点、空气流动阻力以及校核重量。 最初，经过这道工序处理后过滤元件的清洁质量（由起泡点、空气流动阻力以及重量差异来衡量）是可以达到要求的，但在有些情况下观察发现，要想达到要求的最小重量差以及解决客户反映的有些过滤元件过滤时间缩短的问题却很困难，即使重复进行一次高压喷射清洗或重复上述所有的清洁工序也无法达到所要求的结果，甚至化学清洁工序使用酸或者高质量分数的碱性试剂也不能改善其结果。 ４ 一种先进的用于ＰＳＵ和ＰＥＳ过滤元件的清洁工艺的研发 对重量差超范围的过滤元件进行实验性加热后处理，结果是使元件重量减轻，达到了规定的重量差范围。 由上可知，很可能在前道溶剂清洁工序中未被溶解的来自凝胶粒子的聚合物，对金属表面有很强的粘附作用并且很软，因而残留在过滤器中。过滤元件重量的减少一般只有１～２ｇ／０ ３ｍ２，而有时在过滤元件未减重量之前过滤时间已缩短了６５％，因此建立一种可以清除这种残留物的清洁工艺是非常重要的。清除这些残留聚合物需要在大于４００℃的真空条件下进行热处理，但存在损坏过滤介质的危险性，因此也不可能被使用。在４００℃以下真空中进行的热处理不能够减少过滤元件的重量。最终人们在真空中导入一些氧气，发现这样就可以使重量减少达到要求。经测试发现，在生产中用上述方法清洁的过滤器与新的过滤器相比，在过滤时间上没有减少，起泡点和空气流动阻力也显示出正常值，说明该处理方法没有损害过滤介质。 通过上面实验，有可能建立起一个用于被ＰＳＵ和ＰＥＳ污染的过滤元件的清洁工艺，该工艺包括溶剂清洁工序、化学清洁工序、高压喷射清洁工序和氧化真空热解工序。考虑到ＰＳＵ或ＰＥＳ热分解对环境的影响，笔者认为在最后的热处理工序中聚合物量非常少，对环境或者对用于热清洁工序的ＦｉｌａＴｅｃｈ真空热解系统中催化剂体系应该是没有危害的。 ５ 结语 采用ＦｉｌａＴｅｃｎ公司的标准ＴＥＧ清洁设备可以做到从烧结非织造不锈钢过滤介质上清除像ＰＳＵ或ＰＥＳ一类特种聚合物，并使过滤介质可重复使用，通过一个附加的专门清洁工序（引入微量氧气的真空热解处理）可以清除中空纤维膜纺丝溶液过滤器中的凝胶，用该清洁工艺处理的过滤器有与新过滤器相似的过滤时间。ＦＲＧＦｉｌｔｅｒＲｅｃｙｃｈｉｎｇ公司已经研发了该清洁工艺并且正在推向市场。 (责任编辑：admin) |