燃油滤清滤材及应用

  

  近几年雾霾天气频发,从京津冀到长三角,再到珠三角,中国整个东部沿海地区的空气污染已达到“临界状态”,一旦触发“静风、湿度大”等条件雾霾就会“卷土重来”。从美国航空航天局(NASA)拍摄的“卫星霾图”上我们可以看到,从北京直到香港上空,笼罩着一条“灰色长城”,其覆盖面积达到数百万平方公里。
  要想从根本上解决空气质量问题,从长远讲,需要调整能源结构和合理的城市发展规划;从短期来讲,控制机动车的尾气排放质量和急剧增加的机动车数量是目前最可行的办法之一。有研究表明,雾霾中导致能见度减少的物质主要有4类:有机气溶胶(汽车尾气中的有机烃是其主要来源)、硫酸盐(主要由二氧化硫进一步氧化产生)、硝酸盐(主要由氮氧化物进一步氧化产生)、碳烟。其中,二氧化硫大多来自燃煤;机动车尾气排放中则包含了其中的三种成分(有机烃、氮氧化物和碳烟);碳烟是汽油和柴油在不完全燃烧时的主要排放物,当交通堵塞时汽车发动机怠速空转碳烟排放量更大———它在PM2.5的构成成分中一般占3-5%,但对能见度的影响可达12%。由此可见,雾霾中导致能见度降低的4类主要物质中,有3类直接与机动车有关。著名央视记者柴静自费百万化一年时间调研PM2.5源头,结论:60%来自燃煤和燃油。
  此外需要注意的是,同样是雾霾,南方雾霾与北方雾霾有很大差异。从组成上看,北方空气受西北沙尘影响大,产生雾霾的细颗粒物中,天然尘埃所占比重约30%,其主要成分是吸水性较差的铝硅酸盐。长三角地区产生雾霾的细颗粒物中,天然尘埃比重不足10%;而由于机动车密度过高,尾气中有机烃、氮氧化物等成分生成的有机酸盐、硝酸盐等带来的影响尤为突出。对于铵盐等吸水性很强的人为污染物,这类粒子吸水后会急速膨胀,例如硫酸氢铵在相对湿度从91%增加到92%的时候,体积却可以增大8倍以上。长三角相对湿度一直较高,在同等污染条件下,长三角比京津冀地区更容易形成雾霾。
  而且,与天然尘埃相比,人为污染物对于人体的危害性更大。沙尘中硅酸盐的危害主要是填充肺泡而得矽肺病;而人为污染物中含大量有毒有机物成分(其中有以多环芳烃为代表的致癌物质)和某些对人体有严重危害的重金属成分。PM2.5中含有的这类物质随着呼吸道进入人体肺泡,并随着血液循环进入人体各种器官,对人体造成可能比矽肺病更严重的危害。因此,南方雾霾的危害性比北方雾霾也更严重。
  过去,人们主要通过捕集已经产生的有害气体来降低汽车尾气的危害。如今,为了从根本上解决这一问题,人们开始越来越注重从源头上降低有害气体的产生。
  为实现这一目标,汽车生产厂家试图提高发动机喷射压力,减小喷油嘴口径,使得到的燃油雾化颗粒逐步细化,以求达到充分燃烧,减少尾气产生的效果。因此,发动机技术的进步对燃油的品质提出了更高的要求。然而,由于汽车用燃油不能达到绝对纯净,在生产、运输等过程中会产生少量的杂质及水分。这些杂质会对燃油系统零件造成磨损,阻塞喷油嘴等故障、导致产生可靠性问题,造成的后果将非常严重。而燃油中的水分一旦进入发动机,则会造成很多危害,例如:①使燃油机供油系统的精密偶件处于半干摩擦状态,引起精密偶件的强烈磨损;②引起供油系统精密偶件和燃油机气缸的锈蚀;③溶解某些杂质,例如盐类。盐类被溶解后变成酸类,不易被滤清器滤除,造成供油系统精密偶件和气缸的腐蚀;④促使燃油中某些固态杂质锈蚀和聚集,引起滤清器快速堵塞。因此,为了配合汽车发动机技术的进步,给发动机高压喷射提供保障,汽车行业急需一种能够有效滤去燃油中固体杂质及水分的过滤材料。
  如果说发动机是卡车的“心脏”,那么滤清器就是汽车的“肾脏”,人体里的肾脏起到过滤血液的作用,而卡车的“肾脏”则过滤的是燃油。虽然国家已经颁布了柴油“国三”的标准,但我们国家的相当部分的柴油品质还达不到欧美国家的品质标准,对好的柴油过滤材料的使用的要求更为迫切。传统车用滤清器多采用纸质过滤材料。其特点是:纤维直径细、结构紧密度大、过滤精度高,但由于内部孔隙小导致纳污容量小、过滤阻力大。高分子材料的非织造过滤材料应用于汽车工业虽然时间很短,但是其用途广泛、用量相当可观。作为车用滤芯的高分子材料有聚丙烯,PBT,尼龙等。与传统滤纸相比,高分子材料具有较长的使用寿命,较高的容污量,广泛的耐化学性,广泛的的精度选择(1-70
μm),可回收性。
  PBT是一种结晶型热塑性聚酯,具有较高的耐热性,耐酸、耐油污性能良好。PBT结构中分子链柔软,熔喷过程中流动性好,制得的非织造布纤维细且柔软,在过滤方面有广泛的应用。目前高档进口柴油滤清器中采用进口PBT作为滤材。
  因此,发展环保车柴油滤清器用PET、PBT熔喷复合材料的生产符合我国目前的产业改革方向和行业的长远规划,符合目前国家低碳、环保的发展战略趋势。这种高科技、高附加值的产品的开发对于提高我国化纤及汽车过滤材料的水平,增强我国车用过滤材料在国际上的竞争能力,以及提高企业的经济效益,对环境保护都具有积极的意义。

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