近年来,塑料中像聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚四氟乙烯(PTFE)等由于具有质轻、耐腐蚀、已加工成形、价格适宜等优点,广泛用于制作化工塔填料。研究表明,塑料填料表面润湿性能主要为暴露在表面的原子种类和基团性质及排列方式所决定。表面改性主要增加表面层的亲水基团(如-OH基)或在碳氢链中加入其他原子以提高其临界表面张力。常用表面处理方法有:化学(或酸)氧化法、等离子法、射线辐射法;及溶剂涂覆法等。

国内外对塑料填料表面处理方法可参阅如下

1.化学氧化法

化学氧化法(或称酸氧化处理法),有液相冷氧化和气相氧化二种液相冷氧化是将填料放在强氧化性酸液如浓硫酸中,在0℃下进行浸渍处理;气相氧化是将填料同含有0.5%~10%

(体积)SO₃和低于5%(体积)的氧反应,应后再与能同SO3起反应的物质(如水、氨、碱金属、碳酸盐或碱金属碳酸盐碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物)反应,使表面形成中性亲水层

化学法是各种处理方法中效果较好的一种它使填料所有表面都能接触到处理剂,因此适合于处理不规则形状的制品,此种方法的缺点是在操作过程中对安全与卫生的要求较高,而在液相中用酸量大,废酸难以处理。

将Dg50聚丙烯鲍尔环填料,用“OPS”化学处理法,在500mm、1.5m高填料层中用氨空气/水体系进行传质试验,气相总传质单元高度Ho降低了20%~23%

2.处理法

Dg25聚丙烯鲍尔环填料,用光氯化~NaOH水解法,表面接触角由原来的102°降低到56°,在70mm试验塔中,醋酸水蒸馏的分离效果提高40%.

聚偏四氟乙烯圆柱填料2.8mm×3.5mm,用沸腾NaOH溶液煮,表面接触角由原来的85°降低到55°,在30mm试验塔中,醋酸水蒸馏的分离效果提高30%

3.辐射法

辐射法是用射线照射填料,以提高填料的表面张力。

用射线辐射法照射聚丙烯填料,接触角由84降低到55°提高了填料表面的临界张力形成亲水表面层。

用射线辐射法照射聚氯乙烯填料,接触角由73降低到40°,使表面产生二次侵蚀,增加了粗糙度。

4.等离子法

等离子法也称电晕放电法,其原理是用无电极的高频连续不断地提供能量,使气体分子部分激化成带有正离子和电子的电离气体。这些离子能进到塑料表面的分子结构中去,表面分子形成了氧化基和极性基,从而使被处理材料的表面张力得到提高.

5.溶剂涂覆法

此法先将填料在溶剂中浸渍,然后在其表面涂覆一层亲水层。

将聚氯乙烯填料进行溶剂涂覆处理,可以使接触角降至5以下,填料表面的润湿程度提高1.3倍.

关于填料的表面处理效果,见解颇多,因此在工业应用过程中应综合考虑物系性质、操作状况等诸多因素,使表面处理能真正提高填料的传递效率。