一种阻燃空气滤纸及其制备方法与流程

1.本发明涉及过滤材料技术领域，尤其涉及一种阻燃空气滤纸及其制备方法。


背景技术：

2.阻燃空气滤纸是一种用于制作汽车空气滤清器中的纸质滤芯的特种纸，用于对进入内燃机的空气进行过滤，提供内燃机清洁的燃烧空气，由于气缸的高温、热气回流等原因会使得空气滤纸温度升高而燃烧，因此需要空气滤纸在保持高滤效高精度的过滤性能的同时，还要拥有高级别的阻燃性，现行使用的阻燃空气滤纸，往往无法同时达到高过滤性能和高阻燃性的双标准，导致阻燃空气滤纸的使用寿命较短，替换更加频繁，例如，中国专利申请公开号：cn105672045a，申请公开日2016年06月15号，发明创造名称为一种阻燃空气滤纸及制备方法，制备方法为：(1)将水性浸渍阻燃剂用水稀释得阻燃剂溶液；(2)将水性苯丙乳液用水稀释，得浸渍用苯丙乳液；(3)将丝光浆、聚酯纤维和针叶木浆混合，疏解，抄造空气滤纸原纸；(4)将空气滤纸原纸浸入阻燃剂溶液中，取出，除去表面多余的阻燃剂溶液，固化，得到阻燃原纸；(5)将阻燃原纸浸入浸渍用苯丙乳液中，取出，除去表面多余的浸渍用苯丙乳液，固化，制得阻燃空气滤纸，其不足之处在于，该滤纸的过滤性能虽能达到较高的标准，但强度、韧性、耐破度不足，在使用时容易破损而降低过滤效果，并且采用浸渍的机理赋予空气滤纸阻燃性能，长期使用后滤纸的阻燃性能下降明显，使用寿命较短。


技术实现要素：

3.本发明为了解决现有技术中的阻燃空气滤纸无法同时达到高过滤性能和高阻燃性的双标准、滤纸的阻燃性能失效快、强度低、韧性差、使用寿命短的不足，提供了一种高过滤性能、高阻燃性、强度高、韧性好、使用寿命长的阻燃空气滤纸及其制备方法。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种阻燃空气滤纸，按重量份数计算包括：30—60份的经碱处理的棉短绒浆、10—30份的玻璃纤维、10—15份的三聚氰胺甲醛树脂纤维、10—15份的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、5—15份的酚醛纤维、5—15份的聚酰亚胺纤维。
5.取以上成分配比的原料、采用如下的制备方法所制得的阻燃空气滤纸，其主要性能指标可达到，平均孔径42μm，最大孔径55μm，干耐破度380
±
10kpa，透气度98
±
5l/
㎡•
s。该成分配比中，经碱处理的棉短绒浆、玻璃纤维构成了本阻燃空气滤纸的主要成分，其中棉短绒浆作为基础浆料，起支撑作用，玻璃纤维具有较高的耐热性和机械强度，提高滤纸的强度和韧性，并具有基础的阻燃性能，三聚氰胺甲醛树脂纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、酚醛纤维、聚酰亚胺纤维作为功能性部分，提高滤纸的阻燃性能，由上述纤维所抄制而成的空气滤纸不经拥有良好的过滤性能，其柔韧性、耐破度、阻燃性能均高于普通阻燃空气滤纸。
6.作为优选，所述玻璃纤维的粒径大小不大于100nm。粒径较小的玻璃纤维有利于纤维的互相交织成型，从而抄出强度良好的滤纸。
7.作为优选，所述阻燃空气滤纸的定量为180
±
5g/m2。确定合适的定量，以平衡强度、过滤效果和速率之间的平衡关系，定量过高会导致滤纸过厚而过滤速率下降，而定量过低则强度和过滤效果达不到要求。
8.作为优选，所述阻燃空气滤纸按重量份数计算还包括10—20份的粘胶纤维。粘胶纤维提高纤维之间的结合力，增强滤纸的强度和韧性。
9.一种阻燃空气滤纸的制备方法，其特征是，包括如下步骤：a）取30—60份的经碱处理的棉短绒浆用纤维疏解机进行疏解，再经过双盘磨浆机在线打磨得到浆料度为15-17
°
sr的纸浆浆料；b）取10—30份的玻璃纤维用纤维疏解机进行疏解，再经过双盘磨浆机在线打磨得到浆料度为2-5
°
sr的纸浆浆料；c）将步骤a）和步骤b）所制得的浆料进行混合，并添加经过疏解的10—15份的三聚氰胺甲醛树脂纤维、10—15份的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、5—15份的酚醛纤维、5—15份的聚酰亚胺纤维，搅拌均匀制得目标纸浆；d）将经过步骤c）制得的目标浆料在斜网纸机或测流式圆网纸机成型；e）制备浸渍剂，取20—40份的甲醇、10—20份的聚丙烯酰胺、2—5份的二甲基硅油、2—5份的聚乙烯醇、5—10份的pae树脂放入反应釜中于50—80℃的温度下充分搅拌不少于2小时，冷却至室温后使用60—100目的纱布过滤获得目标浸渍剂；f）将步骤d）制成的成型纸张放入步骤e）制得的目标浸渍剂内浸渍不少于6小时，浸渍方式采用凹版网文面的辊式涂布法；e）将浸渍后的纸张通过烘缸烘干固化即可制得目标阻燃空气滤纸。
10.本发明的一种阻燃空气滤纸及其制备方法具有以下优点：高过滤性能、高阻燃性、高强度、韧性好、使用寿命长。
附图说明
11.图1为阻燃空气滤纸的技术参数表。
具体实施方式
12.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
13.对比例某一阻燃空气滤纸产品，由以下步骤制得：（1）将水性浸渍阻燃剂用水稀释至1%—15%，得阻燃剂溶液；（2）将水性苯丙乳液用水稀释至固含量1%—10%，得浸渍用苯丙乳液；（3）按质量比为20%—60%、20%—50%和20%—60%比例，将丝光浆、聚酯纤维和针叶木浆混合，疏解，抄造空气滤纸原纸；（4）将空气滤纸原纸浸入阻燃剂溶液中10—60s取出，除去表面多余的阻燃剂溶液，在50—120℃固化10—60s，得到阻燃原纸；（5）将阻燃原纸浸入浸渍用苯丙乳液中10—60s取出，除去表面多余的苯丙乳液，在50—120℃固化10—60s，得到阻燃空气滤纸。
14.其主要性能指标包括透气度130 l/
㎡•
s，抗张强度23.1n
•
m/g，耐破指数2.42kpa
•
㎡
/g，最大孔径37.1μm，碳化长度4mm。
15.实施例1一种阻燃空气滤纸，按重量份数计算取得：30份的经碱处理的棉短绒浆、10份的玻璃纤维、10份的三聚氰胺甲醛树脂纤维、10份的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、5份的酚醛纤维、5份的聚酰亚胺纤维、10份的粘胶纤维、20份的甲醇、10份的聚丙烯酰胺、2份的二甲基硅油、2份的聚乙烯醇、5份的pae树脂。
16.按照以下步骤制得目标阻燃空气滤纸：a）将经碱处理的棉短绒浆用纤维疏解机进行疏解，再经过双盘磨浆机在线打磨得到浆料度为15-17
°
sr的纸浆浆料；b）将玻璃纤维用纤维疏解机进行疏解，再经过双盘磨浆机在线打磨得到浆料度为2-5
°
sr的纸浆浆料；c）将步骤a）和步骤b）所制得的浆料进行混合，并添加经过疏解的三聚氰胺甲醛树脂纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、酚醛纤维、聚酰亚胺纤维，搅拌均匀制得目标纸浆；d）将经过步骤c）制得的目标浆料在斜网纸机或测流式圆网纸机成型；e）制备浸渍剂，将取得的甲醇、聚丙烯酰胺、二甲基硅油、聚乙烯醇、pae树脂放入反应釜中于50—80℃的温度下充分搅拌不少于2小时，冷却至室温后使用60—100目的纱布过滤获得目标浸渍剂；f）将步骤d）制成的成型纸张放入步骤e）制得的目标浸渍剂内浸渍不少于6小时，浸渍方式采用凹版网文面的辊式涂布法；e）将浸渍后的纸张通过烘缸烘干固化即可制得目标阻燃空气滤纸。
17.实施例2一种阻燃空气滤纸，按重量份数计算取得：40份的经碱处理的棉短绒浆、17份的玻璃纤维、12份的三聚氰胺甲醛树脂纤维、12份的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、8份的酚醛纤维、8份的聚酰亚胺纤维、13份的粘胶纤维、25份的甲醇、13份的聚丙烯酰胺、3份的二甲基硅油、3份的聚乙烯醇、7份的pae树脂。
18.按照以下步骤制得目标阻燃空气滤纸：a）将经碱处理的棉短绒浆用纤维疏解机进行疏解，再经过双盘磨浆机在线打磨得到浆料度为15-17
°
sr的纸浆浆料；b）将玻璃纤维用纤维疏解机进行疏解，再经过双盘磨浆机在线打磨得到浆料度为2-5
°
sr的纸浆浆料；c）将步骤a）和步骤b）所制得的浆料进行混合，并添加经过疏解的三聚氰胺甲醛树脂纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、酚醛纤维、聚酰亚胺纤维，搅拌均匀制得目标纸浆；d）将经过步骤c）制得的目标浆料在斜网纸机或测流式圆网纸机成型；e）制备浸渍剂，将取得的甲醇、聚丙烯酰胺、二甲基硅油、聚乙烯醇、pae树脂放入反应釜中于50—80℃的温度下充分搅拌不少于2小时，冷却至室温后使用60—100目的纱布过滤获得目标浸渍剂；f）将步骤d）制成的成型纸张放入步骤e）制得的目标浸渍剂内浸渍不少于6小时，浸渍方式采用凹版网文面的辊式涂布法；e）将浸渍后的纸张通过烘缸烘干固化即可制得目标阻燃空气滤纸。
19.实施例3一种阻燃空气滤纸，按重量份数计算取得：50份的经碱处理的棉短绒浆、24份的玻璃纤维、14份的三聚氰胺甲醛树脂纤维、14份的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、12份的酚醛纤维、12份的聚酰亚胺纤维、17份的粘胶纤维、33份的甲醇、16份的聚丙烯酰胺、4份的二甲基硅油、4份的聚乙烯醇、9份的pae树脂。
20.按照以下步骤制得目标阻燃空气滤纸：a）将经碱处理的棉短绒浆用纤维疏解机进行疏解，再经过双盘磨浆机在线打磨得到浆料度为15-17
°
sr的纸浆浆料；b）将玻璃纤维用纤维疏解机进行疏解，再经过双盘磨浆机在线打磨得到浆料度为2-5
°
sr的纸浆浆料；c）将步骤a）和步骤b）所制得的浆料进行混合，并添加经过疏解的三聚氰胺甲醛树脂纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、酚醛纤维、聚酰亚胺纤维，搅拌均匀制得目标纸浆；d）将经过步骤c）制得的目标浆料在斜网纸机或测流式圆网纸机成型；e）制备浸渍剂，将取得的甲醇、聚丙烯酰胺、二甲基硅油、聚乙烯醇、pae树脂放入反应釜中于50—80℃的温度下充分搅拌不少于2小时，冷却至室温后使用60—100目的纱布过滤获得目标浸渍剂；f）将步骤d）制成的成型纸张放入步骤e）制得的目标浸渍剂内浸渍不少于6小时，浸渍方式采用凹版网文面的辊式涂布法；e）将浸渍后的纸张通过烘缸烘干固化即可制得目标阻燃空气滤纸。
21.实施例4一种阻燃空气滤纸，按重量份数计算取得： 60份的经碱处理的棉短绒浆、30份的玻璃纤维、15份的三聚氰胺甲醛树脂纤维、15份的聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、15份的酚醛纤维、15份的聚酰亚胺纤维、20份的粘胶纤维、40份的甲醇、20份的聚丙烯酰胺、5份的二甲基硅油、5份的聚乙烯醇、10份的pae树脂。
22.按照以下步骤制得目标阻燃空气滤纸：a）将经碱处理的棉短绒浆用纤维疏解机进行疏解，再经过双盘磨浆机在线打磨得到浆料度为15-17
°
sr的纸浆浆料；b）将玻璃纤维用纤维疏解机进行疏解，再经过双盘磨浆机在线打磨得到浆料度为2-5
°
sr的纸浆浆料；c）将步骤a）和步骤b）所制得的浆料进行混合，并添加经过疏解的三聚氰胺甲醛树脂纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、酚醛纤维、聚酰亚胺纤维，搅拌均匀制得目标纸浆；d）将经过步骤c）制得的目标浆料在斜网纸机或测流式圆网纸机成型；e）制备浸渍剂，将取得的甲醇、聚丙烯酰胺、二甲基硅油、聚乙烯醇、pae树脂放入反应釜中于50—80℃的温度下充分搅拌不少于2小时，冷却至室温后使用60—100目的纱布过滤获得目标浸渍剂；f）将步骤d）制成的成型纸张放入步骤e）制得的目标浸渍剂内浸渍不少于6小时，浸渍方式采用凹版网文面的辊式涂布法；e）将浸渍后的纸张通过烘缸烘干固化即可制得目标阻燃空气滤纸。
23.将对比例、实施例1—4所制得的阻燃空气滤纸进行性能检测，其检测结果如表1所
示，其中定量的检测采用gb/t451.2-2002纸和纸板定量的侧定方法；厚度测定按gb/t451.3的规定执行；抗张强度的测定采用gb/t 31110-2014纸和纸板 z向抗张强度的测定；透气度的测定按gb/tgb/t—1997的规定测量；耐破度的测定按gb/t 454—2002的规定，测试方向为从滤纸使用时流体的入流面向出流面来顶破；阻燃等级按jb/t 12651.2—2016内燃机滤清器用滤纸第二部分：检测方法来执行。
24.根据表1的内容可得出，本发明所获得的阻燃空气滤纸均具有较高的强度、韧性、透气度、耐破度和阻燃等级，并且经过阻燃测试后，透气度和耐破度下降并不明显，。
25.本发明中所用的原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备，本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
26.本发明的一种阻燃空气滤纸及其制备方法具有高过滤性能、高阻燃性、高强度、韧性好、使用寿命长的有益效果。