阻燃空气滤纸及其制备方法和应用.pdf

本发明公开了一种阻燃空气滤纸，包括原纸和对原纸进行浸渍的浸渍剂，所述的原纸，包括玻璃纤维、经碱处理的棉短绒浆、聚乳酸纤维、消泡剂、分散剂、湿强剂、防水剂、增白剂，所述的浸渍剂包括酚醛树脂、苯丙乳液、正己烷、甲醇、N-羟甲基丙烯酰胺、润湿剂、阻燃剂N,N'-哌嗪四苯氧基氨基磷酸酯和阻燃剂十溴二苯乙烷；本发明还公开了该阻燃空气滤纸的制备方法，通过该制备方法得到的空气滤纸，具有显著的阻燃效果，不但使得阻燃效果高，并且阻燃效果持久，对滤纸的力学性能又没有多大的影响，可广泛应用于发动机领域中。

权利要求书
1.  一种阻燃空气滤纸滤纸，包括原纸和对原纸进行浸渍的浸渍剂，其特征在于所述的原纸，按质量百分比计，由以下组分制备而成：

所述的碱处理后的棉短绒浆黏度280～300mPas，α-纤维素含量98％～99％，灰分0.2％～0.3％；
所述的浸渍剂，按质量百分比计，由以下组分制备而成：


2.  根据权利要求1所述的一种阻燃空气滤纸，其特征在于所述的原纸中的消泡剂选自丁醇、辛醇、硅油或松油的一种或多种。

3.  根据权利要求1所述的一种阻燃空气滤纸，其特征在于所述的原纸中的分散剂选自羧甲基纤维素、焦磷酸钠或六偏磷酸钠的一种或多种。

4.  根据权利要求1所述的一种阻燃空气滤纸，其特征在于所述的原纸中的防水剂选自三聚氰胺类树脂、防水浆或脲醛树脂的一种或多种。

5.  根据权利要求1所述的一种阻燃空气滤纸，其特征在于所述的原纸的定量为140±5g/㎡，厚度为0.45±0.05mm。

6.  根据权利要求1所述的一种阻燃空气滤纸，其特征在于所述的浸渍剂中的润湿剂选自烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、磷酸酯的一种或多种。

7.  根据权利要求1所述的一种阻燃空气滤纸，其特征在于所述的阻燃空气滤纸的定量为
160±5g/㎡，厚度为0.50±0.05mm。

8.  根据权利要求1所述的一种阻燃空气滤纸，其特征在于所述的浸渍剂中的润湿剂选自烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、磷酸酯的一种或多种。

9.  权利要求1至8任一所述的一种阻燃空气滤纸的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将8％～12％的NaOH加入到棉短绒浆中，于120℃～130℃搅拌4-6hr，充分去除棉短绒中的蜡质和可溶解的杂质；处理后的棉短绒浆黏度280～300mPas，α-纤维素含量98％～99％，灰分0.2％～0.3％；
2)将1)所得的棉短绒浆再用5％～8％的HCl在室温下处理，优选时间为3hr；
3)经步骤2)的棉短绒浆和聚乳酸纤维使用打浆机打浆，再经过双盘磨浆机在线打磨得到浆料，打浆浓度为1.98～2.67％，分别打浆至15～18°SR和20～30°SR；
4)将玻璃纤维加入到步骤3)所得的浆料中形成纸浆浆料；
5)将配方量的湿强剂用水稀释，搅拌均匀，慢慢加入到纸浆浆料中；
6)将配方量的消泡剂，分散剂，防水剂，增白剂加入到步骤5)的纸浆浆料中，搅拌均匀，得到成浆，浆料浓度为1.58～1.98％；
7)将步骤6)得到的成浆按常规条件上网抄造及压榨得到原纸；
8)配置浸渍剂，将配方量的酚醛树脂、苯丙乳液、正己烷、甲醇、N-羟甲基丙烯酰胺、润湿剂、N,N'-哌嗪四苯氧基氨基磷酸酯、十溴二苯乙烷放入反应釜中于70～90℃的温度下进行充分的搅拌，搅拌时间为2～6hr，然后冷却至室温，用50～100目纱布过滤得到浸渍剂；
9)将步骤7)得到原纸浸渍在步骤8)中的浸渍剂中，采用凹版网纹面的辊式涂布方式进行浸渍，控制上胶量为20％±0.5％；
10)浸渍后纸样在150℃～160℃循环热风中固化。

10.  权利要求1至8任一所述的一种阻燃空气滤纸在发动机领域中的应用。

说明书阻燃空气滤纸及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及滤纸技术领域，具体涉及一种阻燃空气滤纸及其制备方法和应用。
背景技术
阻燃空气滤纸是用来制作空气滤清器中的纸质滤芯，这种纸质滤芯是空气滤清器中的关键性部件，决定着空气滤清器的性能。既要有好的过滤效率，又要有好的阻燃性能。近年来，由于气缸的高温、热气回流等原因导致的空气过滤纸燃烧事故频发，越来越多的发动机主机厂商对空气过滤纸的阻燃性能提出了要求。目前国内市场上该类产品多使用添加型阻燃剂，该类阻燃剂有两大缺点，其一是阻燃效率低，加入的量一般都较大，从而导致滤纸力学性能下降，其二是阻燃效果不能持久，会有返卤吸潮的现象产生，造成环境污染。随着人们环保节能意识的不断提高，该类产品已越来越不能满足市场的需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种阻燃空气滤纸，其使用环保型阻燃剂，具有滤纸良好的物理性能与高效阻燃性能，本发明还提供了该阻燃空气滤纸的制备方法和应用。
为实现发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种阻燃空气滤纸滤纸，包括原纸和对原纸进行浸渍的浸渍剂，所述的原纸，按质量百分比计，由以下组分制备而成：

这里棉短绒浆用碱进行处理可以充分去除棉短绒中的蜡质和可溶解的杂质；所述的碱处理后的棉短绒浆黏度280～300mPas，α-纤维素含量98％～99％，灰分0.2％～0.3％；
所述的浸渍剂，按质量百分比计，由以下组分制备而成：


作为优选，所述的原纸中的消泡剂选自丁醇、辛醇、硅油或松油的一种或多种。
作为优选，所述的原纸中的分散剂选自羧甲基纤维素、焦磷酸钠或六偏磷酸钠的一种或多种。
作为优选，所述的原纸中的湿强剂为聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂。
作为优选，所述的原纸中的防水剂选自三聚氰胺类树脂、防水浆或脲醛树脂的一种或多种。
作为优选，所述的原纸中的增白剂选自荧光增白剂85。
作为优选，所述的原纸的定量为140±5g/m2，厚度为0.45±0.05mm。
作为优选，所述的浸渍剂中的润湿剂选自烷基硫酸盐、磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、磷酸酯的一种或多种。
作为优选，所述的阻燃空气滤纸的定量为160±5g/m2，厚度为0.50±0.05mm。
本发明还涉及上述阻燃空气滤纸的制备方法，采取的技术手段为：
一种阻燃空气滤纸的制备方法，包括如下步骤：
1)将8％～12％的NaOH加入到棉短绒浆中，于120℃～130℃搅拌4-6hr，充分去除棉短绒中的蜡质和可溶解的杂质；处理后的棉短绒浆黏度280～300mPas，α-纤维素含量98％～99％，灰分0.2％～0.3％；
2)将1)所得的棉短绒浆再用5％～8％的HCl在室温下处理，优选时间为3hr；
3)经步骤2)的棉短绒浆和聚乳酸纤维使用打浆机打浆，再经过双盘磨浆机在线打磨得到浆料，打浆浓度为1.98～2.67％，分别打浆至15～18°SR和20～30°SR；
4)将玻璃纤维加入到步骤3)所得的浆料中形成纸浆浆料；
5)将配方量的湿强剂用水稀释，搅拌均匀，慢慢加入到纸浆浆料中；
6)将配方量的消泡剂，分散剂，防水剂，增白剂加入到步骤5)的纸浆浆料中，搅拌均匀，得到成浆，浆料浓度为1.58～1.98％；
7)将步骤6)得到的成浆按常规条件上网抄造及压榨得到原纸；
8)配置浸渍剂，将配方量的酚醛树脂、苯丙乳液、正己烷、甲醇、N-羟甲基丙烯酰胺、 润湿剂、N，N'-哌嗪四苯氧基氨基磷酸酯、十溴二苯乙烷放入反应釜中于70～90℃的温度下进行充分的搅拌，搅拌时间为2～6hr，然后冷却至室温，用50～100目纱布过滤得到浸渍剂；
9)将步骤7)得到原纸浸渍在步骤8)中的浸渍剂中，采用凹版网纹面的辊式涂布方式进行浸渍，控制上胶量为20％±0.5％；
10)浸渍后纸样在150℃～160℃循环热风中固化。
上述阻燃空气滤纸在发动机领域中的应用。
滤纸具有对流动有阻力、过滤效率高和容尘能力强的特性，这些性能都与孔隙率和孔径大小的分布有关，而纤维原料会直接影响滤纸的孔径、微米级过滤效率、孔隙率及纸机运行时湿纸幅的强度，所以选用什么样的纤维原料，对滤纸的制备至关重要，本发明采用选玻璃纤维，玻璃纤维纸由于具有极高的过滤效率、很好的学稳定性和较低的阻力而成为高效尤其是超高效气过滤器的首选材料，而且其选用的外加入棉浆以提高容尘量延长滤清器寿命和纳污性能，加入合成纤维以提高滤纸挺度和满足滤芯加工时超声波封头需要，保证了质量的稳定性。
本发明的有益效果：
1.本发明采用玻璃纤维、短纤维浆和聚乳酸纤维混合配抄保证了滤纸的高孔隙率和足够小的孔径，孔径足够小能有效拦截尘埃的通过，其中聚乳酸纤维制成品废弃后在土壤中可分解为二氧化碳和水，燃烧时，不会散发毒气，不会造成污染，是一种可持续发展的生态纤维。
2.使用PPE湿强剂，制得的原纸湿强度高、使用寿命长，同时PPE湿强剂在抄纸过程中具有助留、助滤的作用，提升纸张质量；加入防水剂，能增加滤纸的抗水性；加入分散剂，能改善合成纤维在浆料中的均匀性；加入消泡剂，能保证滤纸质量的稳定性；加增白剂，增加滤纸的白度。
3.采用经特殊工艺处理的长纤维浆、短纤维浆，能保证两者的结合能形成预期的孔径和孔隙率，还去除纤维里的杂质，确保纤维的含量，保证滤纸的质量。
4.采用特殊的浸渍剂及凹版网纹面的辊式涂布方式依靠原纸的自然吸收能力，将树脂均匀地吸附到原纸中，且对溶剂的蒸发或树脂回收，降低生产成本和提高生产效率都是非常有益的。
5.浸渍剂中用到了两种通过化学反应方法引入的反应型阻燃剂N,N'-哌嗪四苯氧基氨基磷酸酯和十溴二苯乙烷，十溴二苯乙烷属于溴系阻燃剂，它热裂解或燃烧时不产生有毒的多溴代二苯并二噁烷(D B D O)及多溴代二苯并呋喃(D B D F)，用它做阻燃的材料符合欧美国家的环保要求，并且其热稳定性好，抗紫外线性能佳，较其他阻燃剂的渗出性低；N,N'-哌嗪四苯氧基氨基磷酸酯是一种氮磷系阻燃剂，具有显著的阻燃效果，将两者结合使用，不但 使得阻燃效果高，并且阻燃效果持久，对滤纸的力学性能又没有多大的影响；
6.本发明各原料成本合理，生产工艺简单、便于控制，利于推广使用。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
一种阻燃空气滤纸的制作工艺，包括如下步骤：
1)将8％的NaOH加入到棉短绒浆15kg中，于120℃搅拌4hr，充分去除棉短绒中的蜡质和可溶解的杂质；处理后的棉短绒浆黏度300mPas，α-纤维素含量98％，灰分0.2％；
2)将1)所得的棉短绒浆再用5％的HCl在室温下处理3hr；
3)将玻璃纤维60kg用5％的HCl在室温下处理3hr；
4)将步骤3)的玻璃纤维、经步骤2)的棉短绒浆和聚乳酸纤维15kg使用打浆机打浆，再经过双盘磨浆机在线打磨得到纸浆浆料，打浆浓度为1.98％，分别打浆至50°SR、16°SR和22°SR；
5)将聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂2kg用水稀释，搅拌均匀，慢慢加入到纸浆浆料中；
6)将丁醇3kg，羧甲基纤维素3kg，三聚氰胺类树脂1kg，荧光增白剂851kg加入到步骤5)的纸浆浆料中，搅拌均匀，得到成浆，浆料浓度为1.58％；
7)将步骤6)得到的成浆按常规条件上网抄造及压榨得到原纸；
8)配置浸渍剂，将酚醛树脂25kg、苯丙乳液10kg、正己烷7kg、甲醇20kg、N-羟甲基丙烯酰胺2.5kg、润湿剂烷基硫酸盐0.5kg、N,N'-哌嗪四苯氧基氨基磷酸酯18kg、十溴二苯乙烷17kg放入反应釜中于70℃的温度下进行充分的搅拌，搅拌时间为2～6hr，然后冷却至室温，用50目纱布过滤得到浸渍剂；
9)将步骤7)得到原纸浸渍在步骤8)中的浸渍剂中，采用凹版网纹面的辊式涂布方式进行浸渍，控制上胶量为20％±0.5％；
10)浸渍后纸样在150℃循环热风中固化。
实施例2
一种阻燃空气滤纸的制作工艺，包括如下步骤：
1)将12％的NaOH加入到棉短绒浆18kg中，于140℃搅拌4hr，充分去除棉短绒中的蜡质和可溶解的杂质；处理后的棉短绒浆黏度290mPas，α-纤维素含量99％，灰分0.3％；
2)将1)所得的棉短绒浆再用8％的HCl在室温下处理3hr；
3)将玻璃纤维55kg用8％的HCl在室温下处理3hr；
4)将步骤3)的玻璃纤维、经步骤2)的棉短绒浆和聚乳酸纤维14kg使用打浆机打浆，再经过双盘磨浆机在线打磨得到纸浆浆料，打浆浓度为2.67％，分别打浆至42°SR、15°SR和26°SR；
5)将聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂2kg用水稀释，搅拌均匀，慢慢加入到纸浆浆料中；
6)将硅油4kg，六偏磷酸纳4kg，脲醛树脂2kg，荧光增白剂851kg加入到步骤5)的纸浆浆料中，搅拌均匀，得到成浆，浆料浓度为1.98％；
7)将步骤6)得到的成浆按常规条件上网抄造及压榨得到原纸；
8)配置浸渍剂，将酚醛树脂30kg、苯丙乳液13kg、正己烷8kg、甲醇20kg、N-羟甲基丙烯酰胺7kg、润湿剂脂肪酸2kg、N,N'-哌嗪四苯氧基氨基磷酸酯10kg、十溴二苯乙烷10kg放入反应釜中于70℃的温度下进行充分的搅拌，搅拌时间为2～6hr，然后冷却至室温，用80目纱布过滤得到浸渍剂；
9)将步骤7)得到原纸浸渍在步骤8)中的浸渍剂中，采用凹版网纹面的辊式涂布方式进行浸渍，控制上胶量为20％±0.5％；
10)浸渍后纸样在160℃循环热风中固化。
实施例3
一种阻燃空气滤纸的制作工艺，包括如下步骤：
1)将10％的NaOH加入到棉短绒浆12kg中，于120℃搅拌4hr，充分去除棉短绒中的蜡质和可溶解的杂质；处理后的棉短绒浆黏度280mPas，α-纤维素含量98.5％，灰分0.2％；
2)将1)所得的棉短绒浆再用6％的HCl在室温下处理3hr；
3)将玻璃纤维60kg用6％的HCl在室温下处理3hr；
4)将步骤3)的玻璃纤维、经步骤2)的棉短绒浆和聚乳酸纤维18kg使用打浆机打浆，再经过双盘磨浆机在线打磨得到纸浆浆料，打浆浓度为2.08％，分别打浆至58°SR、18°SR和20°SR；
5)将聚酰胺聚环氧氯丙烷树脂2kg用水稀释，搅拌均匀，慢慢加入到纸浆浆料中；
6)将松油3kg，焦磷酸钠3kg，防水浆0.5kg，荧光增白剂851.5kg加入到步骤5)的纸浆浆料中，搅拌均匀，得到成浆，浆料浓度为1.78％；
7)将步骤6)得到的成浆按常规条件上网抄造及压榨得到原纸；
8)配置浸渍剂，将酚醛树脂20kg、苯丙乳液20kg、正己烷3kg、甲醇25kg、N-羟甲基丙烯酰胺6kg、润湿剂羧酸皂类0.5kg、N,N'-哌嗪四苯氧基氨基磷酸酯15kg、十溴二苯乙烷10.5kg放入反应釜中于90℃的温度下进行充分的搅拌，搅拌时间为2～6hr，然后冷却至室温，用100目纱布过滤得到浸渍剂；
9)将步骤7)得到原纸浸渍在步骤8)中的浸渍剂中，采用凹版网纹面的辊式涂布方式进行浸渍，控制上胶量为20％±0.5％；
10)浸渍后纸样在150℃循环热风中固化。
上述实施例制得的阻燃空气滤纸技术指标如下表所示：
项目单位技术要求实施例1实施例2实施例3原纸定量g/m2140±5142143138原纸厚度mm0.45±0.050.450.470.48滤纸定量g/m2160±5162161159滤纸厚度mm0.50±0.050.460.480.51原纸耐破度kPa-788179滤纸耐破度kPa-340345339滤纸最大孔径μm-606163滤纸平均孔径μm-484947滤纸过滤效率μm-8～158～158～15滤纸透气度L/m2.S-80-9080-9080-90滤纸氧指数％-25～2825～2825～28