CN102392392A - 一种汽车机油滤纸用水乳型酚醛树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车机油滤纸用水乳型酚醛树脂组合物，按重量计，包括以下组分： 100 份酚醛树脂、 2.5~15 份多羟基型高分子增韧剂、 5~20 份阴离子乳化剂、 300~500 份水。本发明还涉及该组合物的制备方法以及用该组合物制备机油滤纸的方法。本发明水乳型酚醛树脂组合物环保，生产安全系数高，不需设置有机溶剂回收装置，生产成本低；利用该水乳型酚醛树脂组合物制备而得的汽车机油滤纸挺度高，耐高温性、耐油性、耐破牢度好，且制备机油滤纸时可以使原纸生产与树脂涂布等工序在一条生产线上一步完成，因此能够大大减少设备投资，降低生产成本。

Description

一种汽车机油滤纸用水乳型酚醛树脂组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车机油滤纸用水乳型酚醛树脂组合物及其制备方法。

背景技术

汽车机油滤纸是汽车机油滤清器的关键组成部分，为适应内燃机机油过滤要求，汽车机油滤纸必须耐高温、耐油，并具有高的挺度和耐破度，它决定着汽车机油滤清器的性能。

目前汽车机油滤纸的材质主要是含有高分子涂层的纸张，高分子材料的性质决定着机油滤纸的性能和使用寿命。国内现有的机油滤纸用高分子涂层主要是丙烯酸类树脂，此类机油滤纸产品的主要缺点是：耐高温性能差、吸潮率高和使用寿命短。国外常用的高分子涂层主要是酚醛树脂，此类机油滤纸产品的耐高温性能好、吸潮率低、使用寿命长；但所使用酚醛树脂一般是溶于有机溶剂中，因此制备时对环境的污染大，生产安全系数低，生产成本高，且使用溶剂型酚醛树脂生产机油滤纸时，需把原纸生产与涂布分开，即要在两条生产线上完成生产过程，（这是因为溶剂型酚醛树脂一般使用的是低沸点的醇类，刚制备好的热的原纸会致使溶剂挥发，使高分子树脂不易进入纸内，影响涂布效果），因此设备投入较大，操作麻烦。也有人尝试用水作酚醛树脂的溶剂，但一般是通过调节pH值以达到溶解的效果，工艺条件敏感苛刻，不好操作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中使用溶剂型酚醛树脂生产汽车机油滤纸对环境污染大、生产安全系数低以及生产成本高的问题，提供一种汽车机油滤纸用水乳型酚醛树脂组合物。

本发明的另一目的是提供上述水乳型酚醛树脂组合物的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种利用上述水乳型酚醛树脂组合物制备而得的汽车用机油滤纸。

本发明的第四个目的是提供上述汽车用机油滤纸的生产方法。

一种汽车机油滤纸用水乳型酚醛树脂组合物，按重量计，由如下组分构成：100份酚醛树脂、2.5~15份多羟基型高分子增韧剂、5~20份阴离子型乳化剂、300~500份水。

优选地，所述酚醛树脂的游离酚含量＜0.1%。

优选地，所述多羟基型高分子增韧剂为聚乙二醇、聚丙三醇、聚乙烯醇、聚三羟基丙烷、壳聚糖中的一种或多种的组合。

上述汽车机油滤纸用水乳型酚醛树脂组合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）将配方量的酚醛树脂分散在水中形成悬浮液，或是将配方量的酚醛树脂粉碎成粒径＜10微米的粉料；

（2）将配方量的多羟基型高分子增韧剂加入适量水中，使之在水中充分溶解，得到多羟基型高分子增韧剂溶液；

（3）将配方量的阴离子型乳化剂加入步骤（2）所得的多羟基型高分子增韧剂溶液中，搅拌均匀，得到阴离子型乳化剂、多羟基型高分子增韧剂均匀分散的混合溶液；

（4）将步骤（3）所得的混合溶液放入高速搅拌器中，边搅拌边向其中加入步骤（1）所制备的酚醛树脂悬浮液或是酚醛树脂粉料，继续搅拌直至形成均匀分散的酚醛树脂水乳液，即得到所述水乳型酚醛树脂组合物。

一种汽车机油滤纸，包括原纸和附着在原纸上的高分子树脂层，该高分子树脂层由本发明的水乳型酚醛树脂组合物烘干形成。

一种汽车机油滤纸的生产方法，按如下步骤进行：首先制备原纸，然后将原纸浸滞于本发明的水乳型酚醛树脂组合物中，再取出烘干，制备得到所述汽车机油滤纸，且所述制备原纸工序与原纸的浸滞、烘干工序在一条生产线上完成。

优选地，上述方法中的烘干温度在180~200℃之间，烘干时间为10~15分钟。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明水乳型酚醛树脂由于不使用有机溶剂，因此在制造汽车机油滤纸时对环境污染小，生产安全系数高。本发明水乳型酚醛树脂的制备方法简单，制备过程环保，且不需要设置有机溶剂回收装置等，因此生产成本低。利用本发明水乳型酚醛树脂所制备而得的汽车机油滤纸挺度高，具有良好的耐高温、耐油、耐破牢度，且机油滤纸的制造可以使原纸生产与浸滞烘干等工序在一条生产线上一步完成，因此可大大减少设备投资，降低生产成本。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但不限于这些实施例。

实施例1

（1）将100g热固性酚醛树脂利用气流粉碎机粉碎成粒径小于10um的粉体；

（2）将5g增韧剂溶解在100g水中，然后将增韧剂的水溶液再加入到400g水中，使之在水中充分溶解，得到增韧剂溶液；

（3）将12g乳化剂加入步骤（2）所得的增韧剂溶液中，搅拌均匀，得到乳化剂、增韧剂均匀分散的混合溶液；

（4）将步骤（3）所得的混合溶液放置在高速搅拌装置上，打开高速搅拌器，使转速达到7000转/分钟，边搅拌边将步骤（1）所得的酚醛树脂粉体缓慢加入到该混合溶液中，继续搅拌直至形成均匀分散的酚醛树脂水乳液，停止搅拌，即得到本发明的水乳型酚醛树脂组合物。

本实施例中所用的酚醛树脂为山东圣泉化工股份有限公司生产销售，该酚醛树脂的游离酚含量≤0.1%。

所用的增韧剂为聚乙烯醇，牌号为1799。增韧剂可选择亲水性的多羟基型高分子增韧剂，这种增韧剂在经一定的高温烘烤后，大量的羟基之间可发生某种类似交联的反应或键合，使滤纸的韧性变好，但增韧剂的使用必须适量，含量太少起不到增韧效果，含量太多则容易吸潮，使滤纸使用性能下降。

所使用的乳化剂为扬州市金阳化工有限公司生产的金阳牌JYA4型阴离子乳化剂。

实施例2

（1）将100g热固性酚醛树脂分散在水中，形成悬浮液；

（2）将10g增韧剂溶解在100g水中，然后将增韧剂的水溶液再加入到300g水中，使之在水中充分溶解，得到增韧剂溶液；

（3）将12g乳化剂加入步骤（2）所得的增韧剂溶液中，搅拌均匀，得到乳化剂、增韧剂均匀分散的混合溶液；

（4）将步骤（3）所得的混合溶液放置在高速搅拌装置上，打开高速搅拌器，使转速达到7000转/分钟，边搅拌边缓慢向该混合溶液中加入步骤（1）的酚醛树脂悬浮液，继续搅拌直至形成均匀分散的酚醛树脂水乳液，停止搅拌，即得到本发明的水乳型酚醛树脂组合物。

本实施例中所用的酚醛树脂为山东圣泉化工股份有限公司生产销售，该酚醛树脂的游离酚含量≤0.1%

本实施例中所用的增韧剂为聚乙烯醇，牌号为1799。

所使用的乳化剂为扬州市金阳化工有限公司生产的金阳牌JYA4型阴离子乳化剂。

实施例3

利用实施例1和2所得的水乳型酚醛树脂制备汽车机油滤纸，首先制备原纸，然后将原纸浸滞于上述的水乳型酚醛树脂中，再取出烘干，制备得到所述汽车机油滤纸。本实施例中，原纸制备与浸滞烘干的工序在一条生产线上完成。烘干温度在180~200℃之间，烘干时间为10~15分钟。

对经过实施例1和2的两种水乳型酚醛树脂制备得到的汽车机油滤纸（分别标记为滤纸1和滤纸2）的基本性能进行对比，结果如表1：

表1 两种机油滤纸的基本性能对比

由表1可知，用实施例2所得的水乳型酚醛树脂制备而得的汽车机油滤纸2质量较优。

实施例4

选择市售的醇溶性酚醛树脂、本发明水乳型酚醛树脂和市售的水乳型丙烯酸酯树脂分别制备汽车机油滤纸（分别标记为滤纸1号、2号和3号），并对三种滤纸固化前后的性能进行比较，结果如表2：

表2 不同树脂涂覆的三种汽车机油滤纸性能对比

上述三种机油滤纸中，醇溶性酚醛树脂、水乳型酚醛树脂浸滞的机油滤纸固化条件相同，即在185℃烘箱中固化12分钟；水乳型丙烯酸酯树脂浸滞的机油滤纸固化条件为150℃下烘干10分钟，这主要是考虑丙烯酸酯树脂耐高温差的缘故。

从表2可以看出，①、3号滤纸涂覆树脂前后的透气度下降比1号、2号滤纸更为明显，这说明水乳型丙烯酸树脂的成膜性好；②、1号滤纸和2号滤纸在涂覆树脂后耐破度增加，3号滤纸的耐破度大幅下降，这说明3号滤纸表面形成的丙烯酸酯树脂膜的耐温性差；③、2号滤纸的耐破度在三者中最大，这与2号滤纸制备时所用的水乳型酚醛树脂中添加的增韧剂有关；④、固化后三种滤纸的挺度都有增加，说明三种树脂经高温后树脂分子之间发生交联，且1号滤纸、2号滤纸的挺度比3号滤纸更高；⑤、1号滤纸和2号滤纸的总体性能较为接近。

实施例5

对三种滤纸作为汽车机油滤纸的使用性能进行对比，测试项目和结果如下：

1、耐高温性能测试：机油滤纸在机油中耐高温性测试：由于发动机在工作时，机油温度一般在90~95℃，短时间会达到130℃，测定机油滤纸耐温性通常采用把已固化机油滤纸放入135±2℃机油中，浸192小时（8天）时间，然后取出滤纸，用卫生纸吸干多涂机油，冷却后测定机油滤纸耐破度，要求耐破度下降不超40%。三种滤纸的耐高温性能测试结果如表3：

表3 三种滤纸的耐高温性能对比

从表3可以看出，1号和2号滤纸经135℃机油浸泡8天后，耐破度损失率比较接近，且耐破度损失率均小于40%，3号滤纸耐破度下降特别明显，达到81.93%，这说明丙烯酸酯树脂不耐高温，树脂已发生老化。

、耐机油性测定：通常采用溶剂丙酮抽提法，具体为：分别称取绝干量10g已固化的三种机油滤纸，撕成小片，分别放入三个500ml三角锥型磨口玻璃瓶中，加入250ml丙酮溶液，放入可温控的热水浴中，在烧瓶上安装冷凝管，接通冷凝水，调节热水浴温度，使丙酮溶液沸腾，抽提24小时；然后把机油滤纸取出，再用丙酮冲洗干净，等丙酮挥发后，放入105℃烘箱，烘干，测定绝干量，经丙酮抽提后，重量损失越小，说明机油滤纸耐机油性越好。要求重量损失小于等于5%。三种滤纸的耐机油性测试结果如表4：

表4 三种滤纸的耐机油性能对比

从表4可看出，1号滤纸、2号滤纸经丙酮抽提后，重量损失较接近，且重量损失率均小于5%，3号滤纸重量损失较大，重量损失率≥5%。由此可看出，1号和2号滤纸的耐机油性能较3号滤纸更好。

、高温下挺度性能测定：把已固化的三种机油滤纸切成40mm×70mm大小，放入105℃±2℃烘箱中烘10分钟，然后以最快速度取出立即测定其挺度，挺度高，说明滤纸在机油工作温度（一般为90℃左右）下的挺度就越好。三种滤纸的高温下挺度测试结果如表5：

表5 三种滤纸高温下挺度对比

从表5可以看出，1号、2号滤纸在常温和高温下的挺度变化不大，3号滤纸在经过高温烘焙后挺度下降明显，这是因为丙烯酸酯类树脂是热塑性树脂，其玻璃化转变温度约在55℃左右，高温烘焙后滤纸明显变软；而酚醛类树脂是热固性树脂，固化交联后常温和高温下滤纸挺度基本不变。

、抗水性试验：由于新加入机油中往往含有一定量的游离水和乳化水，机油通过滤清器时会出现水分被机油滤纸吸收的现象，使滤纸挺度下降，吸水变形，降低滤纸性能。抗水性试验的操作过程和条件为：把滤纸切成20cm×20cm大小，浸在常温水中24小时，取出，测定尺寸变形及湿态下的滤纸挺度。三种滤纸的抗水性测试结果如表6：

表6 三种机油滤纸经抗水性试验前后尺寸、挺度变化表

从表6中可以看出1号滤纸、2号滤纸常温经水浸泡24小时后，纵横向伸长率变化较小，挺度下降≤30%，而3号滤纸浸水后伸长明显，挺度下降率大。

从以上测试试验可看出，酚醛树脂制备得到的汽车机油滤纸的耐高温性、耐机油性、高温下挺度以及抗水性均要比水乳型丙烯酸酯树脂制备而得的汽车机油滤纸好，也即它们的实际使用性能更好。而综合比较醇溶性酚醛树脂和本发明水乳型酚醛树脂制备得到的机油滤纸的使用性能，发现本发明水乳型酚醛树脂制备得到的机油滤纸不但由于制备过程不使用有机溶剂而更为环保，滤纸性能也略优于醇溶性酚醛树脂制备的滤纸，因此具有广阔的市场应用前景。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种汽车机油滤纸用水乳型酚醛树脂组合物，其特征在于：按重量计，所述水乳型酚醛树脂组合物由如下组分构成：100份酚醛树脂、2.5~15份多羟基型高分子增韧剂、5~20份阴离子型乳化剂、300~500份水。

2.根据权利要求1所述的水乳型酚醛树脂组合物，其特征在于：所述酚醛树脂的游离酚含量＜0.1%。

3.根据权利要求1所述的水乳型酚醛树脂组合物，其特征在于：所述多羟基型高分子增韧剂为聚乙二醇、聚丙三醇、聚乙烯醇、聚三羟基丙烷、壳聚糖中的一种或多种的组合。

4.权利要求1至3中任一项所述的水乳型酚醛树脂组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）将配方量的酚醛树脂分散在水中形成悬浮液，或是将配方量的酚醛树脂粉碎成粒径＜10微米的粉料；

（2）将配方量的多羟基型高分子增韧剂加入适量水中，使之在水中充分溶解，得到多羟基型高分子增韧剂溶液；

（3）将配方量的阴离子型乳化剂加入步骤（2）所得的多羟基型高分子增韧剂溶液中，搅拌均匀，得到阴离子型乳化剂、多羟基型高分子增韧剂均匀分散的混合溶液；

（4）将步骤（3）所得的混合溶液放入高速搅拌器中，边搅拌边向其中加入步骤（1）所制备的酚醛树脂悬浮液或是酚醛树脂粉料，继续搅拌直至形成均匀分散的酚醛树脂水乳液，即得到所述水乳型酚醛树脂组合物。

5.一种汽车机油滤纸，包括原纸和附着在原纸上的高分子树脂层，其特征在于：所述高分子树脂层由权利要求1至3中任一项所述的水乳型酚醛树脂组合物烘干形成。

6.一种汽车机油滤纸的生产方法，其特征在于：首先制备原纸，然后将原纸在权利要求1至3中任一项所述的水乳型酚醛树脂组合物中浸滞，再烘干，制备而得所述汽车机油滤纸；所述制备原纸工序与原纸的浸滞、烘干工序在一条生产线上完成。

7.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于：烘干温度在180~200℃之间，烘干时间为10~15分钟。