CN103290686B - 一种用于处理喷气燃料过滤分离器的玻璃纤维表面的组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于处理喷气燃料过滤分离器的玻璃纤维表面的组合物，具体而言，所述组合物以酚醛树脂为主要成分，另外加入α-甲基萘磺酸、正戊烷、乙氧基蓖麻油混合而成。根据本发明的用于处理喷气燃料过滤分离器的玻璃纤维表面的组合物原料易得，制备简单。同时处理后的玻璃纤维在油水分离方面效率更高。

Description

一种用于处理喷气燃料过滤分离器的玻璃纤维表面的组合物

技术领域

本发明涉及一种用于处理喷气燃料过滤分离器的玻璃纤维表面的组合物，具体而言，所述组合物以酚醛树脂为主要成分，另外加入α-甲基萘磺酸、正戊烷、乙氧基蓖麻油混合而成。

背景技术

飞机发动机的强大动力来源于不断燃烧的高质量的燃油。有数据证明燃油的污染是导致飞行事故的重要因素之一，提高燃油洁净度，对于保证飞行安全、延长发动机使用寿命是至关重要的。随着喷气燃料生产工艺和新型添加剂的使用，使传统使用的过滤分离器水分离效率降低。

燃油混入的水杂质的危害很大，在燃油的加工、存储和运输过程中，往往会混入水，水在燃油中以溶解水、乳化水和游离状态的自由水三种形态存在，其中非溶解水（包括乳化水和自由水）的危害最大。

为了脱除燃油中的水，常用的脱水方法有化学法、离心法、聚结过滤法等，其中聚结过滤法具有高效率、低成本的优点，得到广泛应用。聚结过滤法的工作原理是，油液进口进入过滤聚结滤芯，首先通过该滤芯的过滤层，滤除机械杂质；然后通过聚结层，其中的非溶解水被聚结为水滴，然后流入过滤分离器的腔体，聚结出的较大的水滴通过沉降流入过滤分离器下部的沉淀槽中，聚结出的较小的水滴随油流到达具有阻水通油作用的分离滤芯(不同于过滤聚结滤芯的另外一种滤芯)，水滴不能通过分离滤芯，经过分离滤芯后流出的油液为洁净油液，从而起到过滤杂质和分离水的作用。油水分离滤芯的核心组件为纤维毡，该纤维毡的亲水性和疏水性对油水分离滤芯的油水分离效果起到关键作用。

目前，随着飞机马赫数的不断提高，对喷气燃料的热氧化安定性提出了更高的要求。为提高喷气燃料的热氧化安定性，在喷气燃料中加入热安定性添加剂，如GE Water&Process Technologies生产的SPEC AID8Q462、Shell AviationLimited生产的AeroShell Performance Additive101。但是，正是由于这些添加剂的存在，导致现有技术中的过滤分离器中的聚结滤芯不能实现非溶解水的有效聚结，不能实现有效的油水分离。

因此迫切需要开发一种新型的油水分离滤芯用纤维毡，能够用于含有热氧化安定性添加剂的燃料以有效将燃料中的水高效分离除去。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的一个目的在于提供一种用于处理喷气燃料过滤分离器的玻璃纤维表面的组合物，所述组合物包括：

80至120重量份的酚醛树脂；

7至18重量份的α-甲基萘磺酸；

10至50重量份的正戊烷；和

1至8重量份的乙氧基蓖麻油。

优选地，根据本发明的组合物包括：

90至110重量份的酚醛树脂；

9至15重量份的α-甲基萘磺酸；

15至30重量份的正戊烷；和

2至6重量份的乙氧基蓖麻油。

进一步优选地，根据本发明的组合物包括：

100重量份的酚醛树脂；

12重量份的α-甲基萘磺酸；

20重量份的正戊烷；和

5重量份的乙氧基蓖麻油。

本发明的另一个目的在于提供一种用根据本发明的组合物处理处理喷气燃料过滤分离器的玻璃纤维表面的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将酚醛树脂加入装有乙醇的容器中，搅拌至酚醛树脂完全溶解，酚醛树脂的浓度控制在5至10wt%之间；和

b)向步骤a)获得的溶液中按比例加入α-甲基萘磺酸、正戊烷和乙氧基蓖麻油，继续搅拌至完全溶解，为了加快溶解，可以适当对溶液进行加热，但温度不宜超过30℃，即得到根据本发明的组合物。

本发明的另一个目的在于提供一种喷气燃料过滤分离器用玻璃纤维，所述玻璃纤维可以按照以下步骤制得：

c)将玻璃纤维毡片浸入上述步骤b)获得的组合物溶液中约30分钟；

d)取出浸泡后的玻璃纤维毡片烘干、固化约5小时；和

e)对步骤d)固化后的玻璃纤维毡片进行裁剪，得到最终产品。

本发明的再一个目的在于提供一种包括所述表面经过处理的玻璃纤维的喷气燃料过滤分离器。

有益效果

根据本发明的用于处理喷气燃料过滤分离器的玻璃纤维表面的组合物原料易得，制备简单。同时处理后的玻璃纤维在油水分离方面效率更高，经过通过处理后的玻璃纤维毡过滤后的燃料中水含量显著降低，而且处理后的玻璃纤维可用于处理含有如高热安定性添加剂等添加剂的油料，能够有效去除其中的水分。

具体实施方式

喷气燃料中的微量水的分离过程可以大致分为纤维表面的油膜被置换、水滴向纤维表面粘附、水滴的凝聚、水滴从纤维表面脱附和油水分离等几个过程。其中当水滴同纤维接触时，它们之间滞留有油膜。为了使水滴粘附于纤维上，水滴必须从纤维上将油膜置换并使纤维润湿。通常用接触角来说明润湿的程度，所述接触角是指水固界面张力与水油界面张力之间的夹角。接触角越小，润湿性越好。水与目前使用的喷气燃料过滤分离器用的玻璃纤维的接触角一般为70至80度，因此水滴不能很好地在玻璃纤维表面粘附铺展，而经过根据本发明的组合物处理的玻璃纤维的接触角小于10度，对水有良好的润湿性，容易扑捉燃料中的痕量水。

另外随着各种新型添加剂的使用，特别是采用了新型的表面活性剂，使得燃料中的水更细小地分散。特别是在表面活性剂的作用下，形成微乳胶囊而形成油包水的乳浊液，这更不利于水分的脱除。而经过根据本发明的组合物处理的玻璃纤维能够有效地破除形成的微乳胶囊，使其中的水分释放出来并进一步与玻璃纤维接触而被粘附，从而实现水分的去除。这可能是由于酚醛树脂包覆在玻璃纤维表面上，而酚醛树脂高分子自身含有大量羟基，在与微乳胶囊等接触时，容易破解开形成微乳胶囊的排列的表面活性剂分子，进而释放其中的水分。

根据本发明的用于处理喷气燃料过滤分离器的玻璃纤维表面的组合物包含酚醛树脂、α-甲基萘磺酸、正戊烷和乙氧基蓖麻油。

其中酚醛树脂为主要成分，起到改性玻璃纤维表面的作用。当酚醛树脂含量小于80重量份时，对玻璃纤维表面的覆盖度不足；当酚醛树脂含量大于120重量份时，由于酚醛树脂含量过大，有可能造成玻璃纤维之间的黏连，进而导致玻璃纤维毡孔的堵塞等问题。

其中的α-甲基萘磺酸为固化剂，其有助于酚醛树脂粘附在玻璃纤维上，当其含量小于7重量份时，酚醛树脂固化时间过长，不利于工业生产；而当其含量大于18重量份时，酚醛树脂固化时间过短，固化后的酚醛树脂强度较低。

其中正戊烷为发泡剂，其有助于进一步减小接触角，当使用正戊烷时可使粘附在玻璃纤维表面上的酚醛树脂更为松散，从而增加与流经燃料的接触面以进一步聚结水分。

其中乙氧基蓖麻油为分散剂，其有助于酚醛树脂均匀的附着在玻璃纤维表面上。如果其含量小于1重量份，则效果不明显；而如果其含量大于8重量份时，其分散效果已不再有明显提升。

以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。

实施例

制备实施例1

a)将80g酚醛树脂加入装有920g乙醇的容器中，搅拌至酚醛树脂完全溶解，酚醛树脂的浓度为8wt%；

b)向步骤a)获得的溶液中加入7g的α-甲基萘磺酸、12g正戊烷和1.5g乙氧基蓖麻油，继续搅拌至完全溶解，为了加快溶解，可以适当对溶液进行加热，但温度不宜超过30℃；

c)将120cm×120cm的玻璃纤维毡片浸入步骤b)获得的溶液中约30分钟；

d)取出浸泡后的玻璃纤维毡片烘干、固化约5小时；和

e)对步骤d)固化后的玻璃纤维毡片进行裁剪，得到60cm×60cm的最终产品。

制备实施例2

a)将90g酚醛树脂加入装有910g乙醇的容器中，搅拌至酚醛树脂完全溶解，酚醛树脂的浓度为9wt%；

b)向步骤a)获得的溶液中加入10g的α-甲基萘磺酸、18g正戊烷和3g乙氧基蓖麻油，继续搅拌至完全溶解，为了加快溶解，可以适当对溶液进行加热，但温度不宜超过30℃；

c)将120cm×120cm的玻璃纤维毡片浸入步骤b)获得的溶液中约30分钟；

d)取出浸泡后的玻璃纤维毡片烘干、固化约5小时；和

e)对步骤d)固化后的玻璃纤维毡片进行裁剪，得到60cm×60cm的最终产品。

制备实施例3

a)将110g酚醛树脂加入装有890g乙醇的容器中，搅拌至酚醛树脂完全溶解，酚醛树脂的浓度为11wt%；

b)向步骤a)获得的溶液中加入18g的α-甲基萘磺酸、45g正戊烷和7g乙氧基蓖麻油，继续搅拌至完全溶解，为了加快溶解，可以适当对溶液进行加热，但温度不宜超过30℃；

c)将120cm×120cm的玻璃纤维毡片浸入步骤b)获得的溶液中约30分钟；

d)取出浸泡后的玻璃纤维毡片烘干、固化约5小时；和

e)对步骤d)固化后的玻璃纤维毡片进行裁剪，得到60cm×60cm的最终产品。

制备实施例4

a)将120g酚醛树脂加入装有880g乙醇的容器中，搅拌至酚醛树脂完全溶解，酚醛树脂的浓度为12wt%；

b)向步骤a)获得的溶液中加入13g的α-甲基萘磺酸、30g正戊烷和6g乙氧基蓖麻油，继续搅拌至完全溶解，为了加快溶解，可以适当对溶液进行加热，但温度不宜超过30℃；

c)将120cm×120cm的玻璃纤维毡片浸入步骤b)获得的溶液中约30分钟；

d)取出浸泡后的玻璃纤维毡片烘干、固化约5小时；和

e)对步骤d)固化后的玻璃纤维毡片进行裁剪，得到60cm×60cm的最终产品。

制备实施例5

a)将100g酚醛树脂加入装有900g乙醇的容器中，搅拌至酚醛树脂完全溶解，酚醛树脂的浓度为10wt%；

b)向步骤a)获得的溶液中加入12g的α-甲基萘磺酸、20g正戊烷和5g乙氧基蓖麻油，继续搅拌至完全溶解，为了加快溶解，可以适当对溶液进行加热，但温度不宜超过30℃；

c)将120cm×120cm的玻璃纤维毡片浸入步骤b)获得的溶液中约30分钟；

d)取出浸泡后的玻璃纤维毡片烘干、固化约5小时；和

e)对步骤d)固化后的玻璃纤维毡片进行裁剪，得到60cm×60cm的最终产品。

制备实施例6

a)将100g酚醛树脂加入装有900g乙醇的容器中，搅拌至酚醛树脂完全溶解，酚醛树脂的浓度为10wt%；

b)向步骤a)获得的溶液中加入9g的α-甲基萘磺酸、25g正戊烷和8g乙氧基蓖麻油，继续搅拌至完全溶解，为了加快溶解，可以适当对溶液进行加热，但温度不宜超过30℃；

c)将120cm×120cm的玻璃纤维毡片浸入步骤b)获得的溶液中约30分钟；

d)取出浸泡后的玻璃纤维毡片烘干、固化约5小时；和

e)对步骤d)固化后的玻璃纤维毡片进行裁剪，得到60cm×60cm的最终产品。

试验实施例

试验实施例1：接触角测试

采用德国KRUSS公司的easydrop分析系统测量玻璃纤维毡的接触角，对未经处理的玻璃纤维毡和用根据制备实施例中用本发明的组合物处理后的玻璃纤维毡对水的接触角进行测量，结果如下表1所示：

表1

	接触角(度)
			制备实施例1	9
制备实施例2	8
			制备实施例3	9
制备实施例4	6
			制备实施例5	5
制备实施例6	7

未经处理的玻璃纤维毡

76

试验实施例2：含水量测试

将未经处理的玻璃纤维毡和用根据制备实施例中用本发明的组合物处理后的玻璃纤维毡按照常规方式卷入燃料精过滤器中，然后进行燃料过滤试验，检测过滤前后燃料中的水含量的变化，结果如下表2所示：其中采用的未经处理的燃料的含水量约为280ppm

表2

	含水量(ppm)
		制备实施例1	10
制备实施例2	7
		制备实施例3	7
制备实施例4	6
		制备实施例5	4
制备实施例6	6
		未经处理的玻璃纤维毡	23

从上述试验结果可以明显看出，经过本发明的组合物处理后的玻璃纤维毡与水具有更小的接触角，同时过滤水分的能力明显强于现有技术中的未经处理的玻璃纤维。

试验实施例3：针对含有高热安定性添加剂的燃料的过滤性能测试

向燃料中加入高热安定性添加剂AeroShell Performance Additive101至约为256ppm，对含有该添加剂的燃料通过未经处理的玻璃纤维毡和根据制备实施例5中得到玻璃纤维毡进行燃料过滤试验，检测过滤前后燃料中的水含量的变化，结果如下表3所示：其中采用的未经处理的燃料的含水量约为280ppm

表3

	含水量(ppm)
		制备实施例5	7
未经处理的玻璃纤维毡	168

从上述试验结果可以明显看出，即使燃料中含有如高热安定性添加剂，经过本发明的组合物处理后的玻璃纤维毡仍然具有良好的过滤性能，因此本发明的组合物更适合于成分复杂的现代燃料的水分过滤。

Claims (3)

1.一种用于处理喷气燃料过滤分离器的玻璃纤维表面的组合物，其特征在于，所述组合物包括：

100重量份的酚醛树脂；

12重量份的α-甲基萘磺酸；

20重量份的正戊烷；和

5重量份的乙氧基蓖麻油。

2.一种用根据权利要求1所述的组合物处理处理喷气燃料过滤分离器的玻璃纤维表面的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将酚醛树脂加入装有乙醇的容器中，搅拌至酚醛树脂完全溶解，酚醛树脂的浓度控制在5至10wt％之间；

b)向步骤a)获得的溶液中按比例加入α-甲基萘磺酸、正戊烷和乙氧基蓖麻油，继续搅拌至完全溶解，为了加快溶解，可以适当对溶液进行加热，但温度不宜超过30℃，即得到组合物；

c)将玻璃纤维毡片浸入步骤b)中获得的组合物中30分钟；

d)取出浸泡后的玻璃纤维毡片烘干、固化5小时；和

e)对步骤d)固化后的玻璃纤维毡片进行裁剪，得到最终产品。

3.一种包括根据权利要求2所述表面经过处理的玻璃纤维的喷气燃料过滤分离器。