CN104420400A

CN104420400A - 一种含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法

Info

Publication number: CN104420400A
Application number: CN201310390211.6A
Authority: CN
Inventors: 蓝海; 时圣涛; 任方萍; 刘丽娟
Original assignee: ZHUHAI HONGJING DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: ZHUHAI HONGJING DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2015-03-18

Abstract

本发明涉及一种含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法。所述制备方法选自如下两种方法中的任意一种：（1）浸渍法：将空气过滤纸浸渍到纳米纤维素悬浮液中一段时间，取出，室温晾干；（2）涂布法：将纳米纤维素悬浮液涂布到空气过滤纸表面，室温晾干。采用本发明的含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法制得的空气过滤纸具有更好的抗拉强度和耐破度，透气度降低，过滤效率提高。

Description

一种含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法

技术领域

本发明属于造纸领域，具体涉及一种含纳米纤维素（NCC）的空气过滤纸的制备方法。

背景技术

空气中除含有氧气、氢气外，还含有灰尘、沙土、细菌等其他有害物质，在某些特殊环境要求下需要对空气过滤，如汽车发动机、精密仪器生产车间、实验室、手术室等，需用到空气过滤材料，以达到过滤空气的目的。空气过滤纸是其中常用的空气过滤材料。

功能性空气过滤材料是近年来研究的热点，是针对特定行业如耐高温、耐腐蚀、抗静电、拒水、拒油、阻燃、清除有害气体等开发的过滤材料，如阻燃性空气过滤纸。应用纳米技术开发功能性空气过滤材料又是当前世界研究的热点之一，比较常见的研究如将一些金属及氧化物的纳米颗粒，通过一定的技术方法加工到纤维中或处理到织物滤料上，使滤料具有某种特殊的功能，如纳米纤维空气过滤纸。

纳米纤维素是从天然植物原料中提取的，环保无毒，可再生；具有比表面积大、孔隙率高、质量轻、强度高等特点，对空气过滤中颗粒的直接拦截效应和惯性冲击效应更为显著，有利于增加空气中的悬浮颗粒在其表面的沉积概率，提高空气过滤纸的过滤效率，并且可在一定程度上提高空气过滤纸的抗拉强度等性质，是一种新型的空气过滤纸增强材料。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种由上述制备方法制得的含纳米纤维素的空气过滤纸。

本发明提供的一种含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法，选自如下两种方法中的任意一种：

（1）浸渍法：将空气过滤纸浸渍到纳米纤维素悬浮液中一段时间，取出，室温晾干，即得所述含纳米纤维素的空气过滤纸；

（2）涂布法：将纳米纤维素悬浮液涂布到空气过滤纸表面，室温晾干，即得所述含纳米纤维素的空气过滤纸。

优选地，方法（1）和（2）中，制备所述纳米纤维素悬浮液的纳米纤维素原料的直径为20～100nm，长度为200～900nm。

更优选地，方法（1）和（2）中，制备所述纳米纤维素悬浮液的纳米纤维素原料的直径40～60nm，长度为200～500nm。

所述纳米纤维素原料的直径和长度的测试方法是采用原子力显微镜AFM进行成像测量。

优选地，方法（1）和（2）中，所述纳米纤维素悬浮液可以是经过均质的，均质压力为20～50MPa。

均质可以采用高压/超高压均质机。例如天津市特斯达食品机械科技有限公司生产的型号为YJGY-70-100的超高压均质机。

优选地，方法（1）和（2）中，所述纳米纤维素悬浮液为纳米纤维素的水悬浮液。

优选地，方法（1）中，所述纳米纤维素悬浮液的浓度为0.2～2wt%，更优选为0.4～1.0wt%。

优选地，方法（1）中，所述一段时间为5～30min。

优选地，方法（2）中，所述纳米纤维素悬浮液的浓度为0.3～1.5wt%，更优选为0.5～1.25wt%。

优选地，方法（2）中，所述纳米纤维素的涂布量为0.5～3g/m²，更优选为0.5～2g/m²。

所述涂布量指的是纳米纤维素的量。

所述涂布可以采用本领域已知的任何技术进行。例如手工涂布或采用涂布机装置进行。

所述室温指的是20～30℃。

本发明提供的一种含纳米纤维素的空气过滤纸，其由上述的含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法制成。

本发明的优点在于：采用本发明的含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法制得的空气过滤纸具有更好的抗拉强度和耐破度，透气度降低，过滤效率提高。纳米纤维素由天然纤维素水解而成，原料来源丰富，环保无污染，属于可再生资源；与传统的植物纤维相比，纳米纤维素本身具有质量轻、比表面积大、孔隙率高、高强度、高透明性等特点，增加了空气中悬浮颗粒在其表面的沉积概率，提高过滤效率，并且使空气过滤纸的抗拉强度得到提高，延长了使用寿命。

附图说明

图1为空气过滤纸的空白样的SEM图。

图2为实施例2制备的含纳米纤维素的空气过滤纸的SEM图。

具体实施方式

以下实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

空气过滤纸：辛集华瑞滤纸有限公司；型号：A1或A。

空气过滤纸表面形貌由扫描电子显微镜SEM测量。扫描电子显微镜SEM：日本日立公司，型号：S-4800。

抗拉强度由拉力机测量。拉力机：昆山科瑞特实验仪器有限公司，型号：KRT-W。

厚度由测厚规测量。测厚规：深圳思达精密工具有限公司，型号：SD-10。

透气度测定仪：宁波纺织仪器厂，型号：YG461E。

超高压均质机：天津市特斯达食品机械科技有限公司，型号：YJGY-70-100。

实施例1

将直径为20～30nm，长度为200～300nm的纳米纤维素添加到水中制备成浓度为0.4wt%的NCC悬浮液。

将空气过滤纸剪裁成A4纸大小，称重，然后将其浸渍于上述NCC悬浮液中30min，取出，室温下晾干，即得到本发明所述含纳米纤维素的空气过滤纸。

实施例2

将直径为40～50nm，长度为200～300nm的纳米纤维素添加到水中制备成浓度为0.5wt%的NCC的水悬浮液，然后将该水悬浮液在20MPa下均质得到NCC悬浮液。

将空气过滤纸剪裁成A4纸大小，称重，然后将其浸渍于上述NCC悬浮液中20min，取出，室温下晾干，即得到本发明所述含纳米纤维素的空气过滤纸。

实施例3

将直径为55～60nm，长度为400～500nm的纳米纤维素添加到水中制备成浓度为0.5wt%的NCC的水悬浮液，然后将该水悬浮液在30MPa下均质得到NCC悬浮液。

将空气过滤纸剪裁成A4纸大小，称重，取上述NCC悬浮液，采用手工方式均匀涂布于上述A4纸表面，涂布量为1g/m²，室温下晾干，即得到本发明所述含纳米纤维素的空气过滤纸。

实施例4

将直径为80～90nm，长度为700～800nm的纳米纤维素添加到水中制备成浓度为1.0wt%的NCC的水悬浮液，然后将该水悬浮液在30MPa下均质得到NCC悬浮液。

实验实施例

对空气过滤纸的空白样和上述实施例1～4中制备的含纳米纤维素的空气过滤纸进行性能测试。结果见表1和图1～2。

表1性能比较结果

从图2中可以看出，NCC是以物理吸附作用吸附到空气过滤纸表面；从表1得知，NCC的添加可以明显提高空气过滤纸的抗拉强度和耐破度，降低透气度，提高过滤效率。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。因此，在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法，其特征在于，所述制备方法选自如下两种方法中的任意一种：

2.根据权利要求书1所述的含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法，其特征在于，方法（1）和（2）中，制备所述纳米纤维素悬浮液的纳米纤维素原料的直径为20～100nm，长度为200～900nm。

3.根据权利要求书1或2所述的含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法，其特征在于，方法（1）和（2）中，所述纳米纤维素悬浮液是经过均质的，均质压力为20～50MPa。

4.根据权利要求书1所述的含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法，其特征在于，方法（1）和（2）中，所述纳米纤维素悬浮液为纳米纤维素的水悬浮液。

5.根据权利要求书1或4所述的含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法，其特征在于，方法（1）中，所述纳米纤维素悬浮液的浓度为0.2～2wt%。

6.根据权利要求书1所述的含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法，其特征在于，方法（1）中，所述一段时间为5～30min。

7.根据权利要求书1或4所述的含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法，其特征在于，方法（2）中，所述纳米纤维素悬浮液的浓度为0.3～1.5wt%。

8.根据权利要求书1所述的含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法，其特征在于，方法（2）中，所述纳米纤维素的涂布量为0.5～3g/m²。

9.根据权利要求书1所述的含纳米纤维素的空气过滤纸的制备方法，其特征在于，方法（1）和（2）中，制备所述纳米纤维素悬浮液的纳米纤维素原料的直径40～60nm，长度为200～500nm；方法（1）中，所述纳米纤维素悬浮液的浓度为0.4～1.0wt%；方法（2）中，所述纳米纤维素悬浮液的浓度为0.5～1.25wt%；方法（2）中，所述纳米纤维素的涂布量为0.5～2g/m²。

10.一种含纳米纤维素的空气过滤纸，其由权利要求1～9中任一项所述的制备方法制成。