CN106087582A - 一种阻燃抗菌复合空气滤纸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阻燃抗菌复合空气滤纸的制备方法，属于空气过滤材料技术领域。本发明针对目前阻燃空气滤纸中的阻燃剂阻燃效率低，加入量大，导致滤纸力学性能下降，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，同时滤纸表面易黏附细菌，造成二次污染的问题，本发明通过急速冷却混合壳聚糖、淀粉，将其与正硅酸乙酯及三甲基氯硅烷进行接枝反应，以壳聚糖为抑菌物，再将反应物接枝淀粉，增加阻燃性，再通过添加海泡石增加强度的同时，进一步提高阻燃性能，再通过与无碱玻璃微纤维、竹浆等混合造纸，再通过浸渍液浸渍，进行表面改性，添加桧柏油、多巴胺提高抗菌性，从而制备得阻燃抗菌复合空气滤纸。

Description

一种阻燃抗菌复合空气滤纸的制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃抗菌复合空气滤纸的制备方法，属于空气过滤材料技术领域。
背景技术
空气滤纸作为空气过滤器滤芯的关键组成部分，其性能决定了空气过滤器的使用效果。随着医药、医疗卫生、电子等行业对厂房洁净度的要求越来越高，对空气过滤器提出了更高的要求。尤其是食品、制药等生产环节要求的超洁净烘箱或高温空气净化设备和系统，其最高工作温度达到350℃，因此对滤纸的耐温性提出了更高的要求。目前国内外在温度较高的环境中使用较多的是纯玻璃微纤维滤纸，这种滤纸不含粘结剂，国内外大多数滤纸生产厂家均可生产，这种不含粘结剂的过滤纸(有隔板)存在强度低的缺点，不利于机械化生产，且体积重量较大，易泄漏等缺点。
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。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。采用空气滤纸过滤时，细菌、病毒和微生物等都黏附在空气滤纸的表面，滤纸所处的适宜温、湿度就为细菌的繁殖提供了很好的环境，细菌有可能大量繁殖，一旦细菌大量繁殖就会造成二次污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前阻燃空气滤纸中的阻燃剂阻燃效率低，加入量大，导致滤纸力学性能下降，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，同时滤纸表面易黏附细菌，造成二次污染的问题，本发明通过急速冷却混合壳聚糖、淀粉，将其与正硅酸乙酯及三甲基氯硅烷进行接枝反应，以壳聚糖为抑菌物，再将反应物接枝淀粉，增加阻燃性，再通过添加海泡石增加强度的同时，进一步提高阻燃性能，再通过与无碱玻璃微纤维、竹浆等混合造纸，再通过浸渍液浸渍，进行表面改性，添加桧柏油、多巴胺提高抗菌性，从而制备得阻燃抗菌复合空气滤纸。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）按固液比1:3，取壳聚糖放入质量分数为20％的盐酸溶液中，并向其中加入壳聚糖质量1～3％的玉米淀粉，并置于超声振荡器中在26～28KHz下振荡20～30min，再加入盐酸溶液体积30～40％的无水乙醇，搅拌均匀后放入液氮速冻机中，设定温度为-15～-10℃，冷冻3～5min；
（2）在上述冷冻结束后，按质量比6:4:1取冷冻物、正硅酸乙酯及三甲基氯硅烷放入高压反应釜中，升温至70～80℃，预热20～30min，使用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.0～8.5，升温至120～130℃，以160r/min搅拌反应3～4h，自然冷却至室温，出料并过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣直至冲洗液pH至中性；
（3）在上述冲洗过后，将滤渣与其质量5～7％的海泡石放入碾磨机中进行研磨，过200目筛，按重量份数计，取50～55份无碱玻璃微纤维、35～40份竹浆、18～24份过筛所得的颗粒及40～50份质量分数为质量分数为4％的盐酸溶液放入打浆机中进行打浆，打浆至25～32︒SR；
（4）将上述浆料与其质量0.6～1.2％的聚醋酸乙烯酯，搅拌均匀，再加入水调浆至固含量为3～4％，随后将调好的浆料以0.6～1.2cm/s的速度通过压纸机成型，压力设定为13～22MPa；
（5）将上述压制成型后的滤纸原纸以2.4～2.8m/s通过浸渍槽，使浸渍均匀涂布于滤纸，随后再将其置于真空干燥箱，设定温度为45～50℃，真空度为0.05～0.06MPa，干燥6～8h，即可得到阻燃抗菌复合空气滤纸。
所述的步骤（5）中浸渍液为按重量份数计，取40～50份聚氨酯树脂、22～24份苯丙乳液、8～16份桧柏油及1～2份多巴胺放入反应釜中于80～85℃下搅拌4～6h，再冷却至室温，即可得浸渍液。
经检测本发明所得的空气滤纸耐磨度为312～330kPa，抗张强度为0.68～0.82KN/m，抗菌性能达99.8％以上，过滤效率达98.9％以上，LOI值为41.8～46.2，平均孔径为28～34μm。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的空气滤纸通过以内部壳聚糖、外部桧柏油为抗菌物质，抗菌效果显著，以硅类物质、海泡石等天然物作为阻燃剂，不会对人体及环境造成伤害及污染，制备过程简便易操作；
（2）本发明所得的空气滤纸抗菌性能达99.8％以上，过滤效率达98.9％以上。
具体实施方式
按固液比1:3，取壳聚糖放入质量分数为20％的盐酸溶液中，并向其中加入壳聚糖质量1～3％的玉米淀粉，并置于超声振荡器中在26～28KHz下振荡20～30min，再加入盐酸溶液体积30～40％的无水乙醇，搅拌均匀后放入液氮速冻机中，设定温度为-10～-15℃，冷冻3～5min；在上述冷冻结束后，按质量比6:4:1取冷冻物、正硅酸乙酯及三甲基氯硅烷放入高压反应釜中，升温至70～80℃，预热20～30min，使用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.0～8.5，升温至120～130℃，以160r/min搅拌反应3～4h，自然冷却至室温，出料并过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣直至冲洗液pH至中性；在上述冲洗过后，将滤渣与其质量5～7％的海泡石放入碾磨机中进行研磨，过200目筛，按重量份数计，取50～55份无碱玻璃微纤维、35～40份竹浆、18～24份过筛所得的颗粒及40～50份质量分数为质量分数为4％的盐酸溶液放入打浆机中进行打浆，打浆至25～32︒SR；将上述浆料与其质量0.6～1.2％的聚醋酸乙烯酯，搅拌均匀，再加入水调浆至固含量为3～4％，随后将调好的浆料以0.6～1.2cm/s的速度通过压纸机成型，压力设定为13～22MPa；将上述压制成型后的滤纸原纸以2.4～2.8m/s通过浸渍槽，使浸渍均匀涂布于滤纸，随后再将其置于真空干燥箱，设定温度为45～50℃，真空度为0.05～0.06MPa，干燥6～8h，即可得到阻燃抗菌复合空气滤纸。所述的中浸渍液为按重量份数计，取40～50份聚氨酯树脂、22～24份苯丙乳液、8～16份桧柏油及1～2份多巴胺放入反应釜中于80～85℃下搅拌4～6h，再冷却至室温，即可得浸渍液。
实例1
按固液比1:3，取壳聚糖放入质量分数为20％的盐酸溶液中，并向其中加入壳聚糖质量2％的玉米淀粉，并置于超声振荡器中在27KHz下振荡25min，再加入盐酸溶液体积35％的无水乙醇，搅拌均匀后放入液氮速冻机中，设定温度为-13℃，冷冻4min；在上述冷冻结束后，按质量比6:4:1取冷冻物、正硅酸乙酯及三甲基氯硅烷放入高压反应釜中，升温至75℃，预热25min，使用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.0，升温至125℃，以160r/min搅拌反应3h，自然冷却至室温，出料并过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣直至冲洗液pH至中性；在上述冲洗过后，将滤渣与其质量6％的海泡石放入碾磨机中进行研磨，过200目筛，按重量份数计，取52份无碱玻璃微纤维、38份竹浆、20份过筛所得的颗粒及45份质量分数为质量分数为4％的盐酸溶液放入打浆机中进行打浆，打浆至
28︒SR；将上述浆料与其质量0.8％的聚醋酸乙烯酯，搅拌均匀，再加入水调浆至固含量为3.5％，随后将调好的浆料以0.9cm/s的速度通过压纸机成型，压力设定为20MPa；将上述压制成型后的滤纸原纸以2.6m/s通过浸渍槽，使浸渍均匀涂布于滤纸，随后再将其置于真空干燥箱，设定温度为48℃，真空度为0.05MPa，干燥7h，即可得到阻燃抗菌复合空气滤纸。所述的中浸渍液为按重量份数计，取45份聚氨酯树脂、23份苯丙乳液、12份桧柏油及1份多巴胺放入反应釜中于82℃下搅拌5h，再冷却至室温，即可得浸渍液。
经检测本发明所得的空气滤纸耐磨度为312kPa，抗张强度为0.68KN/m，抗菌性能达99.9％，过滤效率达99.1％，LOI值为41.8，平均孔径为28μm。
实例2
按固液比1:3，取壳聚糖放入质量分数为20％的盐酸溶液中，并向其中加入壳聚糖质量3％的玉米淀粉，并置于超声振荡器中在28KHz下振荡30min，再加入盐酸溶液体积40％的无水乙醇，搅拌均匀后放入液氮速冻机中，设定温度为-15℃，冷冻5min；在上述冷冻结束后，按质量比6:4:1取冷冻物、正硅酸乙酯及三甲基氯硅烷放入高压反应釜中，升温至80℃，预热30min，使用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.5，升温至130℃，以160r/min搅拌反应4h，自然冷却至室温，出料并过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣直至冲洗液pH至中性；在上述冲洗过后，将滤渣与其质量7％的海泡石放入碾磨机中进行研磨，过200目筛，按重量份数计，取55份无碱玻璃微纤维、35份竹浆、18份过筛所得的颗粒及40份质量分数为质量分数为4％的盐酸溶液放入打浆机中进行打浆，打浆至
32︒SR；将上述浆料与其质量1.2％的聚醋酸乙烯酯，搅拌均匀，再加入水调浆至固含量为4％，随后将调好的浆料以1.2cm/s的速度通过压纸机成型，压力设定为22MPa；将上述压制成型后的滤纸原纸以2.8m/s通过浸渍槽，使浸渍均匀涂布于滤纸，随后再将其置于真空干燥箱，设定温度为50℃，真空度为0.06MPa，干燥8h，即可得到阻燃抗菌复合空气滤纸。所述的中浸渍液为按重量份数计，取50份聚氨酯树脂、22份苯丙乳液、8份桧柏油及1份多巴胺放入反应釜中于85℃下搅拌6h，再冷却至室温，即可得浸渍液。
经检测本发明所得的空气滤纸耐磨度为330kPa，抗张强度为0.82KN/m，抗菌性能达99.93％，过滤效率达99.5％，LOI值为46.2，平均孔径为34μm。
实例3
按固液比1:3，取壳聚糖放入质量分数为20％的盐酸溶液中，并向其中加入壳聚糖质量1％的玉米淀粉，并置于超声振荡器中在26KHz下振荡20min，再加入盐酸溶液体积30％的无水乙醇，搅拌均匀后放入液氮速冻机中，设定温度为-10℃，冷冻3min；在上述冷冻结束后，按质量比6:4:1取冷冻物、正硅酸乙酯及三甲基氯硅烷放入高压反应釜中，升温至70℃，预热20min，使用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.0，升温至120℃，以160r/min搅拌反应3h，自然冷却至室温，出料并过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣直至冲洗液pH至中性；在上述冲洗过后，将滤渣与其质量5％的海泡石放入碾磨机中进行研磨，过200目筛，按重量份数计，取50份无碱玻璃微纤维、40份竹浆、24份过筛所得的颗粒及50份质量分数为质量分数为4％的盐酸溶液放入打浆机中进行打浆，打浆至
25︒SR；将上述浆料与其质量0.6％的聚醋酸乙烯酯，搅拌均匀，再加入水调浆至固含量为3％，随后将调好的浆料以0.6cm/s的速度通过压纸机成型，压力设定为13MPa；将上述压制成型后的滤纸原纸以2.4m/s通过浸渍槽，使浸渍均匀涂布于滤纸，随后再将其置于真空干燥箱，设定温度为45℃，真空度为0.05MPa，干燥6h，即可得到阻燃抗菌复合空气滤纸。所述的中浸渍液为按重量份数计，取40份聚氨酯树脂24份苯丙乳液、16份桧柏油及2份多巴胺放入反应釜中于80℃下搅拌4h，再冷却至室温，即可得浸渍液。
经检测本发明所得的空气滤纸耐磨度为328kPa，抗张强度为0.76KN/m，抗菌性能达99.99％，过滤效率达99.8％，LOI值为44.3，平均孔径为32μm。

Claims (2)

1.一种阻燃抗菌复合空气滤纸的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按固液比1:3，取壳聚糖放入质量分数为20％的盐酸溶液中，并向其中加入壳聚糖质量1～3％的玉米淀粉，并置于超声振荡器中在26～28KHz下振荡20～30min，再加入盐酸溶液体积30～40％的无水乙醇，搅拌均匀后放入液氮速冻机中，设定温度为-15～-10℃，冷冻3～5min；
（2）在上述冷冻结束后，按质量比6:4:1取冷冻物、正硅酸乙酯及三甲基氯硅烷放入高压反应釜中，升温至70～80℃，预热20～30min，使用质量分数为30％的氢氧化钠溶液调节pH至8.0～8.5，升温至120～130℃，以160r/min搅拌反应3～4h，自然冷却至室温，出料并过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣直至冲洗液pH至中性；
（3）在上述冲洗过后，将滤渣与其质量5～7％的海泡石放入碾磨机中进行研磨，过200目筛，按重量份数计，取50～55份无碱玻璃微纤维、35～40份竹浆、18～24份过筛所得的颗粒及40～50份质量分数为质量分数为4％的盐酸溶液放入打浆机中进行打浆，打浆至25～32︒SR；
（4）将上述浆料与其质量0.6～1.2％的聚醋酸乙烯酯，搅拌均匀，再加入水调浆至固含量为3～4％，随后将调好的浆料以0.6～1.2cm/s的速度通过压纸机成型，压力设定为13～22MPa；
（5）将上述压制成型后的滤纸原纸以2.4～2.8m/s通过浸渍槽，使浸渍均匀涂布于滤纸，随后再将其置于真空干燥箱，设定温度为45～50℃，真空度为0.05～0.06MPa，干燥6～8h，即可得到阻燃抗菌复合空气滤纸。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃抗菌复合空气滤纸的制备方法，其特征在于：所述的步骤（5）中浸渍液为按重量份数计，取40～50份聚氨酯树脂、22～24份苯丙乳液、8～16份桧柏油及1～2份多巴胺放入反应釜中于80～85℃下搅拌4～6h，再冷却至室温，即可得浸渍液。
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