CN106978767B - 一种pm2.5防护口罩用过滤纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于滤纸技术领域，公开了一种PM2.5防护口罩用过滤纸及其制备方法。滤纸基材主要由下列重量份的原料制备成：天丝纤维25‑40、聚酯纤维20‑35、碳酸钙填料30‑40、双元助留剂共0.1‑0.3、聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂0.3‑0.8。其特征在于：先抄造出高加填量且结构致密的滤纸基材，经回湿后进入超级压光机，再依次经稀酸浸渍处理、水浸脱酸、干燥整形制成。本发明采用湿法成型和超级压光技术抄造出致密的基材，高加填与稀酸处理工艺相结合，来构建静态的亚微米级的孔径；同时用填料来调控滤纸的孔径分布及孔隙率，进而实现过滤阻力的可调控，同时满足PM2.5防护口罩用过滤纸高效、低阻的要求。

Description

一种PM2.5防护口罩用过滤纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及滤纸技术领域，尤其涉及一种PM2.5防护口罩用过滤纸及其制备方法。
背景技术
PM2.5防护口罩是以人体呼吸力(一般为30-50Pa)为净化动力，目前市售口罩中滤料大多以无纺布、活性炭、驻极材料等为主要材料，且多存在效率低或阻力高的问题，尤其是在呼吸流量大于30L/min时，难以同时满足人体对呼吸舒适性和洁净空气的需求；而且驻极材料的使用效果一般易随着存放时间的延长而持续衰减，影响过滤效果。而雾霾在未来相当长一段时间内还将持续存在，且有逐渐蔓延加重的趋势，因此探索出一种同时满足高效、低阻的PM2.5防护口罩用过滤纸及其制备方法，就成为了迫切需要解决的技术课题。本发明以天丝纤维为主要原料，天丝纤维为可生物降解的再生纤维素纤维，相对于石油基无纺布材料更绿色环保；采用湿法成型技术抄造出致密的基材，通过高加填与稀酸处理工艺相结合，共同构建静态的亚微米级的孔径，同时仅需控制填料添加量就能直接调控滤纸的孔径分布及孔隙率，进而控制过滤阻力；因此本发明所用主要原料更绿色环保，且通过采用独特的创新工艺技术，制备了孔结构可调控的、同时满足高效、低阻的PM2.5防护口罩用过滤纸。
发明内容
本发明的目的是采用独特的工艺技术，提供一种PM2.5防护口罩用过滤纸及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
一种PM2.5防护口罩用过滤纸，基材主要由下列重量份的原料制备成：天丝纤维25-40、聚酯纤维20-35、碳酸钙填料30-40、双元助留剂共0.1-0.3、聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂0.3-0.8；制备方法包括步骤为打浆、抄造、压光、酸处理和再干燥。其特征在于，抄造出结构致密的滤纸基材后；再将滤纸基材回湿后进入超级压光机，提高紧度至0.7-0.8g/cm3；压光后的滤纸基材先经过稀酸浸渍处理，再经水浸脱酸、干燥整形而制成过滤纸。
所述天丝纤维原料细度≤2.4dtex，平均长度≤6mm。湿法抄造前应先经过盘磨进行打浆处理。
所述PET纤维原料细度≤1.0dtex，平均长度≤6mm。
所述碳酸钙填料可为沉淀碳酸钙或研磨碳酸钙，要求平均粒径≤6μm。
所述双元助留剂由下列重量份的原料制成：阳离子加阴离子聚合物助留系统，其中阳离子的聚合物为低中等分子量、高电荷密度的聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚乙烯亚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵中的一种；阴离子聚合物为高分子量、低电荷密度的聚丙烯酰胺等。
所述稀酸是摩尔浓度为0.055-0.085mol/L的盐酸或硫酸溶液。
本发明所述一种PM2.5防护口罩用过滤纸，其特征在于，由以下具体步骤制成：
(1)天丝纤维经盘磨机进行打浆，磨浆浓度为8-10％，磨盘间隙控制≤0.3mm，既保证天丝纤维浆料充分的原纤化，又尽量避免纤维的切断，保证纤维的长度。控制浆料的目标打浆度为75-80°SR，同时目标湿重为15-20g。
(2)将步骤(1)中的浆料与PET纤维混合后，依次按顺序加入聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂(PAE)、双元助留系统中的阳离子的聚合物、双元助留系统中的阴离子的聚合物、碳酸钙填料。加适量水稀释浆料，并充分搅拌混合均匀。
(3)步骤(2)中的浆料混合物经长网纸机或圆网纸机成型后，采用靴式压榨，压榨部压区压力应≥500N/m，之后进入烘缸干燥。过程中应尽可能提高滤纸基材的致密程度。
(4)步骤(3)制备得到的滤纸基材回湿，水分达到12-15％后进入超级压光机进行压光处理。滤纸基材的紧度提高至0.7-0.8g/cm3。
(5)步骤(4)中的滤纸基材进入稀酸浸渍槽，所用稀酸的摩尔浓度为0.055-0.085mol/L，保证滤纸基材中的碳酸钙填料与稀酸能充分发生反应，以构建出亚微米级的孔结构。
(6)步骤(5)中的滤纸进入水浸脱酸槽，每隔20-30min更换脱酸槽中的水。脱酸后的滤纸进入烘缸干燥。即制得了PM2.5防护口罩用过滤纸。
本发明的有益效果是：本发明以绿色环保的再生纤维素——天丝纤维为主要原料，采用湿法成型技术抄造出致密的基材，通过高加填与稀酸处理工艺相结合，共同构建静态的亚微米级的孔径，同时仅需控制填料添加量就能直接调控滤纸的孔径分布及孔隙率，进而控制过滤阻力；制备了孔结构可调控的、同时满足高效、低阻的PM2.5防护口罩用过滤纸，即使是在呼吸流量大于30L/min时，也能同时满足人体对呼吸舒适性和洁净空气的需求。
具体实施方式
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例制备PM2.5防护口罩用过滤纸，包括以下步骤：
(1)天丝纤维经盘磨机进行打浆，磨浆浓度为8％，磨盘间隙控制在0.2mm。
(2)将步骤(1)中的浆料30份与PET纤维30份混合后，依次按顺序加入聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂(PAE)0.5份、双元助留系统中的阳离子聚丙烯酰胺0.08份、双元助留系统中的阴离子聚丙烯酰胺0.08份、碳酸钙填料40份。加适量水稀释浆料，并充分搅拌混合均匀。
(3)步骤(2)中的浆料混合物经长网纸机或圆网纸机成型后，采用靴式压榨，压榨部压区压力600N/m，之后进入烘缸干燥。过程中应尽可能提高滤纸基材的致密程度。
(4)步骤(3)制备得到的滤纸基材回湿，水分约15％后进入超级压光机进行压光处理。
(5)步骤(4)中的滤纸基材进入稀酸浸渍槽，所用稀酸的摩尔浓度为0.055mol/L，保证滤纸基材中的碳酸钙填料与稀酸能充分发生反应，以构建出亚微米级的孔结构。
(6)步骤(5)中的滤纸进入水浸脱酸槽，每隔25min更换脱酸槽中的水。脱酸后的滤纸进入烘缸干燥。即制得了PM2.5防护口罩用过滤纸。
实施例2
本实施例制备PM2.5防护口罩用过滤纸，包括以下步骤：
(1)天丝纤维经盘磨机进行打浆，磨浆浓度为10％，磨盘间隙控制在0.2mm。
(2)将步骤(1)中的浆料40份与PET纤维20份混合后，依次按顺序加入聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂(PAE)0.3份、双元助留系统中的阳离子聚丙烯酰胺0.05份、双元助留系统中的阴离子聚丙烯酰胺0.05份、碳酸钙填料30份。加适量水稀释浆料，并充分搅拌混合均匀。
(3)步骤(2)中的浆料混合物经长网纸机或圆网纸机成型后，采用靴式压榨，压榨部压区压力600N/m，之后进入烘缸干燥。过程中应尽可能提高滤纸基材的致密程度。
(4)步骤(3)制备得到的滤纸基材回湿，水分约15％后进入超级压光机进行压光处理。
(5)步骤(4)中的滤纸基材进入稀酸浸渍槽，所用稀酸的摩尔浓度为0.055mol/L，保证滤纸基材中的碳酸钙填料与稀酸能充分发生反应，以构建出亚微米级的孔结构。
(6)步骤(5)中的滤纸进入水浸脱酸槽，每隔25min更换脱酸槽中的水。脱酸后的滤纸进入烘缸干燥。即制得了PM2.5防护口罩用过滤纸。
实施例3
本实施例制备PM2.5防护口罩用过滤纸，包括以下步骤：
(1)天丝纤维经盘磨机进行打浆，磨浆浓度为9％，磨盘间隙控制在0.3mm。
(2)将步骤(1)中的浆料35份与PET纤维35份混合后，依次按顺序加入聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂(PAE)0.3份、双元助留系统中的阳离子聚丙烯酰胺0.10份、双元助留系统中的阴离子聚丙烯酰胺0.08份、碳酸钙填料35份。加适量水稀释浆料，并充分搅拌混合均匀。
(3)步骤(2)中的浆料混合物经长网纸机或圆网纸机成型后，采用靴式压榨，压榨部压区压力600N/m，之后进入烘缸干燥。过程中应尽可能提高滤纸基材的致密程度。
(4)步骤(3)制备得到的滤纸基材回湿，水分约15％后进入超级压光机进行压光处理。
(5)步骤(4)中的滤纸基材进入稀酸浸渍槽，所用稀酸的摩尔浓度为0.055mol/L，保证滤纸基材中的碳酸钙填料与稀酸能充分发生反应，以构建出亚微米级的孔结构。
(6)步骤(5)中的滤纸进入水浸脱酸槽，每隔25min更换脱酸槽中的水。脱酸后的滤纸进入烘缸干燥。即制得了PM2.5防护口罩用过滤纸。
实施例4
本实施例制备PM2.5防护口罩用过滤纸，包括以下步骤：
(1)天丝纤维经盘磨机进行打浆，磨浆浓度为9％，磨盘间隙控制在0.2mm。
(2)将步骤(1)中的浆料25份与PET纤维35份混合后，依次按顺序加入聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂(PAE)0.3份、双元助留系统中的阳离子聚丙烯酰胺0.05份、双元助留系统中的阴离子聚丙烯酰胺0.05份、碳酸钙填料30份。加适量水稀释浆料，并充分搅拌混合均匀。
(3)步骤(2)中的浆料混合物经长网纸机或圆网纸机成型后，采用靴式压榨，压榨部压区压力600N/m，之后进入烘缸干燥。过程中应尽可能提高滤纸基材的致密程度。
(4)步骤(3)制备得到的滤纸基材回湿，水分约15％后进入超级压光机进行压光处理。
(5)步骤(4)中的滤纸基材进入稀酸浸渍槽，所用稀酸的摩尔浓度为0.055mol/L，保证滤纸基材中的碳酸钙填料与稀酸能充分发生反应，以构建出亚微米级的孔结构。
(6)步骤(5)中的滤纸进入水浸脱酸槽，每隔25min更换脱酸槽中的水。脱酸后的滤纸进入烘缸干燥。即制得了PM2.5防护口罩用过滤纸。
本发明实施例所得产品的主要技术指标见下表：
本发明的PM2.5口罩过滤纸的孔隙率在54％-65％范围内，可调控范围较大。本实施例中所得产品的主要技术指标，就过滤阻力而言，本发明的PM2.5口罩过滤纸的过滤阻力较小，仅约为市售PM2.5口罩滤芯的四分之一，能极大改善人体长时间佩戴PM2.5口罩易出现呼吸困难的问题，满足了人体对呼吸舒适度的要求；就过滤效率而言，本发明的PM2.5口罩过滤纸的过滤效率要显著高于市售PM2.5口罩滤芯，保证了人体呼吸空气的洁净需求，完全能满足使用。雾霾在未来相当长一段时间内还将持续存在，且有逐渐蔓延加重的趋势，本发明提供了这种基于湿法成型的、孔结构可调控的、低阻高效的PM2.5防护口罩用过滤纸，能帮助人们有效减轻或避免空气污染对人体健康带来的危害。
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当清楚，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不离开本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种PM2.5防护口罩用过滤纸的制备方法，包括步骤为打浆、抄造、压光、酸处理和再干燥；其特征在于，以打浆后的天丝浆料为主要原料，抄造出结构致密的滤纸基材后；再将滤纸基材回湿后进入超级压光机，提高紧度至0.7-0.8g/cm3；压光后的滤纸基材先经过稀酸浸渍处理，再经水浸脱酸、干燥整形而制成过滤纸，包括步骤，
(1)25-40重量份的天丝纤维经盘磨机进行打浆，磨浆浓度为8-10％，磨盘间隙控制≤0.3mm，控制浆料的目标打浆度为75-80°SR，同时目标湿重为15-20g；
(2)将步骤(1)中的浆料与20-35重量份的聚酯纤维混合后，依次按顺序加入聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂、双元助留系统中的阳离子的聚合物、双元助留系统中的阴离子的聚合物、碳酸钙填料，加适量水稀释浆料，并充分搅拌混合均匀，得到浆料混合物，其中碳酸钙填料重量份为30-40、双元助留剂重量份为0.1-0.3、聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂重量份为0.3-0.8；
(3)步骤(2)中的浆料混合物经长网纸机或圆网纸机成型后，采用靴式压榨，压榨部压区压力应≥500N/m，之后进入烘缸干燥；
(4)步骤(3)制备得到的滤纸基材回湿，水分达到12-15％后进入超级压光机进行压光处理，滤纸基材的紧度提高至1.0-1.1g/cm3；
(5)步骤(4)中的滤纸基材进入稀酸浸渍槽，所用稀酸的摩尔浓度为0.055-0.085mol/L，构建出亚微米级的孔结构；
(6)步骤(5)中的滤纸进入水浸脱酸槽，每隔20-30min更换脱酸槽中的水，脱酸后的滤纸进入烘缸干燥，得到PM2.5防护口罩用过滤纸。
2.根据权利要求1所述的方法制得的PM2.5防护口罩用过滤纸，其特征在于，所述PM2.5防护口罩用过滤纸的总孔隙率为54％-65％，过滤阻力小于70Pa，PM2.5的过滤效率≥99.0％。
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