CN107190550A - 一种阻燃聚酯型空气过滤纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃聚酯型空气过滤纸及其制备方法，利用PET纤维，PET浆粕构建出一个类似植物纤维的结构。PET纤维平均长度尺寸较长，可做为纸张骨架物质，PET浆粕平均长度尺寸短小，且经过原纤化处理，表面附着细小纤维作为填充物质，同时混合浸渍液中丙烯酸树脂作为粘合剂，从而使其与PET纤维交织形成细小致密的网孔结构，提高了过滤精度。另一方面将过滤原纸浸渍于氮磷阻燃树脂复合体系中，氮磷系阻燃剂协同作用，阻燃效率高，同时以丙烯酸树脂为胶液，在纸张表面形成了一层阻燃屏障。在减少阻燃剂添加量时并赋予持久高效的阻燃性能，不仅降低了生产成本同时改善了成纸的综合性能。

Description

一种阻燃聚酯型空气过滤纸及其制备方法
技术领域
本发明属于空气过滤纸技术领域，具体涉及一种阻燃聚酯型空气过滤纸及其制备方法。
背景技术
近年来，空气过滤纸应用十分广泛。常用来制造生产医用卫生口罩、空气净化器和汽车内燃机空气滤清器的核心元件等。通常用于汽车内燃机的空气滤清器，多数都是采用经过树脂浸渍处理的微孔滤纸制成的纸质滤芯，从而可以滤除空气中灰尘、砂粒，减少对缸体的摩擦损耗，同时保证气缸中进入足量、清洁的空气。然而，由于“热气回流”，“气缸回火”等原因引起空气滤清器燃烧，造成车毁人亡的事故频发。究其原因，是因为排气过程中高温高压的气体进入进气歧管，而与进气歧管相连的空气滤清器核心元件是纸质滤芯，属于易燃材料，从而引发空气滤清器的燃烧。另外一个重要原因可能是由于气缸直接吸入了可燃物，引起空气过滤纸的燃烧。因此，对空气过滤纸进行阻燃处理是十分必要的。
有关空气过滤纸的阻燃处理大部分研究都集中于利用无机纤维与植物纤维进行配抄，如何在保证纸张强度、过滤精度的同时赋予其阻燃的性能。通过利用煤矸石与粉煤灰纤维高温熔炼喷丝形成耐高温的无机纤维，近而与植物纤维、PVA配抄制备出汽车滤清器滤纸，由于无机纤维刚性强,吸湿变形性小，纸页易形成良好、稳定的网络结构，空隙率高，因此过滤阻力小。但在此汽车滤清过滤纸中并未直接添加阻燃剂，而且纸中含有一定量的植物纤维，造成阻燃性能较差(申请号：CN201410457409.6)；在碱性的条件下，pH为7.5～9.0时，醛与酚摩尔比大于1进行合成缩聚反应，再加入磷酸酯类辅料混合得到热固性树脂，用于汽车工业滤纸的生产制备。通过此发明制得的酚醛树脂内含有磷酸系阻燃剂，用于汽车工业滤纸的浸渍阻燃效果良好，但是此类树脂固化时间较长，且含有游离酚、醛，长期吸入会对人体产生危害(申请号：CN201110213947.7)；利用氢氧化钠与二氧化硅反应生成偏硅酸钠，俗称水玻璃。一定条件下，将氢氧化钠溶液喷淋在湿纸上，在其表面反应生成一层薄膜状的水玻璃，从而赋予空气过滤纸阻燃的性能。此发明中无需添加阻燃剂却可以使纸张具有阻燃的性能，节约原料，降低了生产成本。然而由于反应条件苛刻，可以在实验室制备，却较难实现工业化的推广(申请号：CN201610511312.8)。上述所列专利以及其他同领域专利均是集中利用部分植物纤维与无机纤维如玻璃纤维进行抄造原纸，辅以大量粘合剂，再浸渍于阻燃剂液，从而制备出阻燃型空气过滤纸。而如何在保证空气过滤纸力学性能与阻燃性能的前提下减少粘合剂和阻燃剂的用量、降低生产成本、克服返卤吸潮、制备生产高效阻燃环保的空气过滤纸等方面目前并没有相关的研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻燃聚酯型空气过滤纸及其制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明通过将聚酯型的空气过滤纸浸渍于氮磷阻燃树脂复合体系中，从而使空气过滤纸具有耐高温，阻燃的性能，同时阻燃剂混合液中的丙烯酸树脂起到粘合剂的作用，使得固化在空气过滤纸上的阻燃剂不易掉落，另外改善了成纸的力学性能。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种阻燃聚酯型空气过滤纸，以重量份数计，所述的聚酯型空气过滤纸的制备原料包括：骨架物质-PET纤维：30～50份；填充黏结物质-PET浆粕：40～55份；氮磷阻燃树脂复合浸渍液：10～15份。
进一步地，所述的PET纤维分子量为18000～25000，熔点为255～264℃，其长度尺寸分布在5～10mm；所述的PET浆粕打浆度为35～50°SR，比表面积为4.0～6.8m2/g，通过30～50目范围内的组分占40～60％，其长度尺寸分布在0.3～1mm。
进一步地，所述的氮磷阻燃树脂复合浸渍液是阻燃剂、丙烯酸树脂和去离子水按照以下质量份数比复配而成，阻燃剂：丙烯酸树脂：去离子水＝(2～10)：(5～8)：(82～93)。
一种阻燃聚酯型空气过滤纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将PET纤维经过疏解分散制得浆料悬浮液A；
步骤2：将PET浆粕经过原纤化处理并疏解分散制得浆料悬浮液B，PET浆粕打浆度为35～50°SR；
步骤3：将步骤1制得的浆料悬浮液A中绝干纤维量与步骤2制得的浆料悬浮液B中绝干纤维量以质量比(30～50)：(40～55)混合得到混合浆料悬浮液C，并于调浆池稀释混合浆料悬浮液C质量浓度至0.1～0.5％，并调节pH，同时利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散；
步骤4：将步骤3制得的混合浆料悬浮液C送至斜网纸机上抄造成形得到湿纸，对湿纸进行抽吸脱水，使其含湿率小于40％得到空气过滤纸前体；
步骤5：将步骤4制得的空气过滤纸前体直接浸渍于氮磷阻燃树脂复合浸渍液中处理，然后将处理过的空气过滤纸前体于烘缸干燥，再经过划线，压纹工序，得到阻燃聚酯型空气过滤纸。
进一步地，步骤1所述的PET纤维分子量为18000～25000，熔点为255～264℃，其长度尺寸分布在5～10mm；步骤2所述的PET浆粕打浆度为35～50°SR，比表面积为4.0～6.8m2/g，通过30～50目范围内的组分占40～60％，其长度尺寸分布在0.3～1mm。
进一步地，步骤3中调节pH为5～6，搅拌时间为10～60min，搅拌速度控制在300～2500rpm。
进一步地，步骤5所述的氮磷阻燃树脂复合浸渍液是阻燃剂、丙烯酸树脂和去离子水按照以下质量份数比复配而成，阻燃剂：丙烯酸树脂：去离子水＝(2～10)：(5～8)：(82～93)。
进一步地，所述阻燃剂为FPK8007。
进一步地，步骤5中的浸渍时间为30～180s，所述的丙烯酸树脂可以与水混溶，分子量为2000～10000，相对密度为1.05～1.15g/cm3。
进一步地，步骤5中干燥具体为：将处理过的空气过滤纸前体先经160～170℃的高温热风干燥瞬时固化3～8min，再以110～130℃的条件下低温干燥10～15min。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
本发明采用的聚酯纤维具有热定形性好，裂断强度和弹性模量高，回弹性适中，耐热性好等特点。通常用于汽车滤清器使用的滤纸，需要经过机械反复折叠加工处理。常规玻璃纤维抄造的空气过滤纸，由于玻璃纤维平均尺寸较短、本身发脆等原因抄造出来的滤纸存在脆度高、易折损等问题。而本专利发明的聚酯型过滤纸韧性高，可经受反复的机械折叠，适于汽车滤清器的使用。另外PET纤维直挺，粗细均一，长度尺寸较大，可作为过滤纸的骨架物质，加入PET浆粕，由于其主要是由PET纤维高速研磨制得，尺寸较小，并且富含细小纤维，从而可以起到填充物质的作用，同时混合浸渍液中丙烯酸树脂作为粘合剂，这样本发明就可以用聚酯纤维拟合出植物纤维的结构。PET浆粕经过原纤化处理，比表面积显著增大，导致其与PET纤维的粘结作用显著增强，从而降低了粘合剂的使用量。由PET纤维与PET浆粕制得的空气过滤纸具有致密的微孔，排列紧密有序的网孔结构致使其具有高效的过滤精度，同时孔隙所占的体积比并没有显著降低，流体的流道并没有受到大的影响，保证了其过滤阻力较小。另外使用氮磷阻燃树脂复合体系浸渍空气过滤纸，不仅提高了过滤纸的强度性能，也同时赋予了其阻燃的特性，进一步扩大了过滤纸的适用范围。本发明使用聚酯纤维浸渍于氮磷阻燃树脂复合体系中制得的过滤纸，具有生产工艺简单、成本低廉等特点。
将阻燃剂FPK8007、丙烯酸树脂和去离子水复配成氮磷阻燃树脂复合体系，用来浸渍过滤纸。该阻燃剂为氮磷化合物，无卤、无毒环保，燃烧产物对环境无影响。使用氮磷系协同阻燃剂，可以克服一些磷系阻燃剂因为吸水导致聚合度降低而影响阻燃效果等问题。磷系阻燃剂是以凝聚相阻燃为主，高温分解形成焦炭层，隔绝氧气达到阻燃效果；氮系阻燃剂以气相阻燃为主，在气相中捕捉氧自由基以终止链反应和稀释可燃性气体的浓度从而阻燃。氮磷化合物协同作用、相辅相成，高温燃烧时在被阻燃材料表面形成一层传质传热的屏障，提高了空气过滤纸的阻燃效果，同时降低阻燃剂的用量。本发明中将丙烯酸树脂作为胶液，改善了阻燃剂与纤维浆粕界面粘结性能，从而提高其与阻燃材料的相容性。同时可以使阻燃剂均匀的分布在纸张的表层，部分分散在纸张内部空隙中，从而在纸张表面形成一层阻燃屏障，起到持久阻燃的作用，从而制备生产出高效阻燃环保的空气过滤纸。
本发明采用新工艺、新方法研发生产出性能优异、成本较低廉的阻燃聚酯型空气过滤纸。创新性强、应用前景广阔，推动了高新技术产业发展，促进传统产业的升级换代，实现先进复合材料的普遍应用。对促进相关产业(例如：高档汽车生产领域)、行业的发展具有一定的现实指导意义。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图；
图2是浸渍于氮磷阻燃树脂复合浸渍液前后PET纸表面SEM图(a,c,e－未浸渍；b,d,f－浸渍后；a:×3000；b:×3000；c:×1000；d:×1000；e:×200；f:×200)；
图3是浸渍于氮磷阻燃树脂复合体系前后PET纸的TGA对比图；
图4为不同阻燃剂浓度下PET纸的增重率。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步详细描述：
一种阻燃聚酯型空气过滤纸，以重量份数计，所述的聚酯型空气过滤纸的制备原料包括：骨架物质-PET纤维：30～50份；填充黏结物质-PET浆粕：40～55份；氮磷阻燃树脂复合浸渍液：10～15份，其中PET纤维分子量为18000～25000，熔点为255～264℃，其长度尺寸分布在5～10mm；PET浆粕打浆度为35～50°SR，比表面积为4.0～6.8m2/g，通过30～50目范围内的组分占40～60％，其长度尺寸分布在0.3～1mm；氮磷阻燃树脂复合浸渍液是阻燃剂、丙烯酸树脂和去离子水按照以下质量份数比复配而成，阻燃剂：丙烯酸树脂：去离子水＝(2～10)：(5～8)：(82～93)，所述阻燃剂为FPK8007，是一种水溶性的氮磷化合物，此种阻燃剂环保、无毒、不含甲醛、卤素及重金属等有害成分，所述的丙烯酸树脂可以与水混溶，分子量为2000～10000，相对密度为1.05～1.15g/cm3。
参见图1，一种阻燃聚酯型空气过滤纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将长度尺寸在5～10mm的PET纤维经过疏解分散制得浆料悬浮液A；
步骤2：将长度尺寸在0.3～1mm的PET浆粕经过原纤化处理并疏解分散制得浆料悬浮液B，PET浆粕打浆度为35～50°SR。由于PET浆粕与植物纤维不同，分子间强度主要靠物理结合而不是氢键结合力，因而浆粕的比表面积是强度的一个重要影响因素，故对浆粕原纤化处理来增加表面的分丝帚化，以提高比表面积；
步骤3：将步骤1制得的浆料悬浮液A中绝干纤维量与步骤2制得的浆料悬浮液B中绝干纤维量以质量比(30～50)：(40～55)混合得到混合浆料悬浮液C，并于调浆池稀释混合浆料悬浮液C质量浓度至0.1～0.5％，并调节pH为5～6，同时利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散，搅拌时间10～60min，搅拌速度控制在300～2500rpm；
步骤4：将步骤3制得的混合浆料悬浮液C送至斜网纸机上抄造成形得到湿纸，对湿纸进行抽吸脱水，使其含湿率小于40％；
步骤5：将阻燃剂FPK8007、丙烯酸树脂和去离子水复配成氮磷阻燃树脂复合浸渍液，其各组分的质量份数之比为：阻燃剂：丙烯酸树脂：去离子水＝(2～10)：(5～8)：(82～93)；
步骤6：将步骤4制得的空气过滤纸直接浸渍于步骤5中的氮磷阻燃树脂复合浸渍液进行处理，浸渍时间为30～180s。将处理过的空气过滤纸先经160～170℃的高温热风干燥瞬时固化3～8min，再以110～130℃的条件下低温干燥10～15min。再经过划线、压纹等工序，制得阻燃聚酯型空气过滤纸。
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
空白实施例
步骤1：将长度尺寸在5～10mm的PET纤维经过疏解分散制得浆料悬浮液A；
步骤2：将长度尺寸在0.3～1mm的PET浆粕经过原纤化处理并疏解分散制得浆料悬浮液B，PET浆粕打浆度为35～50°SR；
步骤3：将步骤1制得的浆料悬浮液A中绝干纤维量与步骤2制得的浆料悬浮液B中绝干纤维量以质量比30～50：40～55混合得到混合浆料悬浮液C，并于调浆池稀释混合浆料悬浮液C质量浓度至0.1～0.5％，同时利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散，搅拌时间为10～60min，搅拌速度控制在300～2500rpm；
步骤4：将步骤3制得的混合浆料悬浮液C送至斜网纸机上抄造成形得到湿纸，对湿纸进行抽吸脱水，使其含湿率小于40％，再经过热风干燥固化、划线、压纹等工序，制得聚酯型空气过滤纸。
实施例1
步骤1：将长度尺寸在5～10mm的PET纤维经过疏解分散制得浆料悬浮液A；
步骤2：将长度尺寸在0.3～1mm的PET浆粕经过原纤化处理并疏解分散制得浆料悬浮液B，PET浆粕打浆度为35°SR；
步骤3：将步骤1制得的浆料悬浮液A中绝干纤维量与步骤2制得的浆料悬浮液B中绝干纤维量以质量比6：11混合得到混合浆料悬浮液C，并于调浆池稀释混合浆料悬浮液C质量浓度至0.1％，并调节pH为5～6，同时利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散，搅拌时间为10min，搅拌速度控制在300rpm；
步骤4：将步骤3制得的混合浆料悬浮液C送至斜网纸机上抄造成形得到湿纸。对湿纸进行抽吸脱水，使其含湿率小于40％；
步骤5：将阻燃剂FPK8007、丙烯酸树脂和去离子水复配成氮磷阻燃树脂复合体系浸渍液，其各组分的质量份数之比为：阻燃剂：丙烯酸树脂：去离子水＝2：5：93；
步骤6：将步骤4制得的空气过滤纸直接浸渍于步骤5中的复合浸渍液，浸渍时间为120s。将处理过的空气过滤纸先经160℃的高温热风干燥瞬时固化3min，再以110℃的条件下低温干燥10min。再经过划线、压纹等工序，制得阻燃聚酯型空气过滤纸。
实施例2
步骤1：将长度尺寸在5～10mm的PET纤维经过疏解分散制得浆料悬浮液A；
步骤2：将长度尺寸在0.3～1mm的PET浆粕经过原纤化处理并疏解分散制得浆料悬浮液B，PET浆粕打浆度为45°SR；
步骤3：将步骤1制得的浆料悬浮液A中绝干纤维量与步骤2制得的浆料悬浮液B中绝干纤维量以质量比1：1混合得到混合浆料悬浮液C，并于调浆池稀释混合浆料悬浮液C质量浓度至0.2％，并调节pH为5～6，同时利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散，搅拌时间为15min，搅拌速度控制在500rpm；
步骤4：将步骤3制得的混合浆料悬浮液C送至斜网纸机上抄造成形得到湿纸。对湿纸进行抽吸脱水，使其含湿率小于40％；
步骤5：将阻燃剂FPK8007、丙烯酸树脂和去离子水复配成氮磷阻燃树脂复合体系浸渍液，其各组分的质量份数之比为：阻燃剂：丙烯酸树脂：去离子水＝3：6：91；
步骤6：将步骤4制得的空气过滤纸直接浸渍于步骤5中的复合浸渍液，浸渍时间为30s。将处理过的空气过滤纸先经165℃的高温热风干燥瞬时固化5min，再以115℃的条件下低温干燥15min。再经过划线、压纹等工序，制得阻燃聚酯型空气过滤纸。
实施例3
步骤1：将长度尺寸在5～10mm的PET纤维经过疏解分散制得浆料悬浮液A；
步骤2：将长度尺寸在0.3～1mm的PET浆粕经过原纤化处理并疏解分散制得浆料悬浮液B，PET浆粕打浆度为40°SR；
步骤3：将步骤1制得的浆料悬浮液A中绝干纤维量与步骤2制得的浆料悬浮液B中绝干纤维量以质量比4：5混合得到混合浆料悬浮液C，并于调浆池稀释混合浆料悬浮液C质量浓度至0.2％，并调节pH为5～6，同时利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散，搅拌时间为30min，搅拌速度控制在1000rpm；
步骤4：将步骤3制得的混合浆料悬浮液C送至斜网纸机上抄造成形得到湿纸。对湿纸进行抽吸脱水，使其含湿率小于40％；
步骤5：将阻燃剂FPK8007、丙烯酸树脂和去离子水复配成氮磷阻燃树脂复合体系浸渍液，其各组分的质量份数之比为：阻燃剂：丙烯酸树脂：去离子水＝4：7：89；
步骤6：将步骤4制得的空气过滤纸直接浸渍于步骤5中的复合浸渍液，浸渍时间为60s。将处理过的空气过滤先经168℃的高温热风干燥瞬时固化8min，再以120℃的条件下低温干燥12min。再经过划线、压纹等工序，制得阻燃聚酯型空气过滤纸。
实施例4
步骤1：将长度尺寸在5～10mm的PET纤维经过疏解分散制得浆料悬浮液A；
步骤2：将长度尺寸在0.3～1mm的PET浆粕经过原纤化处理并疏解分散制得浆料悬浮液B，PET浆粕打浆度为38°SR；
步骤3：将步骤1制得的浆料悬浮液A中绝干纤维量与步骤2制得的浆料悬浮液B中绝干纤维量以质量比7：11混合得到混合浆料悬浮液C，并于调浆池稀释混合浆料悬浮液C质量浓度至0.4％，并调节pH为5～6，同时利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散，搅拌时间为50min，搅拌速度控制在1500rpm；
步骤4：将步骤3制得的混合浆料悬浮液C送至斜网纸机上抄造成形得到湿纸。对湿纸进行抽吸脱水，使其含湿率小于40％；
步骤5：将阻燃剂FPK8007、丙烯酸树脂和去离子水复配成氮磷阻燃树脂复合体系浸渍液，其各组分的质量份数之比为：阻燃剂：丙烯酸树脂：去离子水＝5：8：87；
步骤6：将步骤4制得的空气过滤纸直接浸渍于步骤5中的复合浸渍液，浸渍时间为120s。将处理过的空气过滤纸先经170℃的高温热风干燥瞬时固化8min，再以130℃的条件下低温干燥15min。再经过划线、压纹等工序，制得阻燃聚酯型空气过滤纸。
实施例5
步骤1：将长度尺寸在5～10mm的PET纤维经过疏解分散制得浆料悬浮液A；
步骤2：将长度尺寸在0.3～1mm的PET浆粕经过原纤化处理并疏解分散制得浆料悬浮液B，PET浆粕打浆度为50°SR；
步骤3：将步骤1制得的浆料悬浮液A中绝干纤维量与步骤2制得的浆料悬浮液B中绝干纤维量以质量10：11混合得到混合浆料悬浮液C，并于调浆池稀释混合浆料悬浮液C质量浓度至0.5％，并调节pH为5～6，同时利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散，搅拌时间为60min，搅拌速度控制在2000rpm；
步骤4：将步骤3制得的混合浆料悬浮液C送至斜网纸机上抄造成形得到湿纸。对湿纸进行抽吸脱水，使其含湿率小于40％；
步骤5：将阻燃剂FPK8007、丙烯酸树脂和去离子水复配成氮磷阻燃树脂复合体系浸渍液，其各组分的质量份数之比为：阻燃剂：丙烯酸树脂：去离子水＝8：6：86；
步骤6：将步骤4制得的空气过滤纸直接浸渍于步骤5中的复合浸渍液，浸渍时间为180s。将处理过的空气过滤纸先经166℃的高温热风干燥瞬时固化6min，再以125℃的条件下低温干燥13min。再经过划线、压纹等工序，制得阻燃聚酯型空气过滤纸。
实施例6
步骤1：将长度尺寸在5～10mm的PET纤维经过疏解分散制得浆料悬浮液A；
步骤2：将长度尺寸在0.3～1mm的PET浆粕经过原纤化处理并疏解分散制得浆料悬浮液B，PET浆粕打浆度为46°SR；
步骤3：将步骤1制得的浆料悬浮液A中绝干纤维量与步骤2制得的浆料悬浮液B中绝干纤维量以质量比6：11混合得到混合浆料悬浮液C，并于调浆池稀释混合浆料悬浮液C质量浓度至0.3％，并调节pH为5～6，同时利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散，搅拌时间为60min，搅拌速度控制在2500rpm；
步骤4：将步骤3制得的混合浆料悬浮液C送至斜网纸机上抄造成形得到湿纸。对湿纸进行抽吸脱水，使其含湿率小于40％；
步骤5：将阻燃剂FPK8007、丙烯酸树脂和去离子水复配成氮磷阻燃树脂复合体系浸渍液，其各组分的质量份数之比为：阻燃剂：丙烯酸树脂：去离子水＝10：5：85；
步骤6：将步骤4制得的空气过滤纸直接浸渍于步骤5中的复合浸渍液，浸渍时间为120s。将处理过的空气过滤纸先经168℃的高温热风干燥瞬时固化8min，再以130℃的条件下低温干燥13min。再经过划线、压纹等工序，制得阻燃聚酯型空气过滤纸。
实施例7
步骤1：将长度尺寸在5～10mm的PET纤维经过疏解分散制得浆料悬浮液A；
步骤2：将长度尺寸在0.3～1mm的PET浆粕经过原纤化处理并疏解分散制得浆料悬浮液B，PET浆粕打浆度为37°SR；
步骤3：将步骤1制得的浆料悬浮液A中绝干纤维量与步骤2制得的浆料悬浮液B中绝干纤维量以质量比5：4混合得到混合浆料悬浮液C，并于调浆池稀释混合浆料悬浮液C质量浓度至0.3％，并调节pH为5～6，同时利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散，搅拌时间为60min，搅拌速度控制在2000rpm；
步骤4：将步骤3制得的混合浆料悬浮液C送至斜网纸机上抄造成形得到湿纸。对湿纸进行抽吸脱水，使其含湿率小于40％；
步骤5：将阻燃剂FPK8007、丙烯酸树脂和去离子水复配成氮磷阻燃树脂复合体系浸渍液，其各组分的质量份数之比为：阻燃剂：丙烯酸树脂：去离子水＝4：7：89；
步骤6：将步骤4制得的空气过滤纸直接浸渍于步骤5中的复合浸渍液，浸渍时间为160s。将处理过的空气过滤纸先经170℃的高温热风干燥瞬时固化8min，再以120℃的条件下低温干燥15min。再经过划线、压纹等工序，制得阻燃聚酯型空气过滤纸。
实施例8
步骤1：将长度尺寸在5～10mm的PET纤维经过疏解分散制得浆料悬浮液A；
步骤2：将长度尺寸在0.3～1mm的PET浆粕经过原纤化处理并疏解分散制得浆料悬浮液B，PET浆粕打浆度为43°SR；
步骤3：将步骤1制得的浆料悬浮液A中绝干纤维量与步骤2制得的浆料悬浮液B中绝干纤维量以质量5：4混合得到混合浆料悬浮液C，并于调浆池稀释混合浆料悬浮液C质量浓度至0.3％，并调节pH为5～6，同时利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散，搅拌时间为45min，搅拌速度控制在2200rpm；
步骤4：将步骤3制得的混合浆料悬浮液C送至斜网纸机上抄造成形得到湿纸。对湿纸进行抽吸脱水，使其含湿率小于40％；
步骤5：将阻燃剂FPK8007、丙烯酸树脂和去离子水复配成氮磷阻燃树脂复合体系浸渍液，其各组分的质量份数之比为：阻燃剂：丙烯酸树脂：去离子水＝5：8：87；
步骤6：将步骤4制得的空气过滤纸直接浸渍于步骤5中的复合浸渍液，浸渍时间为180s。将处理过的空气过滤纸先经170℃的高温热风干燥瞬时固化8min，再以130℃的条件下低温干燥15min。再经过划线、压纹等工序，制得阻燃聚酯型空气过滤纸。
图1为本发明的工艺流程图。图2则是浸渍复合液前后PET纸的表面形貌，从图a,c,e可以看出PET原纸中纤维表面非常光滑，纤维之间的粘合力主要依靠覆盖在纤维表面的一层树脂提供。从图b,d,f中可以看出经过复合体系浸渍液处理后，PET纸张网络中明显有了很多白色的颗粒状物质，这就证明了阻燃剂成功的留着在了PET纸中。
图3表示实例1、实例4、实例6的热重曲线图(PET原纸分别在2％、5％和10％的阻燃剂溶液中浸渍120秒)，与空白实施例相比浸渍过混合液的PET纸样热分解过程分为两个阶段：第一个阶段发生在180℃，主要是阻燃剂和丙烯酸树脂的分解，产生NO和NH3等不燃性气体，降低反应表面温度同时稀释氧气浓度，另外其分解产物与纤维素发生酯化脱氢反应，从而形成泡沫质的炭化层，同时使得滤纸纤维分解温度提前，同时随着温度的升高丙烯酸酯类化合物在酸性条件下发生了部分水解反应，生成了一些易挥发的小分子醇和羧酸，从而导致在180～320℃范围内有一定的质量损失。第二个阶段温度大致在320℃，PET滤纸初始分解，而未阻燃的PET原纸在350℃之前一直处于吸热状态，大致在350℃原纸初始分解。通过对PET原纸和浸渍后PET滤纸热重曲线对比发现，当温度高于400℃后浸渍过混合液的PET滤纸热稳定性明显提高，且随着阻燃剂浓度增加重量保留越高，即热稳定性越好。600℃时，未阻燃PET原纸的残重为10.25％，而浸渍阻燃剂浓度为2％的混合液的滤纸残重为19.3％，浸渍浓度为5％的残重为25.32％，浸渍浓度为10％的残重为27.14％。
从图4可以明显看出：PET纸的增重率和阻燃剂浓度间呈线性关系，其线性关系式可以近似表示为y＝5.32x-0.76，这对企业生产发展具有现实指导意义。
浸渍前后PET纸的阻燃性能如表1所示：
表1浸渍前后PET滤纸的阻燃性能
注：试样200×30mm；
酒精灯燃烧5s后立即移开酒精灯，开始计时；
酒精灯外焰730℃，内焰630℃；
按GB/T5454－1997要求，续焰时间≤5s，续灼时间≤60s，炭化长度≤115mm，即样品的阻燃性能视为合格。
从表1可以看出：浸渍后的空气过滤纸平均续焰时间为0s，平均续灼时间为1.3125s，平均炭化长度为16.5mm，达到了检测标准的要求，即氮磷阻燃树脂复合体系具有优异的阻燃效果。表1实验数据表明：实施案例5和例6中滤纸阻燃效果最佳，续灼时间和炭化长度达到最低，考虑经济效益选用实施案例5，相比于例6减少了阻燃剂的添加量，节约了生产成本。
表2浸渍前后PET滤纸的力学性能
注：测挺度试样的尺寸为70×40mm；
测抗张强度试样的尺寸为150×15mm。
本发明方法在实验室对制得的空气过滤纸进行了物理检测，从表2可以看出由本发明制得的空气过滤纸相对于空白实施例制备的纸样不仅改善了纸张的强度性能，另外在利用氮磷阻燃树脂复合体系作为浸渍液时，赋予空气过滤纸阻燃的性能。同时实验发现：实施例5为最优方案(混合浸渍液氮磷阻燃剂的浓度为8％，浸渍时间为180s)，不管是纸页的抗张强度还是挺度都得到了不同程度的改善。而在实施例6中添加过多的阻燃剂反而阻碍了纤维之间的键接，降低了滤纸的力学性能。

Claims (10)

1.一种阻燃聚酯型空气过滤纸，其特征在于，以重量份数计，所述的聚酯型空气过滤纸的制备原料包括：骨架物质-PET纤维：30～50份；填充黏结物质-PET浆粕：40～55份；氮磷阻燃树脂复合浸渍液：10～15份。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃聚酯型空气过滤纸，其特征在于，所述的PET纤维分子量为18000～25000，熔点为255～264℃，其长度尺寸分布在5～10mm；所述的PET浆粕打浆度为35～50°SR，比表面积为4.0～6.8m2/g，通过30～50目范围内的组分占40～60％，其长度尺寸分布在0.3～1mm。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃聚酯型空气过滤纸，其特征在于，所述的氮磷阻燃树脂复合浸渍液是阻燃剂、丙烯酸树脂和去离子水按照以下质量份数比复配而成，阻燃剂：丙烯酸树脂：去离子水＝(2～10)：(5～8)：(82～93)。
4.一种阻燃聚酯型空气过滤纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将PET纤维经过疏解分散制得浆料悬浮液A；
步骤2：将PET浆粕经过原纤化处理并疏解分散制得浆料悬浮液B，PET浆粕打浆度为35～50°SR；
步骤3：将步骤1制得的浆料悬浮液A中绝干纤维量与步骤2制得的浆料悬浮液B中绝干纤维量以质量比(30～50)：(40～55)混合得到混合浆料悬浮液C，并于调浆池稀释混合浆料悬浮液C质量浓度至0.1～0.5％，并调节pH，同时利用搅拌器搅拌使不同组分充分混合并均匀分散；
步骤4：将步骤3制得的混合浆料悬浮液C送至斜网纸机上抄造成形得到湿纸，对湿纸进行抽吸脱水，使其含湿率小于40％得到空气过滤纸前体；
步骤5：将步骤4制得的空气过滤纸前体直接浸渍于氮磷阻燃树脂复合浸渍液中处理，然后将处理过的空气过滤纸前体于烘缸干燥，再经过划线，压纹工序，得到阻燃聚酯型空气过滤纸。
5.根据权利要求4所述的一种阻燃聚酯型空气过滤纸的制备方法，其特征在于，步骤1所述的PET纤维分子量为18000～25000，熔点为255～264℃，其长度尺寸分布在5～10mm；步骤2所述的PET浆粕打浆度为35～50°SR，比表面积为4.0～6.8m2/g，通过30～50目范围内的组分占40～60％，其长度尺寸分布在0.3～1mm。
6.根据权利要求4所述的一种阻燃聚酯型空气过滤纸的制备方法，其特征在于，步骤3中调节pH为5～6，搅拌时间为10～60min，搅拌速度控制在300～2500rpm。
7.根据权利要求4所述的一种阻燃聚酯型空气过滤纸的制备方法，其特征在于，步骤5所述的氮磷阻燃树脂复合浸渍液是阻燃剂、丙烯酸树脂和去离子水按照以下质量份数比复配而成，阻燃剂：丙烯酸树脂：去离子水＝(2～10)：(5～8)：(82～93)。
8.根据权利要求7所述的一种阻燃聚酯型空气过滤纸的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂为FPK8007。
9.根据权利要求4所述的一种阻燃聚酯型空气过滤纸的制备方法，其特征在于，步骤5中的浸渍时间为30～180s，所述的丙烯酸树脂可以与水混溶，分子量为2000～10000，相对密度为1.05～1.15g/cm3。
10.根据权利要求4所述的一种阻燃聚酯型空气过滤纸的制备方法，其特征在于，步骤5中干燥具体为：将处理过的空气过滤纸前体先经160～170℃的高温热风干燥瞬时固化3～8min，再以110～130℃的条件下低温干燥10～15min。
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