CN108252153A - 一种高强度阻燃型空气过滤纸的制备方法 - Google Patents

一种高强度阻燃型空气过滤纸的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于空气过滤纸领域，具体涉及一种高强度阻燃型空气过滤纸的制备方法。本发明以醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、聚乙烯醇作为基础料，在催化剂及硅烷偶联剂的作用下进行改性，利用氯化钠提高钠离子含量，提高空气过滤纸的过滤效果，并使用增加硝酸银，与氨水形成银氨溶液体系，使用添加剂与其混合，添加剂中的海泡石遇水后形成柔软状态，在于空气过滤原纸进行浸渍时，海泡石进入原纸内部，海泡石吸附银氨溶液体系，在燃烧时，海泡石对孔隙进行堵塞，聚乙烯醇进行分解，形成的乙醛与银氨进行反应，形成水、氨气及银，增加阻燃效果，而添加剂中的丙烯酸在原纸浸泡后，在电流及高压的作用下，在原纸表面形成多孔膜，从而制得高强度阻燃型空气过滤纸。

Description

一种高强度阻燃型空气过滤纸的制备方法
技术领域
本发明属于空气过滤纸领域，具体涉及一种高强度阻燃型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，此外，空气中的小颗粒可在人体肺部甚至血液循环系统沉积，造成呼吸系统疾病或者血栓；且由于小颗粒比表面积较大，其能够吸附大量有毒物质如有机气体、病毒、细菌等，进一步对人体健康构成威胁。随着社会的发展，健康知识普及，人们越来越重视空气中细小颗粒污染的危害问题，近年来空气过滤产品已逐渐成为生活的必需品，同时市场对高效去除亚微米级颗粒污染物的过滤材料要求也大大提高。空气过滤纸是其中常用的空气过滤材料。
空气过滤纸运用十分广泛，随着社会经济的快速发展，医药、生物科学、集成电路、无菌手术室等洁净室的要求越来越高，传统的空气过滤纸为了提高过滤效率，只能通过增加空气过滤纸的定量，定量的增加往往又会增加空气过滤纸的阻力，阻力的增加就会降低空气过滤纸的使用寿命，同时，由于增加空气过滤纸的定量，就需要增加制造空气过滤纸的原材料， 提高生产成本。此外，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。而这，就更要求现有的空气过滤纸可以高效的适应于特定的场所，因此，对其的质量做出了更高的要求标准。此外，目前市场上所用的空气过滤纸在潮环境中容易滋生真菌，会造成受保护的环境在长期高压风量穿过保护层，进入受保护的环境，造成环境污染。另外，由于受潮环境容易让滤料受潮，强度下降，造成空气过滤纸的使用寿命大大降低。
总结来说，现如今市场上的空气过滤纸大多存在着以下的缺陷：（1）现有的空气过滤纸大多通过增加其定量来提高过滤效率，但是定量的增加往往又会增加空气过滤纸的阻力，阻力的增加就会降低空气过滤纸的使用寿命。（2）现有的空气过滤纸大多不能在特定的场景使用，耐高温、防潮、耐腐蚀等性能较差，使得过滤保护强度降低，使用寿命降低。
因此，对现有的空气过滤材料，开发一种工艺简单、易于工业化的空气过滤纸，真正实现过滤材料高效去除空气中的亚微米级颗粒污染物具有重要的意义。因此，我们有必要开发一种高性能空气过滤纸以适应社会需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前空气过滤纸不仅不能阻燃，反而会加速火灾蔓延，易造成严重危害的问题，本发明提供了一种高强度阻燃型空气过滤纸的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种高强度阻燃型空气过滤纸的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取60～90份水、30～50份醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、20～25份聚乙烯醇、13～16份硝酸银、6～11份氯化钠、5～9份硅烷偶联剂、2～5份催化剂；
（2）首先将水、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、聚乙烯醇及氯化钠放入反应釜中，使用氮气保护，使用氨水调节pH值至7.5～8.0，在80～85℃下进行预热，再加入硝酸银、催化剂及硅烷偶联剂，升温至100～105℃，搅拌；
（3）在搅拌结束后，冷却至室温，出料，收集出料物，将出料物与出料物质量35～40％的添加剂搅拌均匀，放入球磨机中进行球磨，收集球磨物，并将球磨物置于60～65℃下静置；
（4）待静置结束后，收集静置后的球磨物，并进行超声震荡，得浸渍液，将空气过滤纸原纸浸泡在浸渍液中，浸泡温度为70～75℃，浸渍40～50min，取出，得基础纸，对基础纸进行通电加压，电压为60～70V，压力为1.6～2.0MPa，保持30～40min后，取出风干，即得高强度阻燃型空气过滤纸。
所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
所述催化剂为乙醇钠、三乙胺中的任意一种。
所述步骤（3）中的添加剂为按质量比4：1将海泡石、丙烯酸混合均匀，即得添加剂。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明以醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、聚乙烯醇作为基础料，在催化剂及硅烷偶联剂的作用下进行改性，增加了基础料的耐温性能，同时增加了氯化钠，提高钠离子含量，提高空气过滤纸的过滤效果，并使用增加硝酸银，与氨水形成银氨溶液体系，随后使用添加剂与其混合，添加剂中的海泡石遇水后形成柔软状态，分散在水中，在于空气过滤原纸进行浸渍时，海泡石进入原纸内部，干燥后增加空气过滤纸的过滤效果，并且海泡石吸附银氨溶液体系，在空气过滤纸进行燃烧时，海泡石对孔隙进行堵塞，阻燃，同时聚乙烯醇进行分解，形成乙醛，乙醛与银氨进行反应，形成水、氨气及银，进一步增加了阻燃效果，而添加剂中的丙烯酸在原纸浸泡后，在电流及高压的作用下，在原纸表面形成多孔膜，进一步增加了空气过滤纸的阻燃效果，从而制得高强度阻燃型空气过滤纸。
具体实施方式
醋酸乙烯－乙烯共聚乳液购买于北京东方石油化工有限公司，型号707。
硅烷偶联剂的选择为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
催化剂的选择为乙醇钠、三乙胺中的任意一种。
添加剂的配制为按质量比4：1将海泡石、丙烯酸混合均匀，即得添加剂。
一种高强度阻燃型空气过滤纸的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取60～90份水、30～50份醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、20～25份聚乙烯醇、13～16份硝酸银、6～11份氯化钠、5～9份硅烷偶联剂、2～5份催化剂；
（2）首先将水、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、聚乙烯醇及氯化钠放入反应釜中，使用氮气保护，使用氨水调节pH值至7.5～8.0，在80～85℃下进行预热40min，再加入硝酸银、催化剂及硅烷偶联剂，升温至100～105℃，搅拌4h；
（3）在搅拌结束后，冷却至室温，出料，收集出料物，将出料物与出料物质量35～40％的添加剂搅拌均匀，放入球磨机中以800r/min进行球磨20min，收集球磨物，并将球磨物置于60～65℃下静置过夜；
（4）待静置结束后，收集静置后的球磨物，并进行超声震荡25min，得浸渍液，将空气过滤纸原纸浸泡在浸渍液中，浸泡温度为70～75℃，浸渍40～50min，取出，得基础纸，对基础纸进行通电加压，电压为60～70V，压力为1.6～2.0MPa，保持30～40min后，取出风干，即得高强度阻燃型空气过滤纸。
实施例1
醋酸乙烯－乙烯共聚乳液购买于北京东方石油化工有限公司，型号707。
硅烷偶联剂的选择为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
催化剂的选择为乙醇钠。
的添加剂的配制为按质量比4：1将海泡石、丙烯酸混合均匀，即得添加剂。
一种高强度阻燃型空气过滤纸的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取90份水、50份醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、25份聚乙烯醇、16份硝酸银、11份氯化钠、9份硅烷偶联剂、5份催化剂；
（2）首先将水、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、聚乙烯醇及氯化钠放入反应釜中，使用氮气保护，使用氨水调节pH值至8.0，在85℃下进行预热40min，再加入硝酸银、催化剂及硅烷偶联剂，升温至105℃，搅拌4h；
（3）在搅拌结束后，冷却至室温，出料，收集出料物，将出料物与出料物质量40％的添加剂搅拌均匀，放入球磨机中以800r/min进行球磨20min，收集球磨物，并将球磨物置于65℃下静置过夜；
（4）待静置结束后，收集静置后的球磨物，并进行超声震荡25min，得浸渍液，将空气过滤纸原纸浸泡在浸渍液中，浸泡温度为75℃，浸渍50min，取出，得基础纸，对基础纸进行通电加压，电压为70V，压力为2.0MPa，保持40min后，取出风干，即得高强度阻燃型空气过滤纸。
实施例2
醋酸乙烯－乙烯共聚乳液购买于北京东方石油化工有限公司，型号707。
硅烷偶联剂的选择为氨丙基三甲氧基硅烷。
催化剂的选择为三乙胺。
的添加剂的配制为按质量比4：1将海泡石、丙烯酸混合均匀，即得添加剂。
一种高强度阻燃型空气过滤纸的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取75份水、40份醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、23份聚乙烯醇、15份硝酸银、10份氯化钠、7份硅烷偶联剂、4份催化剂；
（2）首先将水、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、聚乙烯醇及氯化钠放入反应釜中，使用氮气保护，使用氨水调节pH值至7.8，在83℃下进行预热40min，再加入硝酸银、催化剂及硅烷偶联剂，升温至103℃，搅拌4h；
（3）在搅拌结束后，冷却至室温，出料，收集出料物，将出料物与出料物质量38％的添加剂搅拌均匀，放入球磨机中以800r/min进行球磨20min，收集球磨物，并将球磨物置于63℃下静置过夜；
（4）待静置结束后，收集静置后的球磨物，并进行超声震荡25min，得浸渍液，将空气过滤纸原纸浸泡在浸渍液中，浸泡温度为72℃，浸渍45min，取出，得基础纸，对基础纸进行通电加压，电压为65V，压力为1.9MPa，保持35min后，取出风干，即得高强度阻燃型空气过滤纸。
实施例3
醋酸乙烯－乙烯共聚乳液购买于北京东方石油化工有限公司，型号707。
硅烷偶联剂的选择为3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
催化剂的选择为乙醇钠。
的添加剂的配制为按质量比4：1将海泡石、丙烯酸混合均匀，即得添加剂。
一种高强度阻燃型空气过滤纸的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取60份水、30份醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、20份聚乙烯醇、13份硝酸银、6份氯化钠、5份硅烷偶联剂、2份催化剂；
（2）首先将水、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、聚乙烯醇及氯化钠放入反应釜中，使用氮气保护，使用氨水调节pH值至7.5，在80℃下进行预热40min，再加入硝酸银、催化剂及硅烷偶联剂，升温至100℃，搅拌4h；
（3）在搅拌结束后，冷却至室温，出料，收集出料物，将出料物与出料物质量35％的添加剂搅拌均匀，放入球磨机中以800r/min进行球磨20min，收集球磨物，并将球磨物置于60℃下静置过夜；
（4）待静置结束后，收集静置后的球磨物，并进行超声震荡25min，得浸渍液，将空气过滤纸原纸浸泡在浸渍液中，浸泡温度为70℃，浸渍40min，取出，得基础纸，对基础纸进行通电加压，电压为60V，压力为1.6MPa，保持30min后，取出风干，即得高强度阻燃型空气过滤纸。
对比例：广州某空气净化有限公司生产的空气过滤纸
方法：取等份大小的实施例与对比例所制备的空气过滤纸。
物理性能：根据G B/T 454-2002、G B/T 2679. 3-1996、GB/T 458-2002测定其油雾透过率和空气流阻力及耐破度等性能。
透气度：采用 FX 3300 －IV 瑞士透气度仪，按照国际标准 EN ISO 9. 237 检测其透气性能。
垂直燃烧性能：根据GB/T 14656-1993标准测定其垂直燃烧性能，燃烧时间设定为15min，检测其燃烧后的过滤纸存留率，以此表征其阻燃性能的高低。
过滤效率：采用德国 PALAS MFP 3000 过滤测试系统，试验粉尘为ISO 12103－1A2 细灰，加灰浓度为1g /m3，测试面流速为11. 1cm /s，测试面积为100cm2，终止阻力为200Pa。
空气过滤纸的具体检测情况如表1
表1
由上可知，本发明所制备的空气过滤纸，物理性能良好，且过滤效率高，阻燃性好，且制备方法简单易操作，是一种安全且高效的空气过滤纸的制备方法，值得推广和使用。

Claims (4)

1.一种高强度阻燃型空气过滤纸的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取60～90份水、30～50份醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、20～25份聚乙烯醇、13～16份硝酸银、6～11份氯化钠、5～9份硅烷偶联剂、2～5份催化剂；
（2）首先将水、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、聚乙烯醇及氯化钠放入反应釜中，使用氮气保护，使用氨水调节pH值至7.5～8.0，在80～85℃下进行预热，再加入硝酸银、催化剂及硅烷偶联剂，升温至100～105℃，搅拌；
（3）在搅拌结束后，冷却至室温，出料，收集出料物，将出料物与出料物质量35～40％的添加剂搅拌均匀，放入球磨机中进行球磨，收集球磨物，并将球磨物置于60～65℃下静置；
（4）待静置结束后，收集静置后的球磨物，并进行超声震荡，得浸渍液，将空气过滤纸原纸浸泡在浸渍液中，浸泡温度为70～75℃，浸渍40～50min，取出，得基础纸，对基础纸进行通电加压，电压为60～70V，压力为1.6～2.0MPa，保持30～40min后，取出风干，即得高强度阻燃型空气过滤纸。
2.根据权利要求1所述高强度阻燃型空气过滤纸的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
3.根据权利要求1所述高强度阻燃型空气过滤纸的制备方法，其特征在于，所述催化剂为乙醇钠、三乙胺中的任意一种。
4.根据权利要求1所述高强度阻燃型空气过滤纸的制备方法，其特征在于，所述
步骤（3）中的添加剂为按质量比4：1将海泡石、丙烯酸混合均匀，即得添加剂。
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