CN109569098B - 一种无机增强型无纺过滤材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无机增强型无纺过滤材料及其制备方法和应用，制备方法包括，将无纺布从无机增强材料分散液中拉出后，烘干，再将经稀释剂稀释后的树脂单面涂覆于所述无纺布表面，随后将所述无纺布的涂覆表面朝上使所述树脂渗透进入所述无纺布内部，二次烘干即得；所制备的无机增强型无纺过滤材料能应用在制备汽车滤清器中。本发明所提供的制备方法在传统无纺过滤材料的基础上，通过特种无机非金属材料的复合，制备得到了新型过滤材料；所制备得到的无机增强型无纺过滤材料较传统过滤材料有更优异法的孔隙结构和更高的过滤效率，耐拉伸性能和耐高温性更好；该制备方法设计巧妙合理，过程科学简单，工艺过程可控，具有重大的理论和实际意义。
Description
技术领域
本发明涉及汽车滤清器过滤材料技术领域，具体涉及一种无机增强型无纺过滤材料及其制备方法和应用。
背景技术
汽车工业的迅猛发展给人类带来繁荣与便利，然而随着汽车保有量的急剧增加，汽车排放造成的环境问题凸现出来。排放物中的氮氧化合物、挥发性有机物和可吸入颗粒物，在城市中心区所有污染源中的贡献比例已分别达到66％、90％和26％。
汽车滤清器具有对燃油、空气和机油过滤的作用，滤芯是其主要的过滤部分，承担着过滤工作，过滤材料的研究直接关系到过滤的效果。近年中国大中城市雾霾等大气污染问题的加剧，更是对汽车用过滤纸的使用寿命、过滤精度、纳污能力提出了越来越高的要求。
为了改善汽车滤清器的滤纸纤维网络细节、孔隙结构，先后开发了多种滤清器过滤材料技术。
以单一材质纤维为原料的过滤材料：为了提高过滤精度就要缩小孔径，因而会增大过滤阻力,缩短使用寿命；为了减小过滤阻力，延长使用寿命，就要增大孔径，因而会降低过滤精度。所以难以通过微观孔隙的调节来平衡过滤精度和过滤阻力等性能参数。
以多种材质纤维为原料的复合纤维过滤材料：利用合成纤维和植物纤维制造出了高性能复合过滤材料，如果对材料的内部结构未进行有效控制，这种过滤材料将会与单一纤维成分的过滤材料一样，仍难以通过微观孔隙的调节来平衡过滤精度和过滤阻力等性能参数。
多层复合过滤纸：将具有不同性能的过滤材料通过层叠复合来优化过滤材料的综合性能，一般将已成形的过滤材料再进行二次加工复合,生产工艺复杂、成本较高，而且在材料的层与层之间存在明显的界面。
梯度结构过滤纸：在材料的剖面方向上存在孔径连续变化的过滤纸，这种方法通过对工艺的有效控制，可实现不同纤维原料的梯度分布，内部结构中存在孔径的连续变化，能合理地调节过滤效率与过滤阻力这一对矛盾参数,达到理想的过滤分离效果。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明旨在利用高长径比天然矿物材料纳米纤维与玻璃纤维在用汽车滤清器过滤无纺布复合技术，提供一种无机增强型无纺过滤材料及其制备方法和应用。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种无机增强型无纺过滤材料的制备方法，包括，将无纺布从无机增强材料分散液中拉出后，烘干，再将经稀释剂稀释后的树脂单面涂覆于所述无纺布表面，随后将所述无纺布的涂覆表面朝上使所述树脂渗透进入所述无纺布内部，二次烘干即得。
在上述技术方案中，所述无机增强材料分散剂由以下重量份的原料组成：
玻璃纤维 20-30份；
海泡石纤维 30-50份；
分散剂 20-50份。
进一步地，在上述技术方案中，所述玻璃纤维为长度为0.2-0.4mm的中碱玻璃纤维。
进一步地，在上述技术方案中，所述海泡石纤维为采用高速气流技术制备的长度为0.1-0.2mm的海泡石纤维。
进一步地，在上述技术方案中，所述分散剂为体积百分数为30-50％的乙醇水溶液。
在上述技术方案中，所述树脂为热固性树脂，优选为三聚氰胺甲醛树脂或呋喃树脂。
在上述技术方案中，所述稀释剂为活性树脂稀释剂，优选为亚烷基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚和C12-14脂肪缩水甘油醚中的一种。
进一步地，在上述技术方案中，所述稀释剂的加入量为所述树脂的0.1-0.15倍。
再进一步地，在上述技术方案中，所述无纺布为非织造无纺布。
又进一步地，在上述技术方案中，所述无机增强型无纺过滤材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、采用超声分散的方法制备无机增强材料分散液，随后将所述无纺布以1.8-2.4m/min的速度从无机增强材料分散液中拉出；
S2、将经步骤S1处理过的无纺布采用温度为55-60℃的热风进行烘干；
S3、将经稀释剂稀释后的树脂单面涂覆于所述烘干后的无纺布表面，涂覆量为55-68g/m2，随后将所述无纺布的涂覆表面朝上放置9-15min，使所述树脂渗透进入所述无纺布内部；
S4、将经步骤S3处理过的无纺布采用温度为45-52℃的热风进行二次烘干，即得。
优选地，在上述技术方案中，步骤S1中，所述超声分散的超声频率和超声时间分别为28-32kHz和40-50min。
优选地，在上述技术方案中，步骤S1中，所述无纺布的拉出速度为2.0m/min。
优选地，在上述技术方案中，步骤S3中，所述树脂的涂覆量为58-63g/m2。
根据本发明另一方面提供了上述制备方法制备得到的无机增强型无纺过滤材料。
根据本发明又一方面提供了上述制备方法或上述无机增强型无纺过滤材料在制备汽车滤清器中的应用。
玻璃纤维是一种是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高、性能优异的复合材料增强材料，与树脂接着性良好；海泡石纤维为一种典型的硅酸盐纳米纤维矿物，其轴向和侧壁存在丰富的纳米孔，比表面大，空隙多，具有极强的吸附能力和过滤性能，但由于矿物纳米纤维之间界面结合牢固，影响了过滤性能和吸附能力，常规球磨技术制备的海泡石纳米粉，纤维的长径比小，纤维性能不能充分发挥，而本发明采用高速气流技术制备的长度为0.1-0.2mm的海泡石纤维，纤维性能可以得到充分发挥。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明所提供的制备方法在传统无纺过滤材料的基础上，通过特种无机非金属材料的复合，制备得到了新型过滤材料；
(2)本发明所提供的制备方法制备得到的无机增强型无纺过滤材料较传统过滤材料有更优异法的孔隙结构和更高的过滤效率，耐拉伸性能和耐高温性更好；
(3)本发明的制备方法设计巧妙合理，制备过程科学简单，工艺过程可控，对生产设备的要求较低，经济效益显著，具有重大的理论和实际意义。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
若未特别指明，本发明实施例中所用的实验试剂和材料等均可市售获得。
若未具体指明，本发明实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
1、无机增强材料分散剂的原料重量份组成：
2、无机增强型无纺过滤材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将玻璃纤维、海泡石纤维、乙醇和水按上述比例加入超声池中，采用频率为30kHz的超声波超声分散50min制备无机增强材料分散液，随后将非织造无纺布以2.0m/min的速度从无机增强材料分散液中拉出；
S2、将经步骤S1处理过的无纺布进行热风烘干，热风温度为60℃；
S3、将经10％的亚烷基缩水甘油醚稀释后的三聚氰胺甲醛树脂单面涂覆于经步骤S2烘干后的非织造无纺布表面，涂覆量为60g/m2，随后将该非织造无纺布的涂覆表面朝上放置10min，使树脂渗透进入该非织造无纺布内部；
S4、将经步骤S3处理过的无纺布进行热风二次烘干，热风温度为50℃，即得。
实施例2
1、无机增强材料分散剂的原料重量份组成：
2、无机增强型无纺过滤材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将玻璃纤维、海泡石纤维、乙醇和水按上述比例加入超声池中，采用频率为32kHz的超声波超声分散50min制备无机增强材料分散液，随后将非织造无纺布以2.0m/min的速度从无机增强材料分散液中拉出；
S2、将经步骤S1处理过的无纺布进行热风烘干，热风温度为55℃；
S3、将经15％苯基缩水甘油醚稀释后的三聚氰胺甲醛树脂单面涂覆于经步骤S2烘干后的非织造无纺布表面，涂覆量为60g/m2，随后将该非织造无纺布的涂覆表面朝上放置10min，使树脂渗透进入该非织造无纺布内部；
S4、将经步骤S3处理过的无纺布进行热风二次烘干，热风温度为50℃，即得。
实施例3
1、无机增强材料分散剂的原料重量份组成：
2、无机增强型无纺过滤材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将玻璃纤维、海泡石纤维、乙醇和水按上述比例加入超声池中，采用频率为28kHz的超声波超声分散45min制备无机增强材料分散液，随后将非织造无纺布以2.0m/min的速度从无机增强材料分散液中拉出；
S2、将经步骤S1处理过的无纺布进行热风烘干，热风温度为60℃；
S3、将经15％苯基缩水甘油醚稀释后的呋喃树脂单面涂覆于经步骤S2烘干后的非织造无纺布表面，涂覆量为60g/m2，随后将该非织造无纺布的涂覆表面朝上放置10min，使树脂渗透进入该非织造无纺布内部；
S4、将经步骤S3处理过的无纺布进行热风二次烘干，热风温度为50℃，即得。
实验例
实施例1-3所制备得到的无机增强型无纺过滤材料的性能检测结果如下表1所示。
表1实施例1-3制备得到的无机增强型无纺过滤材料的性能检测结果对照表
由上表的结果可知，本发明提供的无机增强型无纺过滤材料综合性能优异；其中，实施例2的综合效果最佳。
最后，以上仅为本发明的较佳实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种无机增强型无纺过滤材料的制备方法，其特征在于，包括：
S1、采用超声分散的方法制备无机增强材料分散液，随后将无纺布以1.8-2.4 m/min的速度从无机增强材料分散液中拉出；
S2、将经步骤S1处理过的无纺布采用温度为55-60 ℃的热风进行烘干；
S3、将经稀释剂稀释后的树脂单面涂覆于烘干后的无纺布表面，涂覆量为55-68 g/m2，随后将无纺布的涂覆表面朝上放置9-15 min，使树脂渗透进入无纺布内部；
S4、将经步骤S3处理过的无纺布采用温度为45-52 ℃的热风进行二次烘干，即得；
S1中所述无机增强材料分散液的制备方法为：将玻璃纤维和海泡石纤维在28-32 kHz进行40-50 min的超声分散，获得所述无机增强材料分散液；
所述无机增强材料分散液由以下重量份的原料组成：
玻璃纤维 20-30份；
海泡石纤维 30-50份；
分散剂 20-50份；
所述玻璃纤维为长度为0.2-0.4 mm的中碱玻璃纤维；
所述海泡石纤维为采用高速气流技术制备的长度为0.1-0.2 mm的海泡石纤维；
所述分散剂为体积百分数为30-50 %的乙醇水溶液；
所述树脂为热固性树脂；
所述稀释剂为活性树脂稀释剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述树脂为三聚氰胺甲醛树脂或呋喃树脂；
和/或，所述稀释剂为亚烷基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚和C12-14脂肪缩水甘油醚中的一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述稀释剂的加入量为所述树脂的0.1-0.15倍。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述无纺布为非织造无纺布。
5.权利要求1-4任一项所述的制备方法制备得到的无机增强型无纺过滤材料。
6.权利要求1-4任一项所述的制备方法或权利要求5所述的无机增强型无纺过滤材料在制备汽车滤清器中的应用。
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