CN109594421B - 一种新型烟气常规化学检测用滤纸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种烟气常规化学检测用滤纸及其制备方法。在本发明中，与传统玻纤滤纸相比，本发明所述滤纸具有更优异的力学性能；使用合成化学纤维代替部分玻璃纤维，生产过程污染小，降低了对环境和人体的危害。使用本发明的方法制备烟气常规化学检测用玻纤滤纸生产方式简便；制备出的烟气常规化学检测用玻纤滤纸强度好、过滤效率高、过滤阻力低、耐苯、乙醇、异丙醇等有机溶剂，配合吸烟机使用，可精确分析检测烟气中的有害物质。

Description

一种新型烟气常规化学检测用滤纸及其制备方法

技术领域

本发明涉及过滤材料领域，具体涉及一种新型型烟气常规化学检测用滤纸及其制备方法。

背景技术

为了能够量化人在吸烟过程中吸入的有害物质，国标GB/T 23356-2009、GB/T23203.1-2013、GB/T 23355-2009、GB/T 19609-2004分别规定了检测烟气中的一氧化碳、水分、烟碱、总相粒物和焦油等物质的测定方法。以上国标均使用符合GB/T 16450-2004规定的吸烟机，配合滤纸进行检测。为了保证检测结果的精确，检测过程中使用的滤纸应满足一下几点要求：

1).检测总相粒物和烟碱量时要保证滤纸对颗粒物的截留率满足要求；

2).滤纸的抗张强度好，在使用过程中不易碎裂或掉毛；

3).滤纸在苯、乙醇、异丙醇溶剂体系中不应溶出影响检测结果的有机物。

目前用于烟气常规化学检测用滤纸为whatman公司生产的玻纤滤纸，该滤纸全部使用玻纤抄造。玻纤滤纸强度较低，在抄造和使用过程中易碎裂，不能打折。并且玻纤滤纸在原材料和生产过程中易产生玻璃粉尘，污染作业环境，损害劳动者健康，引起包括尘肺在内的多种职业疾病。

本发明使用合成化学纤维代替部分玻璃纤维，大大提高了滤纸的强度，并可有效降低滤纸在生产过程中对环境的污染和人体的伤害。

发明内容

本发明公开了一种环保型烟气常规化学检测用滤纸及其制备方法，本发明提供的烟气常规化学检测用滤纸生产方式简便，强度较传统玻纤滤纸有了很大的提高，且由于使用合成化学纤维替代了部分玻璃纤维，更为安全环保。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种烟气常规化学检测用滤纸，所述滤纸由合成化学纤维、玻璃纤维、粘接纤维用胶乳、湿强剂、分散剂组成；

其中，以绝干纤维的重量分数计，所述合成化学纤维添加量为20～70份，所述玻璃纤维的添加量为30～80份，所述粘接纤维用胶乳的添加量为玻璃纤维的1.0～10.0％，所述湿强剂的添加量为玻璃纤维的0.05～0.50％，所述分散剂的添加量为玻璃纤维的0.01～0.10％。

本发明还提供了一种烟气常规化学检测用滤纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)将合成化学纤维与水混合进行疏解处理，得到合成化学纤维浆料；

(2)将玻璃纤维与水混合进行疏解处理，得到玻璃纤维浆料；

(3)将所述玻璃纤维浆料、粘接纤维用胶乳、湿强剂和分散剂混合，得到混合浆料；

(4)将所述混合浆料进行湿法成型，得到烟气常规化学检测用滤纸。

本发明还提供了由上述方法制备得到的滤纸。

此外，本发明还提供了所述滤纸在烟气过滤领域的应用。

经本发明人深入研究发现，所述玻璃纤维表面光滑、化学惰性，使得滤纸过滤效率高、过滤阻力低、耐化学腐蚀；但由于玻璃纤维存在粉尘污染的问题，且脆性大易碎裂，添加部分所述合成化学纤维，即可增加滤纸强度，又可以减少对环境的污染和对人体的伤害；添加少量增强助剂，在保证滤纸强度的同时，助剂不会溶解在溶剂中以免影响测试结果。本发明提供的烟气常规化学检测用滤纸配合吸烟机使用，检测烟草制品中有害物质的含量。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种烟气常规化学检测用滤纸，所述滤纸由合成化学纤维、玻璃纤维、粘接纤维用胶乳、湿强剂、分散剂组成；

以绝干纤维的重量分数计，所述合成化学纤维添加量为20～70份，所述玻璃纤维的添加量为30～80份，所述粘接纤维用胶乳的添加量为玻璃纤维的1.0～10.0％，所述湿强剂的添加量为玻璃纤维的0.05～0.50％，所述分散剂的添加量为玻璃纤维的0.01～0.10％。

在本发明中，以绝干纤维的重量份数计，制备烟气常规化学检测用滤纸的原料包括合成化学纤维20～70份，优选为30～50份。在本发明中，所述合成化学纤维包括涤纶、锦纶、腈纶、聚烯烃纤维等中的一种或几种混合。在本发明中，所述的合成化学纤维至少包含一种复合纤维，该复合纤维可以为并列型或皮芯型。本发明对于所述的合成化学纤维来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员所熟知的市售商品即可。在本发明中，所述合成化学纤维纤维的纤度为1-2Dtex，长度为3～6mm。在本发明中，复合纤维结构优选为皮芯型，皮层软化点优选为100～120℃。

在本发明中，以绝干纤维的重量份数计，制备烟气常规化学检测用滤纸的原料包括玻璃纤维30～80份。本发明对于所述的玻璃纤维来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述玻璃纤维是烟气常规化学检测用滤纸的骨架材料。

在本发明中，所述玻璃纤维包括三种规格，分别为玻璃纤维(1#)，玻璃纤维(2#)以及玻璃纤维(3#)。

以绝干纤维的重量份数为基准，以绝干纤维计，制备所述烟气常规化学检测用滤纸的玻璃纤维(1#)20～30份，优选为22～25份，直径为10.0～20.0μm，优选为10.0～15.0μm，长度为3～6mm，优选为3～4mm。本发明对于所述玻璃纤维的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可；在本发明的实施例中，具体采用泰山玻璃纤维有限公司生产的玻璃纤维。

在本发明中，以绝干纤维的重量份数为基准，以绝干纤维计，制备所述烟气常规化学检测用滤纸的玻璃纤维(2#)10～35份，优选为15～20份，直径1～2μm，优选为1.2～1.5μm，长度为5～10mm，优选为6～8mm。本发明对于所述玻璃纤维的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可；在本发明的实施例中，具体采用榆林天盛缘玻璃纤维有限公司生产的玻璃纤维。

在本发明中，以绝干纤维的重量份数为基准，以绝干纤维计，制备所述烟气常规化学检测用滤纸的玻璃纤维(3#)0～15份，优选为5～10份，直径0.5～1.0μmμm，优选为0.6～0.8m，长度为5～10mm，优选为6～8mm。本发明对于所述玻璃纤维的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可；在本发明的实施例中，具体采用榆林天盛缘玻璃纤维有限公司生产的玻璃纤维。在本发明中，所述玻璃纤维表面光滑、化学惰性，使得滤纸过滤效率高、过滤阻力低、耐化学腐蚀。

在本发明中，所述烟气常规化学检测用滤纸中含有粘接纤维用胶乳，所述粘接纤维用胶乳的添加量为以绝干纤维计的玻璃纤维总质量的1.0～10.0％，优选为3.0～7.0％。在本发明中，所述粘接纤维用胶乳优选包括丙烯酸胶乳、醋酸乙烯酯胶乳、丁苯胶乳、苯丙胶乳以及水性聚氨酯胶乳中的一种或几种混合。本发明对于所述粘接纤维用胶乳的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。

在本发明中，所述烟气常规化学检测用玻纤滤纸中含有湿强剂，所述湿强剂的添加量为以绝干纤维计的玻璃纤维总质量的0.05～0.50％，优选为0.1～0.3％。在本发明中，所述湿强剂包括甲醛树脂、聚酰胺环氧氯丙烷树脂中的一种或两种混合。本发明对于所述湿强剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。

在本发明中，所述烟气常规化学检测用滤纸中含有分散剂；所述分散剂的添加量优选为以绝干纤维计总质量的0.1～1.0％，更优选为0.3～0.7％。在本发明中，所述分散剂优选包括羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、阴离子聚丙烯酰胺或阳离子聚丙烯酰胺中的一种或几种混合。本发明对于所述分散剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。

在本发明中，所述的烟气常规化学检测用玻纤滤纸的定量优选为220～240g/m²，更优选为225～235g/m²，厚度优选为1.0～1.3mm，更优选为1.1～1.2mm；具体的，可以根据实际需要选择不同的规格。

本发明还提供了上述技术方案所述烟气常规化学检测用玻纤滤纸的制备方法，包括以下步骤：

将合成化学纤维与水混合进行疏解处理，得到合成化学纤维浆料；

将玻璃纤维与水混合进行疏解处理，得到玻璃纤维浆料；

将所述合成化学纤维浆料、玻璃纤维浆料、粘接纤维用胶乳、湿强剂和分散剂混合，得到混合浆料；

将所述混合浆料进行湿法成型，得到烟气常规化学检测用滤纸。

本发明将合成化学纤维与水混合进行疏解处理，得到合成化学纤维浆料。在本发明中，所述合成化学纤维浆料的浓度优选为2～3.5wt％。本发明对于所述疏解处理没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的疏解处理的技术方案即可；在本发明的实施例中，具体是采用水力碎浆机进行所述疏解。

本发明将玻璃纤维与水混合进行疏解处理，得到玻璃纤维浆料。在本发明中，所述玻璃纤维浆料的浓度优选为2～3.5wt％。本发明对于所述疏解处理没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的疏解处理的技术方案即可；在本发明的实施例中，具体是采用水力碎浆机进行所述疏解。

得到玻璃纤维浆料后，本发明将所述的玻璃纤维浆料、粘接纤维用胶乳、湿强剂和消泡剂混合，得到混合浆料。本发明对于所述混合没有特殊的限定，能够将各物料混合均匀即可。

得到混合浆料后，本发明将所述混合浆料进行湿法成型，得到烟气常规化学检测用滤纸。本发明对于所述湿法成型的具体操作方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的湿法成型的技术方案即可。在本发明中，所述湿法成型所采用的设备优选为长网纸机或斜网纸机。

本发明还提供了由上述方法制备得到的滤纸。

另外，本发明还提供了上述滤纸在烟气过滤领域中的应用。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不仅限于下述实施例。

实施例1

制备烟气常规化学检测用滤纸原料包括合成化学纤维、玻璃纤维、粘接纤维用胶乳、湿强剂、分散剂和水；其中，以绝干纤维的重量分数计，合成化学纤维(涤纶纤维，皮芯结构，直径2dex，长度6mm，皮层软化温度110℃)的添加量为50份，玻璃纤维(1#，直径15.0μm，长度为3mm)的添加量为25份，玻璃纤维(2#，直径1.5μm，长度为6mm)的添加量为15份，玻璃纤维(3#，直径0.8μm，长度为6mm)的添加量为10份，粘接纤维用胶乳(醋酸乙烯酯，Tg＝5℃)添加量为绝干纤维重量的6.0％，湿强剂(聚酰胺环氧氯丙烷树脂)为绝干纤维重量的0.1％，分散剂(聚氧化乙烯)的添加量为绝干纤维重量的0.7％。

制备烟气常规化学检测用滤纸的方法包括以下步骤：

将合成化学纤维与水混合进行疏解处理，得到合成化学纤维浆料，浓度为2wt％；

将玻璃纤维与水混合进行疏解处理，得到玻璃纤维浆料，浓度为2wt％；

将所述的玻璃纤维浆料、粘接纤维用胶乳、湿强剂和消泡剂混合，得到混合浆料，将所述混合浆料进行湿法成型，得到烟气常规化学检测用滤纸。

实施例2

制备烟气常规化学检测用滤纸原料包括合成化学纤维、玻璃纤维、粘接纤维用胶乳、湿强剂、分散剂和水；其中，以绝干纤维的重量分数计，合成化学纤维(聚丙烯纤维，并列型结构，直径1.5dex，长度3mm)添加量为20份，玻璃纤维(1#，直径20.0μm，长度为3mm)的添加量为50份，玻璃纤维(2#，直径2μm，长度为10mm)的添加量为30份，粘接纤维用胶乳(丙烯酸树脂，Tg＝45℃)添加量为绝干纤维重量的10.0％，湿强剂(聚酰胺环氧氯丙烷树脂)为绝干纤维重量的0.3％，分散剂(聚氧化乙烯)的添加量为绝干纤维重量的0.5％。

制备烟气常规化学检测用滤纸的方法包括以下步骤：

将玻璃纤维与水混合进行疏解处理，得到玻璃纤维浆料，浓度为2wt％；

将所述的玻璃纤维浆料、粘接纤维用胶乳、湿强剂和消泡剂混合，得到混合浆料，将所述混合浆料进行湿法成型，得到烟气常规化学检测用滤纸。

对比例1

Whatman公司生产的F319-04烟草检验用滤纸。

实施例3

将实施例1～2制备的烟气常规化学检测用滤纸和对比例1的F319-04滤纸进行性能测试，具体如下：

按照国家标准GB/T 23356-2009对卷烟烟气气象中一氧化碳进行测试；

按照国家标准GB/T 23203.1-2013对卷烟总粒相物总的水分进行测试；

按照国家标准GB/T 23355-2009对卷烟总粒相物中的烟碱进行测试；

按照国家标准GB/T 19609-2004使用卷烟常规分析用吸烟机对总粒相物和焦油进行测试；

由表1可知，使用本发明的方法制备的烟气常规化学检测用滤纸与对比例1中目前广泛使用的产品测试结果接近，可保证检测结果的真实准确。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种烟气常规化学检测用滤纸，滤纸由合成化学纤维、玻璃纤维、粘接纤维用胶乳、湿强剂、分散剂组成；

其中，以绝干纤维的重量分数计，所述合成化学纤维添加量为20～70份，所述粘接纤维用胶乳的添加量为玻璃纤维的1.0～10.0％，所述湿强剂的添加量为玻璃纤维的0.05～0.50％，所述分散剂的添加量为玻璃纤维的0.01～0.10％；

所述玻璃纤维包括三种规格，其中直径为10.0～20.0μm，长度为3～6mm的玻璃纤维，添加量为40～60份；直径为1～2μm，长度为5～10mm的玻璃纤维，添加量为20～50份；直径为0.5～1.0μm，长度为5～10mm的玻璃纤维，添加量为0～20份；

所述湿强剂包括甲醛树脂以及聚酰胺环氧氯 丙烷树脂中的一种或两种混合。

2.根据权利要求1所述的烟气常规化学检测用滤纸，其特征在于，所述合成化学纤维包括涤纶、锦纶、腈纶、聚烯烃纤维中的一种或几种混合，所述的合成化学纤维至少包含一种复合纤维，该复合纤维为并列型或皮芯型。

3.根据权利要求1所述的烟气常规化学检测用滤纸，其特征在于，所述粘接纤维用胶乳包括丙烯酸胶乳、醋酸乙烯酯胶乳、丁苯胶乳、苯丙胶乳、水性聚氨酯胶乳中的一种或几种混合。

4.根据权利要求1所述的烟气常规化学检测用滤纸，其特征在于，所述分散剂包括羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、阴离子聚丙烯酰胺或阳离子聚丙烯酰胺中的一种或几种混合。

5.权利要求1～4任一项所述烟气常规化学检测用滤纸的制备方法，包括以下步骤：

将合成化学纤维与水混合进行疏解处理，得到合成化学纤维浆料；

将玻璃纤维与水混合进行疏解处理，得到玻璃纤维浆料；

将所述合成化学纤维浆料、玻璃纤维浆料、粘接纤维用胶乳、湿强剂和分散剂混合，得到混合浆料；

将所述混合浆料进行湿法成型，得到烟气常规化学检测用滤纸。

6.权利要求1-4中的滤纸和由权利要求5中的制备方法制得的滤纸在烟气过滤领域的应用。