CN109836527A - 一种汽车空气滤纸用环保型树脂乳液和制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车空气滤纸用环保型浸渍树脂乳液及其制备方法。该环保型浸渍树脂乳液由(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯、反应型功能单体、乳化剂、引发剂、去离子水，采用半连续乳液聚合工艺制备，工艺简单、成本低，对环境无害，在制备时可通过改变反应型功能单体和其它单体的比例来调整聚合物的性能。该滤纸浸渍树脂乳液可赋予汽车空气滤纸理想的强度、挺度、耐破度和防潮性能，显著增强滤纸的物理强度、机械稳定性、耐热防潮和抗溶剂性能。

Description

一种汽车空气滤纸用环保型树脂乳液和制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车空气滤纸用环保型浸渍树脂乳液及其制备方法。

背景技术

汽车空气滤清器滤纸是空气滤清器中的关键材料，决定着空气滤清器的性能，主要是对空气进行过滤，除去悬浮在空气中的细小微粒。由普通木浆等造纸纤维原料抄制出来的滤纸，由于其紧度高、过滤效率低、不耐水洗、使用寿命短，不能承受加工过程的剧烈作用，必须采用树脂对滤纸进行加工处理，来保证空气滤纸产品质量和使用性能。滤纸经树脂浸渍处理，可提高滤纸的物理强度，从而使滤纸具有良好的加工性能和使用性能，可防止在过滤过程中滤纸纤维和其它组分发生移动现象，滤纸结构不坍塌，并保持滤纸的原有孔隙，从而保持良好的过滤性能，延长使用寿命。

常用的空气滤纸浸渍树脂有两种，溶剂型树脂和水溶性树脂。随着人们对环境保护、节约能源等方面的日益重视，汽车空气滤纸用浸渍树脂已由溶剂型向水乳型发展，比较常用的有聚醋酸乙烯酯乳液和丙烯酸酯类乳液。其中聚醋酸乙烯酯乳液(PVAc)价格低廉、使用方便、安全无毒，使用较为广泛，但经过PVAc乳液浸渍加工的汽车滤纸产品的不足之处是：高温高湿的环境下成纸挺度下降，防水防潮性能不佳，给汽车滤清器滤芯的加工和使用带来困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种性能优异的汽车空气滤纸环保型浸渍树脂乳液及其制备方法。

发明的汽车空气滤纸用环保型树脂乳液，其特征在于它的组分及各组分的重量百分比含量为：(甲基)丙烯酸酯单体10-30％，(甲基)苯乙烯单体10-30％，反应型功能单体1-10％，乳化剂1-5％，引发剂0.1-1％，去离子水50-70％，上述各组分总和为100％。

发明的汽车空气滤纸用环保型树脂乳液的制备方法，采用半连续乳液聚合工艺，其步骤如下：

1)将共聚单体(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯、反应型功能单体、占总乳化剂重量50-90％的乳化剂、占总引发剂重量50-90％的引发剂和占总去离子水重量40-80％的去离子水，加入预乳化釜进行搅拌预乳化，得到单体预乳液；

2)将剩余部分的乳化剂、引发剂和去离子水加入到反应釜中，搅拌下升温到70-90℃，加入占总单体预乳液重量3-30％的预乳液引发聚合；

3)将剩余部分的单体预乳液连续均匀地加入到反应釜中，加入时间控制在1-3小时，加完后在80-90℃下保温1-3小时，冷却至室温，过滤，得到本发明环保型树脂乳液。

本发明中，所说的丙烯酸酯单体的分子式为CH₂CHCOO(CH₂)nCH₃，甲基丙烯酸酯单体的分子式为CH₂C(CH₃)COO(CH₂)nCH₃，式中n为1-18。

本发明中，所说的反应型功能单体为丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸烯丙脂、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸中的一种或几种单体的混合物。

本发明中，所用的乳化剂为反应型乳化剂和阴离子乳化剂的复配，其中反应型乳化剂所占比例为20-70％，反应型乳化剂为丙烯酰胺异丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸钠、烯丙基聚醚硫酸钠中的一种或二种，阴离子型乳化剂为烷基硫酸盐或者烷基磺酸盐系列。

本发明中，所说的引发剂是过硫酸盐，可选过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠。

本发明制得的树脂乳液共聚物的分子量为5000-20000，玻璃化温度0-70℃，最好为20-60℃，乳液粒径范围30-200nm。

本发明的树脂乳液，由于在由(甲基)苯乙烯与(甲基)丙烯酸酯、反应性功能性单体的共聚物中引入了(甲基)苯乙烯链段，可提高乳胶膜的耐水性、耐碱性、抗污性，共聚乳液体系中的丙烯酸酯对多种材料的粘结性好、成膜性能优异，乳液颗粒细小均匀，能很好地与纤维表面结合，从而使树脂乳液浸渍滤纸的抗张指数和耐破度较高，尤其是该滤纸的挺度更好，显著增强滤纸的物理强度、机械稳定性和抗溶剂性能。同时，在共聚物中引入了多种反应型官能单体，可使乳液在干燥时自交联成三维网络结构，可进一步提高浸渍滤纸的强度、耐油性能和耐热性能，而且浸渍加工工艺简单，生产效率高，环境影响小，成本低，克服了传统的溶剂型浸渍树脂的操作工艺复杂和环境问题，以及普通乳液型浸渍树脂的浸渍效果不佳，耐水、耐热性能不理想等问题。

本发明的树脂乳液，用于汽车空气滤纸浸渍处理的工艺条件为：将树脂乳液用水稀释，使聚合物的浓度为5-25％，最好为10-20％，将滤纸原纸在稀释后的乳液中浸渍后挤压烘干即可，本产品为分子间自交联型，一定温度下会自交联成网状结构，适宜的热固条件视滤纸品种及生产方法而定。一般情况下，置于110～150℃下热固3-10分钟。

具体实施方式

实施例1

将乳化剂丙烯酰胺异丙基磺酸钠2g、十二烷基硫酸钠1.5g、过硫酸钾0.6g溶解于220g去离子水中，搅拌下加入甲基苯乙烯120g、丙烯酸丁酯64g、丙烯酸异辛酯26g、丙烯酸7g、丙烯酰胺10g，在室温下搅拌乳化30分钟，制成单体预乳液，将十二烷基硫酸钠0.5g、过硫酸钾0.2g、去离子水100g，加入到装有搅拌浆、回流冷凝器、温度计、通氮装置的1000ml四口烧瓶中，搅拌下升温到85℃后恒温，加入预乳液30g引发聚合，乳液变蓝后开始向四口烧瓶中滴加预乳液，滴加时间为2-3h，滴加完毕后将温度升到90℃，保温2小时后，降温到40℃以下，过滤得带蓝光的白色共聚物乳液。

实施例2

将乳化剂烯丙基聚醚硫酸钠2g、十二烷基磺酸钠1.8g、过硫酸钾0.8g溶解于220g去离子水中，搅拌下加入甲基苯乙烯130g、甲基丙烯酸甲酯20g、丙烯酸丁酯53g、丙烯酸羟乙酯10g、甲基丙烯酸烯丙脂12g，在室温下搅拌乳化30分钟，制成单体预乳液，将十二烷基磺酸钠0.5g、过硫酸钾0.2g、去离子水100g，加入到装有搅拌浆、回流冷凝器、温度计、通氮装置的1000ml四口烧瓶中，搅拌下升温到85℃后恒温，加入预乳液30g引发聚合，乳液变蓝后开始向四口烧瓶中滴加预乳液，滴加时间为2-3h，滴加完毕后将温度升到90℃，保温2小时后，降温到40℃以下，过滤得带蓝光的白色共聚物乳液。

实施例3

将乳化剂烯丙基聚醚硫酸钠2.2g、十二烷基磺酸钠1.5g、过硫酸铵1g溶解于220g去离子水中，搅拌下加入苯乙烯130g、甲基丙烯酸甲酯20g、丙烯酸异辛酯55g、丙烯酸5g、甲基丙烯酸烯丙脂15g，在室温下搅拌乳化30分钟，制成单体预乳液，将十二烷基磺酸钠0.5g、过硫酸铵0.2g、去离子水100g，加入到装有搅拌浆、回流冷凝器、温度计、通氮装置的1000ml四口烧瓶中，搅拌下升温到80℃后恒温，加入预乳液30g引发聚合，乳液变蓝后开始向四口烧瓶中滴加预乳液，滴加时间为2-3h，滴加完毕后将温度升到85℃，保温2小时后，降温到40℃以下，过滤得带蓝光的白色共聚物乳液。

Claims (6)

1.汽车空气滤纸用环保型树脂乳液，其特征在于它的组分及各组分的重量百分比为：(甲基)丙烯酸酯单体10-30％，(甲基)苯乙烯单体10-30％，反应型功能单体1-10％，乳化剂1-5％，引发剂0.1-1％，去离子水50-70％，上述各组分总和为100％。

2.权利要求1所述的汽车空气滤纸用环保型树脂乳液的制备方法，其特征是包括以下步骤：

①将共聚单体(甲基)丙烯酸酯、(甲基)苯乙烯、反应型功能单体、占总乳化剂重量50-90％的乳化剂、占总引发剂重量50-90％的引发剂和占总去离子水重量40-80％的去离子水加入预乳化釜进行搅拌预乳化，得到单体预乳液；

②将剩余部分的乳化剂、引发剂和去离子水加入到反应釜中，搅拌下升温到70-90℃，加入占总单体预乳液重量3-30％的预乳液引发聚合；

③将剩余部分的单体预乳液连续均匀地加入到反应釜中，加入时间控制在1-3小时，加完后在80-90℃下保温1-3小时，冷却至室温，过滤即可。

3.根据权利要求2所述的汽车空气滤纸用环保型树脂乳液的制备方法，其特征是所说的丙烯酸酯单体的分子式为CH₂CHCOO(CH₂)nCH₃，甲基丙烯酸酯单体的分子式为CH₂C(CH₃)COO(CH₂)nCH₃，式中n为1-18。

4.根据权利要求2所述的汽车空气滤纸用环保型树脂乳液的制备方法，其特征是所说的反应型功能单体为丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸烯丙脂、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸中的一种或几种单体的混合物。

5.根据权利要求2所述的汽车空气滤纸用环保型树脂乳液的制备方法，其特征是所说的乳化剂为反应型乳化剂与阴离子型乳化剂的复配，其中反应型乳化剂所占比例为20-70％，反应型乳化剂为丙烯酰胺异丙基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸钠、烯丙基聚醚硫酸钠中的一种或二种，阴离子型乳化剂为烷基硫酸盐或者烷基磺酸盐系列。

6.根据权利要求2所述的汽车空气滤纸用环保型树脂乳液的制备方法，其特征是所说引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠。